[实用新型]叶尖防雷装置、叶片防雷系统、风机叶片及风力发电机

说明书

本公开提供一种叶尖防雷装置，风机叶片的叶尖部位的端部开口，叶尖防雷装置包括叶尖连接器、叶尖传导引下线、叶尖接闪器以及绝缘层。叶尖连接器设于风机叶片的叶尖部位且包括本体部和两个连接部，连接部由本体部向叶尖部位的端部开口延伸而成，两个连接部间隔相对设置且分别对应于风机叶片的迎风面和背风面。叶尖传导引下线连接于叶尖连接器的本体部与主传导引下线之间。叶尖接闪器设于风机叶片的叶尖部位的端部开口处，叶尖接闪器包括两块金属接闪片，两块金属接闪片的形状分别与风机叶片的迎风面和背风面的形状匹配，两块金属接闪片分别可拆装地连接于叶尖连接器的两个连接部。绝缘层设于叶尖连接器的本体部的外周和叶尖传导引下线的外周。

技术领域

本公开涉及风力发电设备技术领域，具体而言，涉及一种叶尖防雷装置、叶片防雷系统、风机叶片及风力发电机。

背景技术

风机叶片的防雷装置主要用于风机叶片的雷击保护，当有雷电出现在风电叶片附近时，防雷装置能够使雷电无法直接击穿风机叶片，而是通过相应设置的接闪器对雷电进行拦截，保证雷击发生在防雷装置的接闪器上，并通过自身的电流引下系统将雷击电流传导至风机叶片的叶根部位，再通过塔筒转移至地面，从而降低雷击对风机叶片的损害，减小雷害造成直接和间接的经济损失，以保证风电机组长期持续有效的发电供应。

目前，被广泛应用的风机叶片的防雷电保护系统，主要是通过在叶片表面设置的接闪器捕获雷电流，再转至叶片内部进行电流传导。现有防雷装置主要包括接闪和传导两个系统，两者配合实现对风机叶片的防雷保护。然而，在现有防雷装置的设计中，两个系统的配合仅考虑了将各个零部件简单地连接在一起，形成一个整体的防雷电系统，但对风机叶片的整体制程、结构布局、局部连接处及内部叶片金属裸露现象等问题均未充分探究和规避。

以中国发明专利CN101240772B为例，其公开了一种叶尖接闪器的连接方案，其主要包含：含有空腔的外露接闪器与预埋在叶片内部与延伸出叶片外部的导电体；外露接闪器的空腔用于可滑动地接收导电条延伸出叶片外部部位；外露接闪器与导电条伸出叶片外部部位用可拆卸的紧固件进行紧固连接。其中，该技术方案代表了大部分现有风机叶片的叶尖接闪器设计，即采用不可拆卸结构。

再以中国发明专利CN107076123A为例，其公开了一种叶片的防雷系统的全绝缘尖端单元，其主要包括导电尖端，其中尖端由外部部件和内部部件组成，至少一个侧接收器底座、内部尖端单元导体、形成引下线的最外部的绝缘电缆、以及在绝缘电缆与尖端单元的其它导电部件之间建立电连接的连接元件，其中尖端的内部部件、侧接收器底座、内部尖端导体、连接元件和绝缘电缆的一端都铸造嵌入绝缘材料中，仅留下尖端的外部部件以及绝缘电缆的另一端未被绝缘材料覆盖。

承上，现有风力发电机组叶片的防雷系统设计，是由叶尖和叶身表面若干固定离散的金属接收器作为主要的雷电捕获装置，这些金属接收器在叶片内部与接闪器支座相连接，再通过叶片内部引下线连接到轮毂，从而将雷电流通过塔筒释放到大地。叶片的内部系统只起到传导电流的作用，并不起到捕获电流的作用，而在分支电缆与接闪器支座的连接位置、多条分支电缆连接位置，以及叶片内部接闪器支座都存在金属裸露的现象，实际上，雷电并不总是顺利击中接闪器，有时会进入叶片内部形成电弧，这些金属导体极易成为雷击的对象，雷电流进入叶片内部，具大的能量不仅会使得电连接发生故障，造成防雷装置失效，也会击穿叶片表面材料或使叶片内部发生爆裂。

针对上述现有技术存在的问题，提供一种具备操作简单、绝缘性好、定位牢固等任一优点的雷电保护系统已成为本领域亟待解决的重要课题。

实用新型内容

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种绝缘性较佳、结构连接牢固且制造简单方便的叶尖防雷装置。

本公开的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有上述叶尖防雷装置的叶片防雷系统、风机叶片及风力发电机。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：