專(zhuān)利名稱(chēng)：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置及具有該防雷裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高度也不斷增加。目前，新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高度達(dá)到甚至超過(guò)160米。然而，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常安裝在比較空曠的高海拔地區(qū)或沿海地區(qū)，因自身高度成為這些地區(qū)的突起物體而容易遭受雷擊。為避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遭受雷擊而損害，需要為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)置防雷裝置。目前永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的直擊雷防護(hù)方法通常為:除葉片內(nèi)部用單獨(dú)電纜引線之外，整體永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均利用自身的金屬鑄件、結(jié)構(gòu)件及軸承作為直擊雷的傳導(dǎo)路徑。具體為:葉片接閃器的引下線直接連接在永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片根部法蘭上，而葉片根部法蘭通過(guò)變槳軸承連接到輪轂上，輪轂又通過(guò)發(fā)電機(jī)主軸承連接到發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)和機(jī)艙底座相連，機(jī)艙底座又通過(guò)偏航軸承連接到塔筒，塔筒與地面連接。然而，這種方法使得雷電流必定會(huì)通過(guò)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳軸承、發(fā)電機(jī)主軸承和偏航軸承，而因軸承中存在間隙，導(dǎo)致雷電流通道中阻抗較高，影響了雷電流的泄放。因此，雷電流會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)生灼燒而損壞，從而導(dǎo)致永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中斷，需要對(duì)軸承進(jìn)行更換，這就會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，為此，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其可有效疏導(dǎo)雷電流使其不通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各處的軸承，降低了雷電流釋放通道的阻抗，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不會(huì)因雷電流釋放受阻而燒壞軸承或其他部件。此外，本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其具有本發(fā)明提供的防雷裝置，具有獨(dú)立的雷電流釋放通道，使得發(fā)電機(jī)組變槳軸承、發(fā)電機(jī)主軸承、偏航軸承或其他部件不會(huì)因雷電流釋放受阻而損壞，有效保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其包括位于葉尖位置處的葉片接閃器和與葉片接閃器電連接的葉片引下線，以及變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件和偏航軸承防雷部件，其中所述變槳軸承防雷部件設(shè)置于葉片根部位置，并且一端與葉片引下線電連接，另一端與所述發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件電連接；所述發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件設(shè)置在發(fā)電機(jī)主軸上，并且與所述偏航軸承防雷部件電連接；所述偏航軸承防雷部件設(shè)置在塔筒頂部，并且與塔筒接地電纜電連接；所述葉片接閃器、葉片引下線、變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件、偏航軸承防雷部件以及塔筒接地電纜形成與變槳軸承、發(fā)電機(jī)組主軸軸承、偏航軸承電隔離的雷電流釋放通道。其中，對(duì)于每個(gè)葉片而言，所述變槳軸承防雷部件包括一根防雷電纜，所述防雷電纜一端固定于葉片根部?jī)?nèi)側(cè)邊緣，并所述與葉片引下線電連接，另一端固定于葉片根部的空腔部位，并與發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件電連接。其中，所述防雷電纜的其中一端固定于所述葉片根部空腔的中心位置處。其中，還包括用于固定所述防雷電纜的電纜固定部件，所述電纜固定部件一端位于變槳柜支架上，另一端位于葉片根部的空腔部位。其中，所述發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件包括固定于發(fā)電機(jī)主軸上的防雷滑環(huán)，所述防雷滑環(huán)包括固定部及與轉(zhuǎn)動(dòng)部，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部一端位于所述固定部?jī)?nèi)部并與所述固定部滑動(dòng)接觸，另一端通過(guò)電纜與所述變槳軸承防雷部件電連接，所述固定部通過(guò)電纜與所述偏航軸承防雷部件電連接。其中，還包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)主軸靠近輪轂一端的防雷滑環(huán)固定部件。