一种无导线加热除冰叶片防雷系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无导线加热除冰叶片防雷系统，包括复合导电材料和叶根接地装置；所述复合导电材料设置在叶片壳体的尖部区域和前缘区域，所述复合导电材料从尖部区域经过前缘区域延伸至叶根接地装置形成沿叶片壳体表面的闪络通道；所述复合导电材料包括金属微粒和高分子材料，所述金属微粒体积比为％～80％。本发明专利技术能够解决原有技术方案无法有效保护叶片、适用范围局限、耐久性差、材料浪费严重的问题，能够达到IECⅠ级防雷要求，适用性、耐久性、经济型均有提升。经济型均有提升。经济型均有提升。

【技术实现步骤摘要】
一种无导线加热除冰叶片防雷系统


[0001]本专利技术属于风力机叶片
，具体涉及一种无导线加热除冰叶片防雷系统。

技术介绍

[0002]风力发电机组在低温环境运行中，叶片表面将产生结冰，严重影响风机的正常运行。在现有的有源式除冰方案中，通常采用表面铺设金属网进行雷电接闪，金属网承受全部的雷电效应，例如物理冲击力、高温、电磁力、电弧烧蚀等。此种防雷技术中，金属网布置在叶片复合材料层间，表面有一定厚度的玻璃钢复合材料。近年来，随着技术的进步，此种防雷方案的局限性逐渐暴露。
[0003]主要体现在：
[0004]首先，雷电来临时，需击穿金属网表面的复合材料，会造成叶片表面损伤，这是我们不希望看到的。其次，传统防雷方案具有致命的缺陷。传统防雷方案在叶片内部布置引下线，导线在叶片频繁受力拉伸状态下，容易发生断裂。一旦导线断裂，叶片接闪雷电后，将无法正常导入大地，防雷功能将完全丧失。再次，铜材料的理化参数，导致了这种方案的耐久性差。雷电达到铜网表面之前的瞬间，由于雷电电弧产生的高温，铜网局部会出现金属熔化的现象，熔化的程度取决于雷电的强度和材料的熔点。铜材料的熔点为1080℃，相对较低，造成了接闪器雷电接闪时表面熔化，多次雷电接闪后熔化面积进一步扩大；铜材料耐腐蚀性差，雷电击穿铜网表面的复合材料后，铜网将直接暴露在大气中，出现金属腐蚀，且程度严重。一旦金属网熔蚀和金属腐蚀后，铜网的有效宽度将减少，小于定宽度后将无法有效传导雷电流，出现复合材料和加热膜雷击炸裂的问题，影响叶片的强度和除冰功能正常工作。从次，金属网的防护方案无法适应所有叶片。铺设金属网的方案采用了在叶片制造时一体成型的施工工艺，对于已经安装的风机，此种工艺可行性较差，也带来新的问题，比如金属网的搭接、无法真空灌注成型、运行中脱落等。并且，随着叶片长度的增加，施工和维修成本不断增高。最后，行业常采用的金属网为整块铜板冲孔成型，开孔率超过60％，材料的加工中将产生较多废铜，资源浪费严重。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种无导线加热除冰叶片防雷系统，本专利技术申请的无导线加热除冰叶片防雷系统，能够解决原有技术方案无法有效保护叶片、适用范围局限、耐久性差、材料浪费严重的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种无导线加热除冰叶片防雷系统，包括复合导电材料和叶根接地装置；所述复合导电材料设置在叶片壳体的尖部区域和前缘区域，所述复合导电材料从尖部区域经过前缘区域延伸至叶根接地装置形成沿叶片壳体表面的闪络通道；
[0008]所述复合导电材料包括金属微粒和高分子材料，所述金属微粒体积比为％～80％。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述尖部区域最大长度为叶片总长的5％～15％。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述金属微粒为球体，直径为0.01mm～3mm；或，
[0011]所述金属微粒的截面形状为矩形、菱形、椭圆形、圆形的拉伸体，拉伸体的长或宽尺寸为0.01mm～3mm。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述金属微粒的材质为铁及其合金、钛合金、铝合金、钨合金、铬合金，表面可含或不含镀层；
