[实用新型]大型海上风力发电机组防雷系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种防雷击系统，特别是一种用于大型海上风力发电机组的防雷系统。

背景技术

海上风力发电特点是：风机安置在海上，大型风机叶片高点(轮毂高度加风轮半径)达120～140m，极易受雷击；风力发电机组的电气绝缘低(发电机电压690V、大量使用自动化控制和通信元件)且海上风电机组的环境远比常规风力发电机组的环境恶劣。海上风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。我国沿海地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风电机组和运行人员带来的巨大威胁。例如，红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件，据统计，叶片被击中率达4％，其他通讯电器元件被击中率更高达20％。为了降低自然灾害带来的损失，必须做出有针对性的防范措施。

发明内容

本实用新型提供一种大型海上风力发电机组防雷系统，以解决上述背景技术中存在的大型海上风力发电机组容易遭受雷击，对风力发电机组造成损坏，对人员造成威胁的技术问题。

一种大型海上风力发电机组防雷系统，分别于三个动叶片、机舱盖顶部和风速风向仪的支架上装有避雷装置，围绕发电机机舱设有防雷网，所述避雷装置连接到防雷网，所述防雷网连接发电机的塔筒，靠所述塔筒自身导电接地。

其中，所述避雷装置为在三个动叶片的叶尖装有接闪器，在机舱盖顶部和风速风向仪的支架上均装有避雷针。

其中，所述发电机机舱内的所有设备都连接到所述防雷网。

其中，所述防雷网用70mm²铜线电缆围绕制成。

其中，所述防雷网和塔筒用两个不锈钢的集电环连接。

其中，所述机舱内的处理器和地面控制器采用光纤电缆连接，所述处理器与电力模块采用光纤连接。

本设计方案经过现场实践验证，能够将直击雷主动吸引并导流到接地电阻引入大地，并且对于强磁感应和局部过电压能起到很好的屏蔽与阻断效果，极大地提高了风电机组整体安全性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图；

图2为图1中A部分放大后的主视图；

图3为图2的俯视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实施例并结合附图进行详细说明。

本实用新型可防止直击雷和感应雷。对于直击雷，整个风机有5处防直击雷设计，分别于三个动叶片、机舱盖顶部和风速风向仪的支架上装有避雷装置。避雷装置连接到防雷网，防雷网连接发电机的塔筒4，靠所述塔筒4自身导电接地。通过以上五个部位的避雷装置捕获雷电并引到大地，从而保证设备安全。

具体的，在三个动叶片的叶尖装有接闪器1捕捉雷电，机舱盖顶部和风速风向仪3的支架上均装有避雷针2。接闪器1捕获雷电后再通过叶片内腔导引线到叶片根部的传导系统和叶片根部的金属环，将雷电引到机舱5主机架的防雷网上，后通过塔筒4引入大地。以避免雷电直击而导致叶片本身发热膨胀、迸裂损害。机舱顶上的两个避雷针2分别平行的连接到防雷网。

叶片根部变桨轴承和轮毂8之间有3个平行的火花放电器6，三个火花放电器6相差120度安装。为了补偿雷电后静电的不平衡，每个火花放电器附有一个炭纤维刷。

轮毂8到机舱5的连接处也有3个平行的火花放电器6，与叶片根部变桨轴承到轮毂8之间的火花放电器6是相同的设计。火花放电器6是雷电导流的通道，也就是说，叶尖接闪器1捕获雷电后，先从叶尖传导到叶片根部，通过叶片根部和轮毂之间的3个火花放电器6导流到轮毂8，再通过轮毂8和机舱5之间的3个火花放电器6导流到机舱5，然后经机舱5的接地系统接地。此处的3个火花放电器6也均有碳纤维刷。

为了保护机舱设备，在围绕机舱壳体部分，设计了一个用70mm²铜线电缆围绕制成的防雷网，并将舱内的所有设备都连接到该防雷网上，包括：齿轮箱、发电机底座、主骨架、保护接地系统等设备。同时，将机舱5顶上的接闪器1和避雷针2连接到防雷网。电缆置于机舱壳的导管内。电缆连接处和交叉处用螺栓在表面连接，围成沿机舱轮廓结构的网笼，即法拉第笼，从而对机舱5内部设备形成保护。

防雷网和塔筒4用两个不锈钢的集电环连接，不影响转动，同时可保证接触良好。雷电到塔筒4后，靠塔筒4自身导电接地。接地网7设在混凝土基础的周围，设计要求工频接地电阻不大于4Ω，冲击接地电阻不大于10Ω。

感应雷会产生强磁感应和局部过电压，对电子设备造成危害。以下措施进行保护：