其中，所述偏航軸承防雷部件包括防雷電纜，所述防雷電纜一端固定于塔筒頂部中空位置處并與發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件電連接，另一端固定于塔筒內(nèi)壁上并與塔筒接地電纜電連接。其中，還包括防雷電纜固定部件，所述防雷電纜固定部件一端位于機(jī)艙內(nèi)部，另一端位于所述塔筒頂部中空位置處。此外，本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其包括塔筒、機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、輪轂及葉片，以及本發(fā)明提供的上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，在葉片根部設(shè)置有變槳軸承防雷部件，在發(fā)電機(jī)主軸上設(shè)置有發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件，在塔筒頂部設(shè)有偏航軸承防雷部件。其中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，在葉片根部、發(fā)電機(jī)主軸及塔筒頂部設(shè)置有防雷部件，這些防雷部件與葉片接閃器、葉片引下線、塔筒接地電纜一起形成與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各軸承電隔離的雷電流釋放通道，從而可使雷電流不會(huì)流經(jīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各軸承，因此可防止雷電流對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各軸承造成損壞，有效保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，具有本發(fā)明提供的上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，因而具有與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各軸承電隔離的雷電流釋放通道，可防止雷電流對(duì)軸承造成損壞，有效保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障率。


圖1為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為防雷滑環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的基本原理是建立新的獨(dú)立雷電流釋放通道，使雷電流沿著新通道流通而不經(jīng)過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的各個(gè)軸承，有效的保證了發(fā)電機(jī)組中軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)了軸承在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的使用壽命，從而保證了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明一實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置結(jié)構(gòu)示意。如圖所示，該防雷裝置包括葉片接閃器(圖未示)、葉片引下線、變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件、偏航軸承防雷部件，以及塔筒接地電纜。葉片接閃器設(shè)置在葉片I的葉尖位置處，用于接收雷電流。葉片引下線沿葉片I延伸，并與葉片接閃器電連接，從而將雷電流向下引導(dǎo)。所述槳軸承防雷部件設(shè)置在葉片I根部位置，并且一端與葉片引下線電連接，另一端與所述發(fā)電機(jī)主軸承軸承防雷部件電連接。所述發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件設(shè)置在發(fā)電機(jī)2的主軸上，并且一端與所述變槳軸承防雷部件電連接，另一端與偏航軸承防雷部電連接。所述偏航軸承防雷部件設(shè)置在塔筒頂部，并且與塔筒接地電纜電連接。所述葉片接閃器、葉片引下線、變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件、偏航軸承防雷部件以及塔筒接地電纜形成與變槳軸承、發(fā)電機(jī)組主軸軸承、偏航軸承電隔離的雷電流釋放通道，如圖1中粗體部分所示。本實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置的雷電流釋放通道為葉片接閃器-葉片引下線-變槳軸承防雷部件-發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件-偏航軸承防雷部件-塔筒電纜-地面，由此可見(jiàn)，雷電流的釋放不會(huì)經(jīng)過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各個(gè)軸承，從而不會(huì)對(duì)軸承造成損壞。下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)描述變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件和偏航軸承防雷部件。如圖1所示，變槳軸承防雷部件包括一段可彎折的防雷電纜6，其一端固定于葉片I根部?jī)?nèi)側(cè)邊緣，另一端固定于葉片I根部空腔中心位置處，當(dāng)葉片I從0° -90°變槳的時(shí)候，防雷電纜6做1/4圓錐運(yùn)動(dòng)。