專(zhuān)利名稱(chēng)：用于風(fēng)力渦輪的雷電保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪的雷電保護(hù)。尤其地，本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪的雷電保護(hù)和用于風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片的雷電保護(hù)。具體地，本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子葉片、雷電保護(hù)系統(tǒng)和制造轉(zhuǎn)子葉片的方法。
背景技術(shù)：
由雷擊引起的對(duì)風(fēng)力渦輪的損壞被認(rèn)為是越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題。雷電故障對(duì)風(fēng)力渦輪和風(fēng)電場(chǎng)的可靠性的影響可隨著風(fēng)力渦輪的容量增加而變成所關(guān)切的事。由于由一次雷擊引起的多個(gè)大的生產(chǎn)單元的潛在損失可能相當(dāng)大，所以這當(dāng)多個(gè)大的風(fēng)力渦輪在風(fēng)電場(chǎng)裝置中一起操作時(shí)尤其如此。不同于諸如架空線和發(fā)電廠的其它電氣裝置，對(duì)于風(fēng)力渦輪更難于提供可布置在風(fēng)力渦輪周?chē)蛏戏降谋Ｗo(hù)導(dǎo)體。這是由于風(fēng)力渦輪的物理尺寸和性質(zhì)。風(fēng)力渦輪通常具有兩個(gè)或三個(gè)葉片，其帶有高達(dá)IOOm或更長(zhǎng)的數(shù)十米的直徑。轉(zhuǎn)子在地面上方高高地旋轉(zhuǎn)。另外，存在作為承重部件的絕緣復(fù)合材料的廣泛使用，諸如玻璃纖維增強(qiáng)塑料。對(duì)于雷電保護(hù)系統(tǒng)還必須顧及空氣動(dòng)態(tài)性考慮和快速旋轉(zhuǎn)葉片的考慮。典型的風(fēng)力渦輪葉片的避雷系統(tǒng)由連接至引下線(down conductor)的一個(gè)或更多個(gè)金屬接閃器(rec印tor)組成，該引下線將雷擊從(多個(gè))接閃器傳送至葉片軸承，并最終通過(guò)塔架傳送至地。雷電對(duì)葉片進(jìn)行雷擊，并且除非存在外部損壞，否則根本不明顯。然而，引下線的內(nèi)部連接可能被損壞，并且除非它們通過(guò)比較(多個(gè))接閃器與塔架或地之間的歐姆響應(yīng)而被檢查連續(xù)性，否則不容易被發(fā)現(xiàn)。為了接近葉尖接閃器，需要起重機(jī)或昂貴的載人吊籃設(shè)備。該測(cè)試過(guò)程是勞動(dòng)密集的、困難的并且昂貴的，并且只能在天氣允許的情況下進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片包括轉(zhuǎn)子葉片體；至少一個(gè)接閃器，其適合于作為雷電沖擊的位置；和至少一個(gè)引下線，其連接至接閃器并位于轉(zhuǎn)子葉片體內(nèi)。引下線包括第一導(dǎo)體，其連接至接閃器和風(fēng)力渦輪的接地件；和第二絕緣導(dǎo)體，其連接至接閃器和風(fēng)力渦輪的非接地位置。從第一導(dǎo)體的接地件到第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置形成路徑。該路徑便于用于評(píng)估雷電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)的連續(xù)性測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于風(fēng)力渦輪的雷電保護(hù)系統(tǒng)。風(fēng)力渦輪包括機(jī)艙、輪轂和一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片都包括轉(zhuǎn)子葉片體；至少一個(gè)接閃器，其適合于作為雷電沖擊的位置；和至少一個(gè)引下線，其連接至接閃器并位于轉(zhuǎn)子葉片體內(nèi)。引下線包括第一導(dǎo)體，其連接至接閃器和風(fēng)力渦輪的接地件；和第二絕緣導(dǎo)體，其連接至接閃器和風(fēng)力渦輪的非接地位置。從第一導(dǎo)體的接地件到第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置形成路徑。