包括雷电保护系统的风力涡轮机技术方案

本发明专利技术提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括用于提供适合于将雷电从转子传导到电接地部的电传导路径的雷电保护系统。该雷电保护系统包括护罩，该护罩电联接到风力涡轮机轴承壳体和风力涡轮机毂和/或主轴的前端。护罩形成电传导路径的一部分以便将风力涡轮机转子经由绕过轴承装置的短路路径电联接到轴承壳体。壳体。壳体。

Wind turbine including lightning protection system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括雷电保护系统的风力涡轮机


[0001]本专利技术属于风力涡轮机领域，并且具体地属于风力涡轮机雷电保护系统。

技术介绍

[0002]风力涡轮机可能由于它们的高度而在雷电风暴中被雷电击中。典型的负云到地雷电放电内的电流在1
‑
10微秒内非常快速地上升到其峰值，然后在50
‑
200微秒内缓慢地衰减。该电流在击中风力涡轮机的叶片时经由最低阻抗路径行进至地面。在没有任何雷电保护的情况下，该路径通常包括风力涡轮机的允许毂和叶片自由旋转的轴承。通过这些轴承的这种大电流可能对轴承造成损坏。
[0003]为了保护风力涡轮机的轴承，已经开发了许多保护系统。一种这样的保护系统通过将火花隙装置安装在机舱上而实现，使得当电流沿着或顺着叶片行进时(在被雷电击中之后)，高电流使穿过火花隙的周围空气电离以产生避开轴承的电流路径。火花隙的一个目的是不阻碍风力涡轮机在毂与机舱之间的旋转。然而，这产生射频干扰，因为火花隙是激活的，这可能是不期望的，此外，采用火花隙路线的总电流的比例可能是不可预测的，并且轴承仍可被损坏。
[0004]例如在WO 2005/050008 A1中存在在叶片与机舱之间具有直接连接的雷电保护系统。这描述了雷电电流传送单元(LCTU)，其包括适于连接叶片和机舱或塔架的至少两个滑动接触点。LCTU还包括至少一个电导体，所述至少一个电导体在所述两个滑动接触点接触的表面之间建立专用连接。叶片上的滑动接触点通常与叶片带接触，该叶片带是围绕叶片根部端的圆周的金属带。叶片带距离将叶片根部结合到毂的金属部分至少最小距离是重要的，使得优选的电流路径经过LCTU。趋势是更大和更长的叶片，并且随着叶片长度增加，该叶片带的位置可以在机舱的前表面的末端外部。因此，LCTU解决方案对叶片和机舱的物理部件施加了防止处于不同电压的部件之间的电弧的设计约束。在某一叶片长度，LCTU解决方案将达到物理限制，并且需要可替代的方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一方面提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括：转子，该转子包括毂和从毂向外突出的多个叶片；主轴，该主轴在前端处附接到毂并且在后端处延伸到变速箱或发电机；轴承壳体，该轴承壳体用于经由轴承装置可旋转地支撑主轴；以及雷电电流保护系统，该雷电电流保护系统提供适合于将雷电从转子传导到电接地部的电传导路径，其中，轴承壳体电连接到电接地部，雷电电流保护系统包括形成电传导路径的一部分的护罩，其中，护罩的后端与轴承壳体接触，并且护罩的前端与毂和/或主轴的前端接触，并且护罩将转子经由绕过轴承装置的短路路径电联接到轴承壳体，其中护罩被布置成围绕主轴的前端。
[0006]护罩在与轴承壳体接触处可具有比主轴大的直径。
[0007]第一方面的风力涡轮机可以进一步包括容纳轴承壳体的机舱，其中护罩被封闭在
机舱内。
[0008]护罩可与以下各项之一形成滑动或滚动接触：(i)毂和/或主轴的前端；或(ii)轴承壳体，并且该滑动或滚动接触提供电联接。
[0009]护罩可在围绕该护罩的圆周的多个离散的接触点处与以下各项之一形成滑动接触：(i)毂和/或主轴的前端；或(ii)轴承壳体。
[0010]护罩在该护罩的前端或后端处可通过至少一个固定接触点而被电联接并且在该护罩的后端或前端处可通过至少一个滑动或滚动接触点而被电联接。
[0011]护罩可包括多个金属片，这些金属片被偏压成与轴承壳体或毂和/或主轴的前端接触。护罩可以可替代地包括金属网格、格栅或网。
[0012]可包括金属网格、格栅或网的护罩还可包括用于将护罩偏压成与以下各项之一滑动接触的带或环：(i)毂和/或主轴的前端；或(ii)轴承壳体。
[0013]护罩可具有相对小的厚度。优选地，护罩的厚度小于10mm。
[0014]主轴的前端可具有附接到毂的扩口端；护罩可与轴承壳体以及主轴的扩口端接触；并且护罩可将主轴的扩口端电联接到轴承壳体。主轴的扩口端在与护罩的接触处的直径可大于轴承壳体在与护罩的接触处的直径。
[0015]雷电电流保护系统可以避免用于将雷电从毂传导到电接地部的电传导路径中的气隙或火花隙。
[0016]护罩可包括铜。
[0017]轴承壳体可包括钢。
