[实用新型]风力发电机组防雷与接地保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组的安全保护装置，特别是一种风力发电机组防雷与接地保护装置，它为测量接地电阻提供了辅助接地极。

背景技术

防雷和接地保护装置是风力发电机组重要的组成部分之一，主要用来保护风机及其部件免遭雷击。现有的防雷与接地防护装置主要是通过机舱内的结构件以及塔筒本身做为介质来完成的。但是这种接地方式稳定性不好，接地电阻阻值较大，容易损坏一些机械部件和电气部件，没有设置测量接地电阻的辅助接地点，容易导致测量值不准。为解决上述问题，在一些相关专利文献中已有报导，如中国专利号为CN200710032724.4的“用于风力发电机组的发电机防雷保护系统”，记载了在发电机定子出线端连接串联的浪涌保护器和熔断器后与接地装置相连接，在发电机转子出线端连接串联的浪涌保护器和熔断器，再连接间隙放电避雷器后与接地装置相连接的防雷保护装置。因其采用浪涌保护器、熔断器和间隙放电避雷器与接地装置相连接，故存在接地性能无法保证，冗余性能不好的问题。与此原理基本相同的结构还有中国专利号为CN200710032723.X的“风力发电机组防雷保护系统”，它记载了在机舱和塔架上设置雷电接受体和导电装置后与接地装置相连接防雷保护方案，也存在接地电阻值不稳定，冗余性能不好的问题。还有中国专利号为CN200810203344.7的“ 干熄焦防雷与接地设备安装方法”，公开了一种通过接地体安装、避雷针安装和避雷网安装等防雷与接地装置：通过加深埋入接地体，利用避雷针引雷，利用人工搭建的角钢及钢管接地体作为雷电流通过区域，其虽然降低了接地电阻，但因采用各种角钢搭建的结构，故只适用于冶金领域。目前，大多数风力发电机组生产厂家都是沿用其它领域的防护技术，例如用轴承以及塔筒本身作为雷电流通过区域的防雷与接地技术。风力发电机组作为一个集强电、弱电、高空机械作业为一身的发电设备，应该有一套独特的防护性能良好的防雷与接地装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种风力发电机组防雷与接地保护装置，克服了现有的风力发电机组防雷与接地装置存在的接地性能不好，接地电阻值不稳定的不足，其结构设计合理，能减小接地电阻，并使接地电阻阻值更稳定，能在风力发电机组运行过程中始终保持良好的防雷接地效果。

本实用新型所采用的技术方案是：该风力发电机组防雷与接地保护装置包括固定在机舱上的避雷针、组装在轮毂和机舱内的叶片根部防雷接地点、机舱电气接地点，以及塔底电气防雷接地点，其技术要点是：在机舱内部设置第一、第二等电位体，在塔底固定第三等电位体，第一等电位体通过电缆和与轮毂接触的碳刷连接叶片根部防雷接地点，第二等电位体通过电缆分别连接避雷针和机舱电气接地点，第三等电位体通过电缆连接塔底电气防雷接地点和两个防雷接地极，第三电位体分别用柔性电缆同第一等电位体和第二等电位体相连接。

在塔筒外面设置辅助电流接地极和辅助电压接地级，并使辅助电流接地极、辅助电压接地极和防雷接地极埋入地下深度不小于100mm，辅助电流接地极和辅助电压接地极之间的距离不小于500mm。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型采用通过电缆和与轮毂接触的碳刷连接叶片根部防雷接地点的第一等电位体；通过电缆分别连接避雷针和机舱电气接地点的第二等电位体，在机舱内部，形成一个等电势；通过电缆连接塔底电气防雷接地点和两个防雷接地极的第三等电位体，并使第三电位体分别用柔性电缆同第一等电位体和第二等电位体相连接，充分保证了连接的可靠性和冗余性，所以其结构设计合理，能减小接地电阻，并使接地电阻阻值更稳定，能在风力发电机组运行过程中始终保持良好的防雷接地效果。因此，该装置克服了现有的风力发电机组防雷与接地装置存在的接地性能不好，接地电阻值不稳定的不足。

如果在塔筒外面设置辅助电流接地极和辅助电压接地级，那么不仅可以用这两个辅助接地极来测量接地电阻，也可以做为备用的防雷接地极。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的俯视图

图中序号说明：1轮毂、2叶片根部防雷接地点、3机舱、4避雷针、5第一等电位体、6第二等电位体、7机舱电气接地点、8电缆、9塔筒、10第三等电位体、11防雷接地极、12塔底电气接地点、13辅助电流接地极、14辅助电压接地极。

具体实施方式

根据图1～2详细说明本实用新型的具体结构。该风力发电机组防雷与接地保护装置包括固定在机舱3上的避雷针4、组装在轮毂1和机舱3内的叶片根部防雷接地点2、机舱电气接地点7，以及塔底电气防雷接地点12等件。其中在机舱3内部设置第一等电位体5、第二等电位体6，在塔底固定第三等电位体10。在叶片根部防雷接地点2上用编织电缆与轮毂1相连，用热缩管将编织电缆套住，并加热使其收缩。第一等电位体5是一个镀锌铜板，将第一等电位体5固定在机舱3内部。第一等电位体5通过电缆8和与轮毂1接触的碳刷连接叶片根部防雷接地点2。由于风轮的旋转特性，轮毂1和第一等电位体5之间的连接通过4组碳刷，碳刷的刷头直接摩擦轮毂1，刷尾接电缆8连接第一等电位体5。第二等电位体通过电缆8分别连接避雷针4和机舱电气接地点7，避雷针4固定在机舱3上面靠后的位置。第二等电位体6也是一个镀锌铜板，将第二等电位体6固定在机舱3内部，并通过电缆8与第一等电位体5相连接，这样第一等电位体5和第二等电位体6形成等电势。第三等电位体10通过电缆8连接塔底电气防雷接地点12和两个防雷接地极11，第三等电位体10也是一个镀锌铜板，第三电位体10分别用柔性电缆8同第一等电位体5和第二等电位体6相连接。该柔性电缆8紧贴塔筒9的内壁，每隔500mm用电缆固定架固定，在机舱3与塔筒9连接处留出800mm的悬垂部分，防止机舱3偏航时扭断该段电缆8。在塔筒外面设置四个接地极，其中二个为防雷接地极11，一个为辅助电流接地极13，一个为电压辅助接地极14。可以用这两个辅助电流接地极13、电压辅助接地极14来测量接地电阻，也可以做为备用的防雷接地极。将这4个接地极制成镀锌的扁钢埋入地下，并使辅助电流接地极13、辅助电压接地极14和防雷接地极11埋入地下深度不小于100mm，辅助电流接地极13和辅助电压接地极14之间的距离不能小于500mm。2个防雷接地极11之间的距离不能小于150mm。