[发明专利]雷电保护系统

说明书

技术领域

本发明描述了一种用于整体现场建造的塔架的雷电保护系统。

背景技术

对于任何暴露于自然界的高耸建筑，雷电保护是一个重要问题。高耸建筑必须包括在雷击情况下将电流传导到大地的某种方式。以其最简单形式，雷电保护系统（LPS）可包括避雷针，其通常高于它所附着的建筑物，并且避雷针连接到金属条或其它直接向下引向地面的导电体。更高级的雷电保护系统包括在建筑物或建筑边缘的几个导体以及用于将电流引导到地面的多个导电路径。

通常，建筑物越高，被雷电击中的可能性越大。风力涡轮机塔架是相对较高的建筑，通常超过20米高，而且通常位于诸如山顶或海边的开阔地区。目前使用的大多数风力涡轮机塔架是由钢材构造的，钢塔本身即可用作导体。

但是，由于钢材正日益成为一种昂贵的材料，钢塔制造费用高。钢塔必须通过将几个塔架部分连接在一起来进行组装。由于本领域技术人员已知的几个原因，高的塔架是人们所期望的，因此每个区段长度可以是10米或更高。塔架部分必须水平运输到使用起重机组装的最终目的地。运输如此长的区段可能非常困难，因为运输它们的道路可能会有任何急转弯或有低的桥梁。因此，在某个位置实际组装风力涡轮机塔架之前，可能需要首先修通道路。显然，这大大增加了总体费用。

出于这些原因，用替代材料，诸如混凝土建造风力涡轮机塔架变得越来越有吸引力，在现场调合混凝土经济简便。混凝土可用在非常高的建筑物和诸如电视塔的塔架的建造中，通过使用钢加强元件，诸如加强杆（也称作“钢筋（rebar）”）或后张拉缆索（也称作“筋束（tendons）”）来获得结构强度。不过，与风力涡轮机塔架不同，混凝土塔架需要额外的雷电保护系统，因为必须绝对强制地避免诸如由于雷击对混凝土造成损坏，雷击中的次级侧闪可造成混凝土裂缝。这样的结构破坏可引起混凝土当场粉碎，因此严重削弱结构。而且，来自叶片的避雷装置和上风力涡轮机结构（轮毂，机舱等）的雷电电流必须被传导到地面，以便防止对电气设备造成雷电破坏。

发明内容

因此，本发明的目的是要提供一种避免上述各问题的雷电保护系统。

本发明的目标是通过以下方案实现的：权利要求1所述的用于塔架的雷电保护系统，权利要求10所述的将此雷电保护系统并入到加强混凝土塔架中的方法，权利要求14所述的此雷电保护系统的用途，以及权利要求15所述的包括此雷电保护系统的风力涡轮机。

根据本发明，用于塔架的雷电保护系统包括以导电方式彼此连接并与地连接的多个结构加强元件，其中该塔架包括在建造过程中埋入多个导电结构加强元件的加强混凝土塔壁。

本发明的一个明显优点是由于结构加强元件彼此电连接并连接到接地端子，所以在雷击过程中出现的电流以可控方式通过结构加强元件转移，这样避免了不希望的“侧闪”或“闪络”通过自由空间或混凝土到达结构元件，非常有利的优点是，混凝土塔架的结构稳定性不会受到雷电破坏。同样，由于有目的地用导电结构元件来有效地将电流转移到接地端子中，能够以低于在塔壁外部实现同等雷电保护系统的成本实现本发明的雷电保护系统。而且，由于雷电保护系统在建造过程中被并入混凝土塔架，因而不需要在塔架完成后进行耗时的安装过程。

根据本发明在加强混凝土塔架中并入雷电保护系统的方法包括步骤：将攀爬杆安装到塔架的当前最高水平；组装浇筑模样，以围住所述攀爬杆。所述方法包括后续步骤：将另外的导电结构加强元件放置在浇筑模样中；将结构加强元件电连接到接地端子；然后将混凝土倒到浇筑模样中，以埋住结构加强元件。

根据本发明，此雷电保护系统用于加强混凝土塔架中，优选用在风力涡轮机的加强混凝土塔架中。

根据本发明的风力涡轮机在风力涡轮机的加强混凝土塔架中包括此雷电保护系统。

本发明特别有利的实施例和特征通过从属权利要求给出，如在下面的描述中揭示的。

对于各种不同情况，可以在现场建造塔架结构。例如，桥梁的混凝土桥墩可以在现场浇筑。可以建造混凝土支架以支承缆车等。出于各种原因，高的塔架结构，诸如电视塔或风力涡轮机塔架通常是中空的。举例说，此结构是稳定的。而且，许多类型的高塔架要求用某种模式的途径来访问安装在塔架上面的设备。尽管本发明的雷电保护系统同样还可用于实心塔架结构，但在下文中假设是中空塔架，而这并不对本发明构成任何限制。