該路徑便于用于評(píng)估雷電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)的連續(xù)性測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種具有雷電保護(hù)系統(tǒng)和一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪。風(fēng)力渦輪包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片體和在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片體中的至少一個(gè)接閃器，其中至少一個(gè)接閃器適合于作為雷電沖擊的位置。至少一個(gè)引下線連接至至少一個(gè)接閃器，并位于至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片體中。引下線包括第一導(dǎo)體，其連接至至少一個(gè)接閃器和風(fēng)力渦輪的接地件；和第二絕緣導(dǎo)體，其連接至至少一個(gè)接閃器和風(fēng)力渦輪的非接地位置。從第一導(dǎo)體的接地件到第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置形成路徑。該路徑便于用于評(píng)估雷電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)的連續(xù)性測(cè)試。另外的實(shí)施例涉及包括在此描述的轉(zhuǎn)子葉片和雷電保護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪。


對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的本發(fā)明的完整且可實(shí)施的公開(kāi)，包括其最佳模式，在參考附圖的說(shuō)明書(shū)的剩余部分中更具體地提出，其中圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的方面包括轉(zhuǎn)子葉片雷電保護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪的示意圖；圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的方面包括轉(zhuǎn)子葉片中的接閃器和引下線的轉(zhuǎn)子葉片的一部分；圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的方面連接至接閃器的引下線的一部分；圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的方面包括轉(zhuǎn)子葉片雷電保護(hù)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片的示意圖；以及圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的方面包括轉(zhuǎn)子葉片雷電保護(hù)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。部件列表
20塔架
26輪轂
28轉(zhuǎn)子葉片
28a前緣
28b后緣32高度34長(zhǎng)度54機(jī)艙100風(fēng)力渦輪110接閃器110，接閃器105雷電120引下線122引下線123地130球132半徑202箭頭204雷電206雷電
206，雷電
300引下線
310第一導(dǎo)體
315連接器
320第二絕緣
322絕緣覆層
410接閃器
430螺栓
440變槳軸承
500引下線
510接閃器
515第一導(dǎo)體
520第二導(dǎo)體
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的各個(gè)方面，本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)示例圖示于附圖。每個(gè)示例作為本發(fā)明的說(shuō)明而提供，并且不用作本發(fā)明的限制。例如，作為一個(gè)方面的一部分而圖示或描述的特征可用于其它方面或結(jié)合其它方面使用，以另外產(chǎn)生更多的方面。本發(fā)明意在包括這種改進(jìn)和變型?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪葉片是由各種材料制造的結(jié)構(gòu)，諸如玻璃增強(qiáng)塑料(GRP)、木材、木板疊層和碳增強(qiáng)塑料(CRP)。諸如安裝凸緣、重量件、軸承、線和電線的零件和構(gòu)件由金屬制成。特別地，對(duì)于完全由非傳導(dǎo)材料構(gòu)成的葉片，通常發(fā)現(xiàn)作為接閃器的雷電附著點(diǎn)靠近尖部或分布在葉片上。