风力涡轮机防雷系统技术方案

一种风力涡轮机叶片，包括至少部分地设置在叶片的内侧部分中的防雷系统。防雷系统包括具有根部和末梢部的下行导体电缆，所述根部和末梢部具有不同电击穿电压的绝缘体。防雷系统可以包括：下行导体电缆部分和支撑部件，以将电缆部分在叶片翼型区段的脊线附近或脊线上的位置中保持在自由空间中，使得电缆部分与至少一个导电结构部件间隔开；和/或多个内侧下行导体电缆和发散电接头。行导体电缆和发散电接头。行导体电缆和发散电接头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力涡轮机防雷系统


[0001]本专利技术属于风力涡轮机领域，具体而言是风力涡轮机防雷系统。

技术介绍

[0002]风力涡轮机可被闪电击中。典型负云对地闪电放电内的电流在1
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10微秒内非常快速地上升到其峰值，然后在50
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200微秒内更慢地衰减。当击中风力涡轮机的叶片时，该电流经由最低阻抗路径行进到地面。在没有任何防雷装置的情况下，该路径通常包括风力涡轮机的导电部件。通过这种部件的大电流具有对部件造成损坏的可能性。为了保护风力涡轮机的部件，已经开发了防雷系统。具有一个这样的防雷系统的风力涡轮机叶片在图3中示出。