具體地，防雷電纜6 —端通過(guò)膠粘方式固定于葉片I根部?jī)?nèi)側(cè)邊緣，另一端通過(guò)卡子及綁扎方式固定于位于葉片I根部空腔中心的電纜固定支架上。該電纜固定支架一端設(shè)置在變槳柜支架靠近葉片一端位置處，另一端位于葉片I根部空腔的中心部位。防雷電纜6在支架固定好后，彎折進(jìn)入輪轂5內(nèi)，進(jìn)入輪轂5的部分固定在變槳柜的電纜槽內(nèi)。在實(shí)際應(yīng)用中，防雷電纜6可采用一根橫截面積為70mm2、折彎半徑不超過(guò)139.8mm的軟銅電纜，并且對(duì)電纜接頭做絕緣和防摩擦處理。需要說(shuō)明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，優(yōu)選地，變槳軸承防雷部件的數(shù)量與葉片數(shù)量相同，例如當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為三葉片時(shí)，變槳軸承防雷部件的數(shù)量則為三個(gè)，即，在每個(gè)葉片根部位置分別設(shè)置一個(gè)上述變槳軸承防雷部件。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，防雷電纜6的其中一端也可不固定在葉片I根部空腔的中心位置，而是固定在該空腔的其他位置處，此時(shí)，需要使防雷電纜6預(yù)留一定長(zhǎng)度，以適應(yīng)變槳過(guò)程中防雷電纜6的兩個(gè)固定位置之間的距離變化。如圖1和圖2所示，發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件包括防雷滑環(huán)7，其為單通道滑環(huán)，通過(guò)防雷滑環(huán)固定支架75固定于發(fā)電機(jī)2的主軸上。如圖2所示，防雷滑環(huán)7包括轉(zhuǎn)動(dòng)部71和固定部72，轉(zhuǎn)動(dòng)71的一端位于固定部72內(nèi)部并與固定部72滑動(dòng)接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)部71可相對(duì)固定部72轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)部71 一端通過(guò)電纜與變槳軸承防雷部件電連接，即，與防雷電纜6電連接，固定部72通過(guò)電纜與偏航軸承防雷部件電連接，轉(zhuǎn)動(dòng)部71和固定部72 二者之間同樣存在電連接，具體可通過(guò)內(nèi)部刷和內(nèi)部導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可在轉(zhuǎn)動(dòng)部71 —端設(shè)置橫截面積為95_2的軟銅線電纜，在固定部72 —端設(shè)置兩根橫截面積為50_2的軟銅線電纜。轉(zhuǎn)動(dòng)部71—端的電纜靠近輪轂一側(cè)固定在懸臂上，并與由葉片I引出的3根防雷電纜6電連接；固定部72 —端的兩根電纜靠近機(jī)艙一側(cè)固定在定軸的橫梁上，隨后進(jìn)入機(jī)艙3內(nèi)。此外，為了保護(hù)與轉(zhuǎn)動(dòng)部71和固定部72連接的電纜，可在電纜外部增設(shè)金屬保護(hù)套管。
請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D1，偏航軸承防雷部件包括防雷電纜8，其一端固定于塔筒4頂部空腔部位并與發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件電連接，另一端固定于塔筒4的內(nèi)壁上并與塔筒接地電纜電連接。與防雷電纜6的固定類(lèi)似，可在塔筒頂部設(shè)置固定支架從而使防雷電纜8固定于塔筒4頂部空腔部位，從而使防雷電纜8不與偏航軸承接觸。該固定支架一端固定在機(jī)艙3內(nèi)，另一端位于塔筒4頂部空腔部位。在實(shí)際應(yīng)用中，優(yōu)選將防雷電纜8固定在塔筒頂部空腔的中心位置處；當(dāng)然也可固定在其他位置，此時(shí)，防雷電纜8需預(yù)留一定長(zhǎng)度，以適應(yīng)偏航過(guò)程中防雷電纜8的兩個(gè)固定位置之間的距離變化。需要說(shuō)明得是，可在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置所需電纜的橫截面積可根據(jù)實(shí)際情形進(jìn)行選擇，而不局限于本實(shí)施例中所涉及的具體數(shù)值。作為本發(fā)明的另一技術(shù)方案，本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其包括葉片1、發(fā)電機(jī)2、機(jī)艙3、塔筒4及輪轂5，葉片I固定在輪轂5上，并可相對(duì)輪轂5轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)2設(shè)置在機(jī)艙3和輪轂5之間，機(jī)艙3位于塔筒4頂部，此外，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還包括本發(fā)明提供的上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，即包括葉片接閃器、葉片引下線、防雷電纜6、防雷滑環(huán)