風(fēng)力渦輪葉片的雷電保護(hù)的普遍問(wèn)題是將雷電電流從附著點(diǎn)安全地傳導(dǎo)至輪轂。因此，系統(tǒng)必須完全結(jié)合到風(fēng)力渦輪的不同部分中，以確保可能是雷電附著點(diǎn)的所有部分都能夠經(jīng)得起雷擊的沖擊。圖1圖示本發(fā)明的雷電保護(hù)系統(tǒng)可應(yīng)用于其中的風(fēng)力渦輪100。機(jī)艙討位于塔架20之上。輪轂沈可旋轉(zhuǎn)地安裝至機(jī)艙M。輪轂還連接至轉(zhuǎn)子葉片觀。雷電事件105的最高點(diǎn)由塔架的高度32和葉片的長(zhǎng)度34給出，該葉片的長(zhǎng)度34分別為轉(zhuǎn)子的半徑。為了在預(yù)定的雷電保護(hù)安全等級(jí)內(nèi)，需要防止比預(yù)定距離更靠近風(fēng)力渦輪的一部分的雷電損壞該裝置。雷電105距風(fēng)力渦輪的距離區(qū)分不同的雷電保護(hù)安全等級(jí)。一般方法是滾球法，以確定雷電保護(hù)等級(jí)。因此，具有半徑132的球130虛擬地在要保護(hù)的系統(tǒng)的每個(gè)部分上滾動(dòng)。處在雷電沖擊的危險(xiǎn)中的區(qū)域被限定為中心為雷電的先導(dǎo)通道(leader channel)的球。球130的表面被認(rèn)為是可出現(xiàn)放電的那些點(diǎn)。對(duì)于不同的雷電保護(hù)等級(jí)給予不同的半徑，例如對(duì)于等級(jí)I為20米。對(duì)于每個(gè)表面位置，雷擊具有一定的概率。半徑越小，則越有可能出現(xiàn)雷擊。為在風(fēng)力渦輪上滾動(dòng)的具有半徑132的球130的每個(gè)可能的位置提供保護(hù)。例如，為了雷電保護(hù)安全等級(jí)1，雷電必須能夠靠近具有20米半徑的球130，并且需要保護(hù)風(fēng)力渦輪免受具有先導(dǎo)通道的雷電，該先導(dǎo)通道在一距離的范圍內(nèi)，使得具有可能放電的點(diǎn)的球不接觸該裝置。換句話(huà)說(shuō)，希望具有用于風(fēng)力渦輪及其構(gòu)件的雷電保護(hù)系統(tǒng)，使得具有與將損壞風(fēng)力渦輪或其構(gòu)件的距離對(duì)應(yīng)的半徑的球不接觸風(fēng)力渦輪的表面。接閃器110、110'位于轉(zhuǎn)子葉片觀上。接閃器連接至葉片內(nèi)的引下線120。此外，經(jīng)由輪轂沈和導(dǎo)體122建立電連接，使得來(lái)自雷擊接閃器的雷電的電流可流過(guò)引下線120、導(dǎo)體122，其如由附圖標(biāo)記123所指示地接地。因此，葉片觀的雷電保護(hù)通過(guò)將接閃器110、110'設(shè)置在雷電事件的期望位置并提供導(dǎo)體122或傳導(dǎo)路徑以給雷擊105放電而建立。該保護(hù)系統(tǒng)的原則是為雷電提供優(yōu)選的路徑。因此，雷電保護(hù)系統(tǒng)可具有設(shè)置在葉尖處或附近的離散的雷電接閃器110、110'。內(nèi)部引下線系統(tǒng)120將雷電電流從尖部處的接閃器引導(dǎo)至葉根。根據(jù)另一方面，特別長(zhǎng)的葉片配備有分布在葉片上的多個(gè)接閃器。根據(jù)一個(gè)方面，穿透表面的接閃器可設(shè)置成使得降低雷電對(duì)葉片表面的無(wú)保護(hù)部分進(jìn)行雷擊的可能性。根據(jù)另一方面，離散接閃器的間隔例如可以是如下間隔，其中沿葉片表面的閃絡(luò)電壓低于葉片表皮的擊穿電壓。作為示例，實(shí)心導(dǎo)體可根據(jù)一個(gè)實(shí)施例以從30cm到60cm變化的間隔設(shè)置在表面上。然而，雷電105雷擊風(fēng)力渦輪100及其構(gòu)件的位置由局部電場(chǎng)給出。先前已報(bào)道的對(duì)風(fēng)力渦輪的損壞表明在有些情況下，雷電直接雷擊引下線或接閃器，尤其對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片的后緣。對(duì)非傳導(dǎo)葉片部分的雷擊可至少部分地由水使葉片更有傳導(dǎo)性的事實(shí)解釋。另一因素可以是葉片觀可簡(jiǎn)單地位于雷擊風(fēng)力渦輪100的雷電的路徑上。另外，眾所周知，放電沿表面比通過(guò)空氣更容易形成。當(dāng)雷電直接通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片觀的非傳導(dǎo)部分，例如葉片的后緣，雷擊引下線120時(shí)，由于玻璃纖維的表面碳化、擊穿和分層，所以可出現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的GRP的損壞。