技术实现思路

[0003]已经认识到，通过本专利技术的以下方面可以改进已知的防雷系统，其中从叶片的末梢经过的电力穿过防雷系统。在本专利技术的以下方面中，通过叶片的其它导电部件(诸如导电结构部件)的电力的可能性显著降低。
[0004]叶片的导电部件可以是例如包含碳纤维的翼梁帽。导电部件与在结构部件附近延伸的叶片的一个或多个下行导体之间可能存在电位差。在雷击导致下行导体中的电流的情况下，可能期望避免电力通过导电部件。可能期望避免电流附接到导电部件，因为电流可能不在通过部件的可靠或可预测路径中流动，并且可能难以模拟和预测通过导电部件的可能电流路径的影响。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种风力涡轮机叶片，包括：
[0006]根端和末梢端，在根端与末梢端之间延伸的翼展尺寸；以及内侧部分，其从根端朝向位于根端与末梢端之间的中点延伸达到翼展尺寸的50％；
[0007]防雷系统，所述防雷系统包括至少部分地设置在所述叶片的所述内侧部分内的下行导体电缆，
[0008]其中，所述下行导体电缆包括电缆第一部分和电缆第二部分，所述电缆第一部分比所述电缆第二部分更靠近所述叶片的所述根端，每个电缆部分包括具有相应电击穿电压的绝缘体，其中所述电缆第一部分的绝缘体的电击穿电压高于所述电缆第二部分的绝缘体的电击穿电压。绝缘体可包括介电材料或由介电材料组成。
[0009]通过在叶片的内侧部分中提供比第二部分更靠近根端且具有较高绝缘体电击穿电压的下行导体电缆第一部分，防雷系统与叶片中的任何导电部件之间的任何相互作用被最小化。在雷击的情况下，在接近根端处这特别有效，在该根端处，下行导体电缆与叶片中的任何导电部件之间的电位差最高。
[0010]换句话说，电缆第一部分的绝缘体具有第一介电强度值，电缆第二部分的绝缘体具有第二介电强度值。第一介电强度值高于第二介电强度值。
[0011]表述“内侧部分从根端朝向位于根端和末梢端之间的中点延伸达到翼展尺寸的
50％”意味着内侧部分在根端处开始并且从根部延伸到叶片上的点不超过翼展尺寸的50％。换句话说，内侧部分仅在从根部测量的叶片长度的前半部中。换句话说，内侧部分具有在叶片根部处的近端以及远端，该远端定位在距根部不超过翼展尺寸的50％处。
[0012]电缆第一部分可包括绝缘体，该绝缘体的电击穿电压比电缆第二部分绝缘体的电击穿电压高至少1.2倍，优选地高至少1.5倍，并且更优选地高至少1.6倍。
[0013]作为示例，电缆第一部分可以是电缆PT6
‑
CU50 HV500DC，并且电缆第二部分可以是电缆PT6
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CU50 HV300DC(两者均来自丹麦的PolyTech A/S)。
[0014]电缆第一部分和电缆第二部分的绝缘体的电击穿电压的差异可以由以下中的一者或多者产生：厚度；材料；或形状。
[0015]翼展尺寸可以具有外侧部分，该外侧部分从末梢端到位于根端和末梢端之间的中点延伸达到翼展尺寸的50％。防雷系统可以包括设置在叶片的外侧部分中的外侧下行导体。外侧下行导体可以包括绝缘体，其具有高于电缆第二部分的绝缘体的电击穿电压，并且可选地具有比电缆第一部分的绝缘体高的电击穿电压。
[0016]外侧下行导体可以包括具有比电缆第二部分的绝缘体的电击穿电压高的电击穿电压的绝缘体。
[0017]风力涡轮机叶片还可包括在叶片的外表面上的导电金属箔，其中下行导体电缆：
[0018]与所述金属箔并联布置；或者
[0019]与所述金属箔串联布置。
[0020]所述下行导体电缆或所述下行导体电缆中的至少一个可以与所述叶片的至少一个导电部件间隔开。
[0021]电缆第一部分可以至少部分地与叶片的至少一个导电部件重叠。该重叠可以在叶片的翼展方向上。
[0022]至少一个导电部件可以包括结构部件。至少一个导电部件可以包括翼梁帽。翼梁帽可包括碳纤维。碳纤维可以是拉挤碳纤维。
[0023]本专利技术的第二方面的电缆第二部分可以至少部分地包括在本专利技术的第一方面的多个内侧下行导体电缆中。多个内侧下行导体电缆可以各自具有彼此不同的电击穿电压的绝缘体。下行导体电缆中的至少一个的绝缘体可以与电缆第一部分的绝缘体具有相同的电击穿电压。
[0024]内侧部分可以从根端朝向末梢端延伸达到翼展尺寸的40％；优选地从根端朝向末梢端延伸达到翼展尺寸的30％。
[0025]所述或每个电缆可以包括护套。具有电击穿电压的所述或每个电缆的相应绝缘体可以由护套提供。
[0026]本专利技术的第二方面提供了一种风力涡轮机叶片，包括：
[0027]根端和末梢端，在根端与末梢端之间延伸的翼展尺寸；以及内侧部分，其从根端朝向位于根端与末梢端之间的中点延伸达到翼展尺寸的50％；
[0028]至少部分地设置在内侧部分中的至少一个导电部件；以及
[0029]防雷系统，包括：
[0030]下行导体；
[0031]设置在内侧部分中的发散电接头；以及
[0032]布置在内侧部分中的、彼此电气并联布置的多个内侧下行导体电缆；
[0033]其中，所述防雷系统被配置为通过所述下行导体、通过所述发散电接头、通过所述多个内侧下行导体电缆朝向所述叶片的所述根端传导电力。
[0034]本专利技术的第二方面具有减小防雷系统与叶片的任何其它导电部件之间的电位差的优点。多个内侧下行导体电缆设置在发散电接头和根端之间。具体地，布置成彼此电气并联的多个内侧下行导体减少了通过每个单独的下行导体电缆的电流，并且减少了每个单独的下行导体电缆与叶片的任何其它导电部件之间的电势差。这在叶片的内侧部分中尤其有利，因为在雷击期间，电位差沿着防雷系统从叶片的末梢端朝向根端增加。
[0035]多个内侧下行导体电缆可以彼此间隔开。多个内侧下行导体电缆可以远离发散电接头而彼此间隔开。
[0036]多个内侧下行导体电缆可以包括在叶片中性轴线上或附近的至少一个下行导体电缆。
[0037]所述多个内侧下行导体电缆可以包括至少一个内侧下行导体电缆，所述至少一个内侧下行导体电缆基本上设置在所述叶片的前缘和抗剪腹板之间。替代地或另外地，多个内侧下行导体电缆可以包括至少一个内侧下行导体电缆，该至少一个内侧下行导体电缆基本上设置在叶片的后缘和抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风力涡轮机叶片(20)，包括：根端(21)和末梢端(22)，在所述根端与所述末梢端之间延伸的翼展尺寸(25)；以及内侧部分(23)，所述内侧部分从所述根端朝向位于所述根端与所述末梢端之间的中点延伸达到所述翼展尺寸的50％；防雷系统(200)，所述防雷系统包括至少部分地设置在所述叶片的所述内侧部分(23)内侧的下行导体电缆(230)，其中，所述下行导体电缆包括电缆第一部分(231)和电缆第二部分(232)，所述电缆第一部分比所述电缆第二部分更靠近所述叶片的所述根端(21)，每个电缆部分包括具有相应电击穿电压的绝缘体，其中所述电缆第一部分的绝缘体的电击穿电压高于所述电缆第二部分的绝缘体的电击穿电压。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述电缆第一部分包括的绝缘体的电击穿电压比所述电缆第二部分的绝缘体的电击穿电压高至少1.2倍，优选地高至少1.5倍，并且更优选地高至少1.6倍。3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述翼展尺寸具有外侧部分，所述外侧部分从所述末梢端到位于所述根端与所述末梢端之间的中点延伸达到所述翼展尺寸的50％，其中所述防雷系统包括设置在所述叶片的所述外侧部分中的外侧下行导体，所述外侧下行导体具有电击穿电压比所述电缆第二部分高的绝缘体，并且可选地具有电击穿电压比所述电缆第一部分高的绝缘体。4.根据权利要求3所述的风力涡轮机叶片，其中，所述外侧下行导体包括电击穿电压比所述电缆第二部分的绝缘体电击穿电压高的绝缘体。5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述下行导体电缆中的所述下行导体电缆或所述下行导体电缆中的至少一个下行导体电缆与所述叶片的至少一个导电部件间隔开。6.根据权利要求5所述的风力涡轮机叶片，其中，所述电缆第一部分在所述叶片的翼展方向上至少部分地与所述叶片的所述至少一个导电部件重叠。7.根据权利要求5或6所述的风力涡轮机叶片，其中...

【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：