7、防雷電纜8以及塔筒接地電纜。葉片接閃器設(shè)置在葉片I的葉尖部，并與設(shè)置在葉片I內(nèi)壁的葉片引下線電連接，葉片引下線沿葉片延伸并固定在葉片I根部，在葉片根部設(shè)置防雷電纜6，其一端固定在葉片根部?jī)?nèi)側(cè)邊緣，另一端固定在葉片根部中心。防雷滑環(huán)7固定在發(fā)電機(jī)2的主軸上，一端與防雷電纜6電連接，另一端與防雷電纜8電連接，防雷電纜8固定與塔筒4頂部，并與塔筒接地電纜電連接。所述葉片接閃器、葉片引下線、防雷電纜6、防雷滑環(huán)7、防雷電纜8以及塔筒接地電纜形成與變槳軸承、發(fā)電機(jī)主軸軸承、偏航軸承電隔離的雷電流釋放通道，從而使雷電流不會(huì)流經(jīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各個(gè)軸承，有效保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各軸承。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，包括位于葉尖位置處的葉片接閃器和與葉片接閃器電連接的葉片引下線，其特征在于，該防雷裝置還包括變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件和偏航軸承防雷部件，其中 所述變槳軸承防雷部件設(shè)置于葉片根部位置，并且一端與葉片引下線電連接，另一端與所述發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件電連接； 所述發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件設(shè)置在發(fā)電機(jī)主軸上，并且與所述偏航軸承防雷部件電連接； 所述偏航軸承防雷部件設(shè)置在塔筒頂部，并且與塔筒接地電纜電連接； 所述葉片接閃器、葉片引下線、變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件、偏航軸承防雷部件以及塔筒接地電纜形成與變槳軸承、發(fā)電機(jī)組主軸軸承、偏航軸承電隔離的雷電流釋放通道。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其特征在于，對(duì)于每個(gè)葉片而言，所述變槳軸承防雷部件包括一根防雷電纜，所述防雷電纜一端固定于葉片根部?jī)?nèi)側(cè)邊緣，并與所述葉片引下線電連接，另一端固定于葉片根部的空腔部位，并與發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其特征在于，所述防雷電纜的其中一端固定于所述葉片根部空腔的中心位置處。
4.如權(quán)利要求2或3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其特征在于，還包括用于固定所述防雷電纜的電纜固定部件，所述電纜固定部件一端位于變槳柜支架上，另一端位于葉片根部的空腔部位。
5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件包括固定于發(fā)電機(jī)主軸上的防雷滑環(huán)，所述防雷滑環(huán)包括固定部及與轉(zhuǎn)動(dòng)部，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部一端位于所述固定部?jī)?nèi)部并與所述固定部滑動(dòng)接觸，另一端通過(guò)電纜與所述變槳軸承防雷部件電連接，所述固定部通過(guò)電纜與所述偏航軸承防雷部件電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)主軸靠近輪轂一端的防雷滑環(huán)固定部件。
7.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其特征在于，所述偏航軸承防雷部件包括防雷電纜，所述防雷電纜一端固定于塔筒頂部中空位置處并與發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件電連接，另一端固定于塔筒內(nèi)壁上并與塔筒接地電纜電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其特征在于，還包括防雷電纜固定部件，所述防雷電纜固定部件一端位于機(jī)艙內(nèi)部，另一端位于所述塔筒頂部中空位置處。
9.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括塔筒、機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、輪轂及葉片，其特征在于，還包括如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，在葉片根部設(shè)置有變槳軸承防雷部件，在發(fā)電機(jī)主軸上設(shè)置有發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件，在塔筒頂部設(shè)有偏航軸承防雷部件。
10.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷裝置，其包括依次電連接的葉片接閃器、葉片引下線、變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件、偏航軸承防雷部件及塔筒接地電纜，所述葉片接閃器、葉片引下線、變槳軸承防雷部件、發(fā)電機(jī)主軸軸承防雷部件、偏航軸承防雷部件以及塔筒接地電纜形成與變槳軸承、發(fā)電機(jī)組主軸軸承、偏航軸承電隔離的雷電流釋放通道。本發(fā)明還提供一種具有上述防雷裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明提供的防雷裝置及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可防止雷電流流經(jīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各軸承，從而有效保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障率。
文檔編號(hào)F03D11/00GK103174603SQ20111044005
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者黃金鵬, 烏韋·欣茨, 李強(qiáng), 葛俊豪, 楊偉 申請(qǐng)人:新疆金風(fēng)科技股份有限公司, 韋塞斯能量股份公司