該損壞可劣化轉(zhuǎn)子葉片的功能性和/或壽命，并且還可為雷電的二次和更多的雷擊提供優(yōu)選的路徑。當(dāng)雷電在葉片內(nèi)形成電弧時(shí)，引起對(duì)風(fēng)力渦輪葉片觀的嚴(yán)重?fù)p壞。電弧可在葉片內(nèi)的充氣空腔中形成或沿內(nèi)表面形成。由這種內(nèi)部電弧引起的壓力沖擊波可破壞葉片表面表皮。內(nèi)部電弧常常在葉尖處的雷電附著點(diǎn)與葉片內(nèi)部的一些傳導(dǎo)構(gòu)件之間形成。當(dāng)雷電電流或其一部分可能由于復(fù)合材料層保存一些濕氣而在這種層中或這種層之間傳導(dǎo)時(shí)，出現(xiàn)另一類(lèi)型的損壞。根據(jù)在此描述的方面，可通過(guò)在引下線周?chē)峁┙^緣片降低在引下線120周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度，該電場(chǎng)強(qiáng)度決定雷電是否直接雷擊引下線。因此，可以以與第二絕緣線或?qū)w配對(duì)的第一絕緣電纜或編織鋁導(dǎo)體或電纜的形式提供引下線元件120、122。應(yīng)理解的是，利用絕緣片覆蓋第一和第二導(dǎo)體意味著除例如存在到接閃器或端點(diǎn)的連接的那些部分之外，覆蓋整個(gè)導(dǎo)體。根據(jù)另一方面，同樣可利用絕緣材料隔離到接閃器110、110'的連接。在其它方面中，第一導(dǎo)體可不具有絕緣覆層。在導(dǎo)體周?chē)慕^緣降低在導(dǎo)體周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度，并因此可避免電擊穿。此外，根據(jù)另一方面，在(多個(gè))導(dǎo)體周?chē)慕^緣可使在(多個(gè))導(dǎo)體周?chē)碾妶?chǎng)均勻。根據(jù)已普遍使用的玻璃纖維網(wǎng)結(jié)合，不能將電場(chǎng)控制成均勻的。根據(jù)在此描述的方面，在導(dǎo)體周?chē)慕^緣使得能夠控制均勻電場(chǎng)。引下線系統(tǒng)可具有足夠的橫截面，以便能夠經(jīng)受直接的雷擊并傳導(dǎo)全部雷電電流。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于鋁的最小橫截面例如可以是大約50mm2。引下線系統(tǒng)連接至葉片上的接閃器。安裝在葉片表面上的這些導(dǎo)體可劣化葉片的空氣動(dòng)態(tài)性，或者產(chǎn)生不合需要的噪聲。對(duì)于嵌入葉片的雷電導(dǎo)體，可使用例如鋁或銅的線或編織物。雷電引下線可設(shè)置在葉片內(nèi)。用于導(dǎo)體的金屬固定件穿透葉片表面，并用作離散的雷電接閃器。用于風(fēng)力渦輪葉片的雷電保護(hù)的材料應(yīng)能經(jīng)受由雷電電流施加的電、熱和電動(dòng)應(yīng)力。圖2圖示轉(zhuǎn)子葉片觀的一部分。旋轉(zhuǎn)方向由箭頭202圖示。轉(zhuǎn)子葉片觀具有前緣28a和后緣^b。轉(zhuǎn)子葉片觀包括轉(zhuǎn)子葉片的尖部處的接閃器110'和轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的接閃器110。接閃器110、110'由引下線120連接。對(duì)于普遍使用的雷電保護(hù)系統(tǒng)，觀察到以下情形。一方面，存在到接閃器中的一個(gè)的雷擊204，并且電荷經(jīng)由引下線120放出。另一方面，還可能存在穿透轉(zhuǎn)子葉片觀的雷擊206,206'，其中引下線120由雷電直接雷擊。因此，出現(xiàn)上述損壞。在后一種情況下，可損壞或危及引下線的內(nèi)部連接或完整性。非常難于識(shí)別并定位引下線的這種內(nèi)部損壞。圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的方面的引下線300的一部分。該設(shè)計(jì)利用編織鋁條帶引下線作為第一導(dǎo)體310，并沿第一導(dǎo)體310的中間設(shè)置第二絕緣線或?qū)w320。第二導(dǎo)體可具有絕緣覆層322。導(dǎo)體310和320都經(jīng)由連接器315連接至在葉尖處(和/或其它位置)的(多個(gè))接閃器110、110'。第一導(dǎo)體310還連接至接地件。接地件可以是變槳軸承、葉片軸承或位于葉片的根段處的葉片螺栓。該接地件構(gòu)造成具有到地123的低電阻路徑。第二絕緣導(dǎo)體320不連接至靠近葉片的根部的地，而是可卷曲并附連至靠近葉片軸承或葉片根部的內(nèi)壁或表面，使得其不會(huì)用作接地路徑。