[发明专利]风力涡轮机中转子和机舱之间的雷电传导装置

说明书

风力涡轮机中的转子和机舱之间的雷电传导装置，其包括：第一电导体板(1)，其中其末端中的一个与放置在每个叶片根部的金属条(4)分开一距离；第二电导体板(2)，其中末端中的一个与风力涡轮机的槽元件(5)分开一距离；第一和第二板(2)之间的电导体元件；耦接至第一和第二板(2)的电绝缘体(6)，其还耦接至风力涡轮机的轮毂(3)；以及第一和第二板(2)之间的相对位移元件，该元件配置为确保第一板(1)的末端和金属条(4)之间的预定距离，以及第二板(2)的末端和槽元件(5)之间的预定距离。

技术领域

本发明涉及转子和机舱之间的雷电传导装置，其配置为安装在风力涡轮机中，以及涉及相关的安装程序，本发明用于风力类型的可再生能源工业中，以及由朝地面的雷暴导致的雷电的管理和电传导中。

本发明主题的雷电传导装置的首要目标是防止风力涡轮机的敏感部件在它们的主要实体上产生过流，其通过落在所述风力涡轮机上的雷电产生，将部分雷电引导至地面。该保护由简单、多用途的雷电传导装置实现，具有用于存在于每个风力涡轮机的位置中的不同条件的最优安装设施，并且其确保电流从风力涡轮机的转子到机舱、从风力涡轮机(不会流过叶片轴承、轮毂和风力涡轮机叶片的动力传动系(power train)的其它部件)到地面安全且有效的适当传导。

背景技术

通过介绍可知，可以将风力涡轮机放置在很多位置以将风能转换成电功率，为了使风能最大化，将其放置在不受物理障碍保护的战略位置(例如山顶、海边区域等)。

在暴露区域的位置以及风力涡轮机自身的几何结构，其相当于锚定在地面的基座上的极，并且在上部具有轮毂，从轮毂上分出三个或更多具有空气动力学外形的叶片。这极有可能会吸引雷电，一旦雷电接触风力涡轮机，就会有高幅值电流流过，这会损坏风力涡轮机的内部组件，对能源供应公司具有后续损坏，并且由于风力涡轮机的极端位置，对现场替换受损部件的操作员也有风险。当雷电落到移动的叶片上时，最重要的点是将雷电传导到地面，并且必须将雷电传导到风力涡轮机的保持静止的机舱上，因此，必须在移动的叶片和静止的机舱之间放置连接元件，其将所述雷电传导至地面，并且不会影响正常叶片的性能。

为了解决该问题，已知保护风力涡轮机的组件不受雷击的系统，其由以下组成：首先利用连接叶片尖端的内部导线将电荷从叶片尖端或叶片导向地面，叶片尖端由叶片的内部加强梁支撑以随后通过叶片轴承将电流导向轮毂，并且从轮毂导向低速轴。然后通过轴承到达框架并最终穿过将框架连接到塔架的回转环(slewing ring)，电荷被带到地面。然而，该方案显示的主要缺点是，通过这种方式释放雷电会损坏轴承和放电传动系(discharge train)，因此已经寻找了可替换的方案。

关于此，需要注意的是与本申请的申请人相同的公开号为ES-2265776的申请，该申请描述了雷电传导装置，其由固定在第二绝缘棒(insulating bar)上的导电棒(conduction bar)形成，并且固定在风力涡轮机轮毂上。因此，雷电传导装置的第一端位于风力涡轮机的每个叶片根部的金属带之前第一距离处，其允许入射到风力涡轮机的叶片尖端的雷电电跳跃(electric jump)，同时第二端位于风力涡轮机机舱的槽(gutter)前方第二距离处，其允许雷电电跳跃。因此，通过很多导电装置，包括雷电传导装置，雷电从其入射于其上的叶片尖端流至地面，所述装置防止雷电影响风力涡轮机的敏感部件。

该方案确保风力涡轮机的主要组件不受损坏，但是显现出不方便，主要涉及所述雷电传导装置相对叶片和槽的装配和安装，为了最优地将雷电传导到地面，必须确保导电棒末端分别与叶片条和槽之间有预定的特定距离，并且它们之间没有直接接触，因此，必须非常精确地放置传导装置，似乎如果叶片的金属条与棒(bar)的末端之间的距离或者棒的另一个末端与槽之间的距离过大，那么在它们之间引起电弧所需的张力(tension)就会增大，它们会停止工作，并且电弧将跳跃到靠近风力涡轮机的其它金属元件上，由此会引起后续问题。该距离也受叶片和槽的工厂公差的影响。