[0018]多个叶片中的至少一个叶片可包括经由毂接收电力的电力部件。
[0019]可以存在从转子到电接地部的至少两个电传导路径，一个经由护罩并且一个经由主轴和/或轴承装置。
[0020]从转子到电接地部的用于DC电流的优选电传导路径可以是经由主轴和/或轴承装置的。
[0021]对于瞬时雷电电流，从转子到电接地部的优选电传导路径可以是经由护罩的。
[0022]参考下文所述的实施方式，本专利技术的这些和其它方面、特征和/或优点将变得显而易见并得以阐明。
附图说明
[0023]现在将参考附图描述本专利技术的实施方式，其中：
[0024]图1a以示意性立体图展示了风力涡轮机的示例。
[0025]图1b以示意性侧视图展示了根据本专利技术的风力涡轮机的示例。
[0026]图2a以示意性立体图展示了主轴、轴承壳体以及护罩的示例。
[0027]图2b在图2a的部分截面图中展示了轴承壳体后面的轴承装置。
[0028]图3以示意性侧视图展示了具有护罩和传导路径的装置的示例。
[0029]图4在电路图中展示了电流可以通过护罩和通过轴承装置采取的两条路径的阻抗。
[0030]图5a以示意性等轴测视图展示了护罩的示例。
[0031]图5b以示意性侧视图展示了图3a的护罩的示例。
[0032]图6a以示意性等轴测视图展示了护罩接触点的示例。
[0033]图6b以示意性等轴测视图展示了护罩接触点的示例。
[0034]图7以示意性侧视图展示了具有护罩和传导路径的装置的示例。
[0035]图8a至图8d以示意性侧视图展示了可替代的护罩连接装置的示例。
具体实施方式
[0036]图1a以示意性立体图展示了风力涡轮机1的示例。风力涡轮机1包括塔架2、在塔架的顶点处的机舱3、以及转子4，该转子操作性地联接到容纳在机舱3内的发电机。除了发电机之外，机舱还容纳了将风能转换成电能所需的各种部件以及操作、控制以及优化风力涡轮机1的性能所需的各种部件。
[0037]风力涡轮机的转子4包括中央毂5和从中央毂5向外突出的多个叶片6。将注意的是，风力涡轮机1是水平轴风力涡轮机(HAWT)的常见类型，使得转子4被安装在机舱3处以便围绕在毂5的中心处限定的基本上水平的轴线旋转。虽然图1所示的示例具有三个叶片，但是本领域技术人员将认识到，其它数量的叶片是可能的。
[0038]当风吹向风力涡轮机1时，叶片6产生升力，该升力引起转子4旋转，该转子进而引起机舱3内的发电机产生电能。
[0039]在每个转子叶片6上，存在定位在雷电击中风力涡轮机的可能位置处的至少一个雷电接收器7或覆盖网。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风力涡轮机(1)，该风力涡轮机包括：转子(4)，该转子包括毂(5)以及从所述毂向外突出的多个叶片(6)；主轴(11)，该主轴在前端处附接到所述毂并且在后端处延伸到变速箱(9)或发电机(10)；轴承壳体(12)，该轴承壳体用于经由轴承装置(2)以可旋转的方式支撑所述主轴；以及雷电电流保护系统，该雷电电流保护系统提供适于将雷电从所述转子(4)传导到电接地部(24)的电传导路径，其中，所述轴承壳体(12)电连接到电接地部，所述雷电电流保护系统包括形成所述电传导路径的一部分的护罩(14)，其中，所述护罩的后端与所述轴承壳体接触，并且所述护罩的前端与所述毂(5)和/或所述主轴(11)的前端接触，并且所述护罩将所述转子经由绕过所述轴承装置的短路路径(28)电联接到所述轴承壳体，其中，所述护罩被布置成围绕所述主轴的所述前端。2.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述护罩(14)在与所述轴承壳体(12)接触处具有比所述主轴(11)大的直径。3.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，该风力涡轮机还包括容纳所述轴承壳体(12)的机舱(3)，其中，所述护罩(14)被包围在所述机舱内。4.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述护罩(14)与以下各项之一形成滑动接触或滚动接触：(i)所述毂(5)和/或所述主轴(11)的所述前端；或(ii)所述轴承壳体(12)，并且所述滑动或滚动接触提供电联接。5.根据权利要求4所述的风力涡轮机，其中，在围绕所述护罩的圆周的多个离散的接触点处，所述护罩(14)与以下各项之一形成滑动接触：(i)所述毂(5)和/或所述主轴(11)的所述前端；或(ii)所述轴承壳体(12)。6.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述护罩(14)在所述护罩的所述前端或后端处通过至少一个固定接触点而被电联接，并且在所述护罩的所述后端或前端处通过至少一个滑动或滚动接触点而被电联接。7.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：