在雷電保護(hù)系統(tǒng)的檢查期間，對(duì)于技術(shù)人員為簡(jiǎn)單事情的是，在第二絕緣導(dǎo)體320和葉根軸承(或其它接地點(diǎn))上直接使用歐姆計(jì)以檢查系統(tǒng)和引下線連續(xù)性。如果接閃器連接或引下線電纜300的有些部分被損壞，則讀出將指示問(wèn)題。如果雷電保護(hù)系統(tǒng)或引下線被損壞，則傳導(dǎo)路徑的電阻將具有指示問(wèn)題的值。僅作為一個(gè)非限制性示例，如果雷擊切斷外導(dǎo)體310，則引下線的電阻將比預(yù)期的高。圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的方面轉(zhuǎn)子葉片或轉(zhuǎn)子葉片體觀的側(cè)視圖。轉(zhuǎn)子葉片或轉(zhuǎn)子葉片體觀包括連接至引下線300的至少一個(gè)接閃器410。第一導(dǎo)體310沿葉片觀的長(zhǎng)度延伸，并可附連至葉片28的根部處的螺栓430中的一個(gè)，該葉片28在變槳軸承440處附連至輪轂。當(dāng)葉片28通過(guò)螺栓在變槳軸承440上就位時(shí)，這提供通過(guò)鋼塔架或接地電纜122到地123的傳導(dǎo)路徑。第二或內(nèi)導(dǎo)體320不連接至地，并維持不接地且位于葉片28的靠近根部的內(nèi)壁上。該位置允許維護(hù)技術(shù)人員接近第二導(dǎo)體320。圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的另一方面轉(zhuǎn)子葉片或轉(zhuǎn)子葉片體觀的側(cè)視圖。轉(zhuǎn)子葉片28包括連接至引下線500的至少一個(gè)接閃器510。引下線500包括沿葉片28的長(zhǎng)度延伸的兩根分開(kāi)的線。第一導(dǎo)體515可附連至葉片觀的根部處的螺栓430中的一個(gè)，該葉片觀在變槳軸承440處附連至輪轂。當(dāng)葉片28通過(guò)螺栓在變槳軸承440上就位時(shí)，提供通過(guò)鋼塔架或接地電纜122到地123的傳導(dǎo)路徑。第二導(dǎo)體520不連接至地，并維持不接地且位于葉片觀的靠近根部的內(nèi)壁上。該位置允許維護(hù)技術(shù)人員接近第二導(dǎo)體520。該設(shè)計(jì)將排除對(duì)為了檢查而每年靠近葉尖的需求。此外，如果看見(jiàn)或懷疑尖部損壞，可非常迅速地且容易地檢查雷電接地系統(tǒng)，以允許現(xiàn)場(chǎng)管理員作出是否召集修理組的決定。在此描述了用于制造或裝配用于風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片的方法。該方法包括步驟提供轉(zhuǎn)子葉片體；提供轉(zhuǎn)子葉片體中的至少一個(gè)接閃器，其中接閃器適合于作為雷電沖擊的位置。另一步驟提供至少一個(gè)引下線并將引下線連接至接閃器。提供至少一個(gè)引下線的步驟還包括步驟提供第一導(dǎo)體，并將第一導(dǎo)體連接至至少一個(gè)接閃器和風(fēng)力渦輪的接地件；和提供第二絕緣導(dǎo)體，并將第二絕緣導(dǎo)體連接至至少一個(gè)接閃器和風(fēng)力渦輪的非接地位置。還可執(zhí)行通過(guò)評(píng)估從第一導(dǎo)體的接地件到第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置的路徑執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試的另一步驟。該步驟還可包括利用歐姆計(jì)獲得路徑的電阻?？蓪㈦娮枧c已知值比較，這可指示引下線或雷電保護(hù)系統(tǒng)的正?；虿徽５牟僮?。另外，第一導(dǎo)體和第二絕緣導(dǎo)體可大致形成同軸導(dǎo)體，其中第二絕緣導(dǎo)體大致位于第一導(dǎo)體內(nèi)?？梢砸越^緣電纜或線、或任何其它合適的導(dǎo)體的形式提供引下線元件。在引下線的一部分或全部周?chē)慕^緣降低在引下線周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度，并且因此可避免引下線的電擊穿。此外，根據(jù)另一方面，在引下線周?chē)慕^緣可使在引下線周?chē)碾妶?chǎng)均勻。根據(jù)已普遍使用的玻璃纖維網(wǎng)結(jié)合，電場(chǎng)不能被控制成均勻的。根據(jù)在此描述的方面，在引下線周?chē)慕^緣片使得能夠控制均勻的電場(chǎng)。絕緣減少直接對(duì)引下線的雷擊的危險(xiǎn)。因此，沿接閃器310、到引下線的導(dǎo)體312和引下線320本身的期望放電路徑具有甚至更高的概率。因此，能降低雷擊通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片的外殼的非傳導(dǎo)部分直接附連至引下線的概率。