[0013]所述金属微粒表面含有微孔或不含有微孔。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述金属微粒体积比为4％～26％。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述高分子材料为多元醇、不饱和聚酯、环氧树脂、聚氨酯、乙烯基树脂的一种或多种的混合体。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述复合导电材料还包括增加色粉或添加剂，添加剂包括气相二氧化硅、碳粉、金属或非金属丝状物、金属粉末和化学盐中的一种或多种。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述叶根接地装置为沿叶片根部圆周方向布置的金属环，最小宽度50mm，最小厚度3mm；
[0018]所述叶根接地装置和前缘区域无重叠且留有间隙，间隙不大于2mm。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述叶根接地装置靠近前缘区域位置带有齿状尖端，齿状尖端的形状为三角形、圆形、椭圆形。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，复合导电材料成型工艺为压力喷涂、辊涂、压力吸附、负压灌注或胶膜粘贴。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术提供的了无导线加热除冰叶片防雷技术方案，通过将复合导电材料设置在叶片壳体的尖部区域和前缘区域，与叶根接地装置连通形成沿叶片壳体表面的闪络通道；采用金属微粒和高分子材料的多种材料组合的技术方案，能够达到IECⅠ级防雷要求，适用性、耐久性、经济型均有提升。本专利技术申请的无导线加热除冰叶片防雷系统，能够解决原有技术方案无法有效保护叶片、适用范围局限、耐久性差、材料浪费严重的问题。
附图说明
[0023]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。在附图中：
[0024]图1为本专利技术的防雷区域示意图；
[0025]图2为本专利技术的叶片表面区域雷电击穿原理图；
[0026]图3为本专利技术的尖部区域1/Ⅱ材料组成示意图；
[0027]图4为本专利技术的雷电流穿路径；
[0028]其中，1为尖部区域，2为前缘区域，3为叶根接地装置，4为闪络通道4，5为金属颗粒，6为叶片壳体，7为高分子材料7，8为雷电接闪点。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实
施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0030]需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
[0031]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0032]如图1所示，本专利技术提供一种无导线加热除冰叶片防雷系统，包括复合导电材料和叶根接地装置3；所述复合导电材料设置在叶片壳体6的尖部区域1和前缘区域2，所述复合导电材料从尖部区域1经过前缘区域2延伸至叶根接地装置3形成沿叶片壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无导线加热除冰叶片防雷系统，其特征在于，包括复合导电材料和叶根接地装置(3)；所述复合导电材料设置在叶片壳体(6)的尖部区域(1)和前缘区域(2)，所述复合导电材料从尖部区域(1)经过前缘区域(2)延伸至叶根接地装置(3)形成沿叶片壳体(6)表面的闪络通道(4)；所述复合导电材料包括金属微粒(4)和高分子材料(7)，所述金属微粒(4)体积比为(4)％～80％。2.根据权利要求1所述的一种无导线加热除冰叶片防雷系统，其特征在于，所述尖部区域(1)最大长度为叶片总长的5％～15％。3.根据权利要求1所述的一种无导线加热除冰叶片防雷系统，其特征在于，所述金属微粒(4)为球体，直径为0.01mm～3mm；或，所述金属微粒(4)的截面形状为矩形、菱形、椭圆形、圆形的拉伸体，拉伸体的长或宽尺寸为0.01mm～3mm。4.根据权利要求1所述的一种无导线加热除冰叶片防雷系统，其特征在于，所述金属微粒(4)的材质为铁及其合金、钛合金、铝合金、钨合金、铬合金，表面可含或不含镀层；所述金属微粒(4)表面含有微孔或不含有微孔。5.根据权利要求1所述的一种无导线加热除...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽辉，王冰佳，童博，敖海，文军，谭光道，徐超，赵江，杨文云，胡辉，吴孝伟，刘勇，付荣方，周世银，孟鹏飞，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司中国华能集团有限公司，
类型：发明
国别省市：