根據(jù)另一方面，引下線的橫截面可以是圓形的，或者至少具有高于2mm的最小曲率半徑。相比于矩形引下線，彎曲引下線橫截面可進(jìn)一步減弱在雷擊期間出現(xiàn)的電場(chǎng)，并因此進(jìn)一步減少雷擊的危險(xiǎn)。根據(jù)另一實(shí)施例，絕緣體的耐電強(qiáng)度具有至少50kV/mm的耐電強(qiáng)度。通常，根據(jù)另一實(shí)施例，耐電強(qiáng)度高于100kV/mm。絕緣的厚度可例如在0. 5到5mm的范圍內(nèi)。根據(jù)其它實(shí)施例，可提供用作引下線的隔離的多層介電片。然而，引下線和任何單獨(dú)的導(dǎo)體在特定的應(yīng)用中根據(jù)需要可具有任何期望的橫截面形狀(例如矩形的、橢圓形的、多邊形的等等)。根據(jù)另外的方面，引下線可包括作為用于放電傳導(dǎo)的材料的銅或鋁。取決于材料，引下線的橫截面的面積可至少為30mm2、50mm2、70mm2或甚至更高。因此，必須考慮的是，取決于橫截面及與其對(duì)應(yīng)的電阻率，當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)，可或多或少地提高引下線的溫度。在雷擊時(shí)，可預(yù)期高達(dá)100°C或更高的引下線的溫升。因此，與外部溫度結(jié)合，絕緣體材料對(duì)于150°C、160°C、18(rC或甚至更高的溫度可具有電阻率。通常，溫阻可以是長(zhǎng)期溫阻，以便在轉(zhuǎn)子葉片的整個(gè)壽命期間維持絕緣的耐用性。根據(jù)不同的實(shí)施例，可使用以下材料中的一種乙烯-三氟氯乙烯-共聚物、乙烯-四氟乙烯-共聚物或聚氟乙烯丙烯。根據(jù)另一實(shí)施例，引下線位于轉(zhuǎn)子葉片觀內(nèi)，使得引下線基本上沿轉(zhuǎn)子葉片的中性軸線設(shè)置。在風(fēng)力渦輪的操作期間，轉(zhuǎn)子葉片由于對(duì)它們起作用的風(fēng)力而經(jīng)歷彎曲。通常，與是否預(yù)偏壓轉(zhuǎn)子葉片無(wú)關(guān)，存在具有轉(zhuǎn)子葉片的最低壓縮或張緊的中性軸線(中性纖維)或區(qū)域。引下線元件通常沿具有最低材料壓縮或材料張緊的這種區(qū)域設(shè)置。例如，這至少可應(yīng)用于轉(zhuǎn)子葉片的中央部分。根據(jù)另一實(shí)施例，引下線的絕緣材料具有大約IOkN/mm2、5kN/mm2或更低的楊氏模量。因此，轉(zhuǎn)子葉片的彈性幾乎不受為引下線提供絕緣的影響。該文字描述使用示例以公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且也使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。本發(fā)明的專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪(100)的轉(zhuǎn)子葉片(觀)，包括轉(zhuǎn)子葉片體08)；至少一個(gè)接閃器G10)，其適合于作為雷電沖擊的位置；至少一個(gè)引下線(300)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器010)并位于所述轉(zhuǎn)子葉片體內(nèi)，所述至少一個(gè)引下線包括第一導(dǎo)體(310)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器和所述風(fēng)力渦輪的接地件；第二絕緣導(dǎo)體(320)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器和所述風(fēng)力渦輪的非接地位置；其中，從所述第一導(dǎo)體的接地件到所述第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置形成路徑，所述路徑便于用于評(píng)估所述路徑的狀態(tài)的連續(xù)性測(cè)試。
2.一種用于風(fēng)力渦輪(100)的雷電保護(hù)系統(tǒng)，所述風(fēng)力渦輪具有機(jī)艙、輪轂和一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片包括轉(zhuǎn)子葉片體08)；至少一個(gè)接閃器G10)，其適合于作為雷電沖擊的位置；至少一個(gè)引下線(300)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器010)并位于所述轉(zhuǎn)子葉片體內(nèi)，所述至少一個(gè)引下線包括第一導(dǎo)體(310)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器和所述風(fēng)力渦輪的接地件；第二絕緣導(dǎo)體(320)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器和所述風(fēng)力渦輪的非接地位置；其中，從所述第一導(dǎo)體的接地件到所述第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置形成路徑，所述路徑便于用于評(píng)估所述路徑的狀態(tài)的連續(xù)性測(cè)試。
3.一種具有雷電保護(hù)系統(tǒng)和一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪，所述風(fēng)力渦輪包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片體08)；至少一個(gè)接閃器G10)，其適合于作為雷電沖擊的位置；至少一個(gè)引下線(300)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器010)并位于所述轉(zhuǎn)子葉片體內(nèi)，所述至少一個(gè)引下線包括第一導(dǎo)體(310)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器和所述風(fēng)力渦輪的接地件；第二絕緣導(dǎo)體(320)，其連接至所述至少一個(gè)接閃器和所述風(fēng)力渦輪的非接地位置；其中，從所述第一導(dǎo)體的接地件到所述第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置形成路徑，所述路徑便于用于評(píng)估所述路徑的狀態(tài)的連續(xù)性測(cè)試。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述至少一個(gè)接閃器(410)靠近所述轉(zhuǎn)子葉片體的尖部進(jìn)行設(shè)置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述第一導(dǎo)體的接地件包括以下中的一個(gè)或更多個(gè)葉片軸承、變槳軸承和葉片根段螺栓。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述第一導(dǎo)體(310)是以下中的一個(gè)或更多個(gè)銅導(dǎo)體、鋁導(dǎo)體和編織鋁導(dǎo)體。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述第二絕緣導(dǎo)體(320)大致位于所述第一導(dǎo)體內(nèi)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述第一導(dǎo)體(310)和所述第二絕緣導(dǎo)體(320)大致形成同軸導(dǎo)體，其中，所述第二絕緣導(dǎo)體大致位于所述第一導(dǎo)體內(nèi)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置附連至所述轉(zhuǎn)子葉片的靠近變槳軸承的內(nèi)壁。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述第二絕緣導(dǎo)體(520)與所述第一導(dǎo)體(515)隔開(kāi)并位于所述第一導(dǎo)體(515)的外部。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪的雷電保護(hù)。提供一種用于風(fēng)力渦輪(100)的轉(zhuǎn)子葉片(28)。轉(zhuǎn)子葉片(28)包括轉(zhuǎn)子葉片體(28)；至少一個(gè)接閃器(410)，其適合于作為雷電沖擊的位置；和至少一個(gè)引下線(300)，其連接至接閃器并位于轉(zhuǎn)子葉片體內(nèi)。引下線(300)包括第一導(dǎo)體(310)，其連接至接閃器和風(fēng)力渦輪的接地件；和第二絕緣導(dǎo)體(320)，其連接至接閃器和風(fēng)力渦輪的非接地位置。從第一導(dǎo)體的接地件到第二絕緣導(dǎo)體的非接地位置形成路徑。該路徑便于用于評(píng)估雷電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)的連續(xù)性測(cè)試。
文檔編號(hào)F03D11/00GK102384041SQ20111026868
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者R·A·哈迪森, S·H·奧爾森 申請(qǐng)人:通用電氣公司