风力涡轮机防雷系统的制作方法

1.本发明属于风力涡轮机领域，特别是风力涡轮机防雷系统。


背景技术：

2.风力涡轮机可能被闪电击中。典型的负地闪放电中的电流在1-10微秒内迅速上升到其峰值，然后在50-200微秒内更慢地衰减。该电流在撞击风力涡轮机的叶片时经由最低阻抗路径传播到地。在没有任何防雷保护的情况下，该路径通常包括风力涡轮机的导电部件。通过这种部件的大电流有可能对该部件造成损坏。为了保护风力涡轮机的部件，已经开发了防雷系统。图3中示出了具有一个这样的防雷系统的风力涡轮机叶片。


技术实现要素：

3.已经认识到，通过本发明的以下方面可以改进已知的防雷系统，其中，从叶片的末梢通过的电通过防雷系统。在本发明的以下方面中，电通过叶片的其他导电部件(例如导电结构部件)的可能性显著降低。
4.可以存在叶片的导电部件，例如包括碳纤维的翼梁椽条。在导电部件与叶片的在结构部件附近延伸的一个或更多个引下线(down conductors)之间可能存在电势差。在雷击在引下线中引起电流的情况下，可能希望避免电流通过导电部件。可能希望避免电流或附着到导电部件，因为电流不会通过所述部件流入可靠或可预测的路径，并且可能难以建模和预测通过导电部件的可能的电流路径的效果。
5.本发明的第一方面提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括：
6.根部端和末梢端，在所述根部端和所述末梢端之间延伸的翼展方向尺寸；以及内侧部分，该内侧部分从所述根部端朝向所述根部端与所述末梢端之间的中点延伸多达所述翼展方向尺寸的50％；
7.至少一个导电部件，所述至少一个导电部件至少部分地设置在所述内侧部分中；以及
8.防雷系统，该防雷系统包括：
9.引下线；
10.分流电接头，该分流电接头设置在所述内侧部分中；以及
11.多个内侧引下线电缆，所述多个内侧引下线电缆彼此电并联地布置，设置在所述内侧部分中；
12.其中，所述防雷系统被构造成将电通过所述引下线、通过所述分流电接头、通过所述多个内侧引下线电缆朝向所述叶片的根部端传导。
13.本发明的第一方面具有减小防雷系统与叶片的任何其他导电部件之间的电势差的优点。多个内侧引下线电缆设置在分流电接头和根部端之间。具体地，彼此电并联地布置的多个内侧引下线电缆减小了通过每个单独引下线电缆的电流，并且减小了每个单独引下线电缆与叶片的任何其他导电部件之间的电势差。这在叶片的内侧部分中是特别有利的，
因为在雷击期间电势差沿着防雷系统从叶片的末梢端向根部端增加。
14.表述“内侧部分从根部端朝向根部端与末梢端之间的中点延伸多达翼展方向尺寸的50％”是指内侧部分从根部端开始并延伸到叶片上与根部相距不超过翼展方向尺寸的50％的点。换句话说，内侧部分仅在叶片长度的从根部测量的第一半中。换言之，内侧部分具有远端和在叶片根部处的近端，该远端定位成与根部相距不超过翼展方向尺寸的50％。
15.所述多个内侧引下线电缆可以彼此间隔开。所述多个内侧引下线电缆可以彼此间隔开，远离所述分流电接头。
16.所述多个内侧引下线电缆可以包括在叶片的中性轴线上或中性轴线附近的至少一个引下线电缆。
17.所述多个内侧引下线电缆可以包括大致设置在所述叶片的前缘和抗剪腹板之间的至少一个内侧引下线电缆。替代地或另外地，所述多个内侧引下线电缆可以包括大致设置在所述叶片的后缘和抗剪腹板之间的至少一个内侧引下线电缆。替代地或另外地，所述多个内侧引下线电缆可以包括大致设置在所述叶片的前缘处或附近的至少一个内侧引下线电缆。
18.所述多个内侧引下线电缆可以包括附接到所述叶片的外壳体的内表面的至少一个内侧引下线电缆。
19.所述内侧引下线电缆中的至少一个可以布置成至少部分曲折的构造。替代地或另外地，所述内侧引下线电缆中的至少一个可以布置成基本上是直的。
20.所述多个内侧引下线电缆可以包括大致设置在所述叶片的抗剪腹板处或附近的至少一个内侧引下线电缆。
21.所述多个内侧引下线电缆中的至少一个可以穿过所述叶片的抗剪腹板中的孔。
22.所述多个内侧引下线电缆可以包括至少三个引下线电缆。
23.所述内侧部分可以从所述根部端朝向所述末梢端延伸多达所述翼展方向尺寸的40％，优选地，从所述根部端朝向所述末梢端延伸多达所述翼展方向尺寸的30％。
24.所述引下线的至少一部分可以包括在所述叶片的外表面上的导电金属箔片。金属箔片可以包括铝。所述多个内侧引下线电缆中的至少一个可以与金属箔片电串联地布置。
25.所述金属箔片可形成所述分流电接头，并且所述多个内侧引下线电缆从所述金属箔片朝向所述根部端延伸。
26.所述引下线可以包括引下线电缆，并且所述分流电接头可以将所述引下线电缆分成所述多个内侧引下线电缆。
27.所述防雷系统可以包括设置在所述内侧部分中的合流电接头。所述合流电接头可电连接到所述多个内侧引下线电缆。所述合流电接头可以设置成比所述多个内侧引下线电缆更靠近所述叶片的根部端。
28.所述合流电接头可以设置成比所述导电部件更靠近所述叶片的根部端。所述合流电接头可以与所述导电部件间隔开。
29.所述分流电接头可以布置成使得所述多个内侧引下线电缆至少部分地与所述导电部件重叠。
30.翼展方向尺寸可以具有外侧部分，该外侧部分从所述末梢端朝向所述根部端与所述末梢端之间的中点延伸多达所述翼展方向尺寸的50％。所述防雷系统可以包括设置在所
述叶片的外侧部分中的外侧引下线。
31.所述外侧引下线可以是外侧引下线电缆。
32.所述至少一个导电部件可以是结构部件。所述至少一个导电部件可以包括翼梁椽条。所述翼梁椽条可包括碳纤维。所述碳纤维可以是拉挤碳纤维。
33.本发明的第二方面提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括：
34.根部端和末梢端，在所述根部端和所述末梢端之间延伸的翼展方向尺寸；以及内侧部分，该内侧部分从所述根部端朝向所述根部端与所述末梢端之间的中点延伸多达所述翼展方向尺寸的50％；
35.防雷系统，该防雷系统包括至少部分地设置在所述叶片的内侧部分内的引下线电缆，
36.其中，所述引下线电缆包括电缆第一部分和电缆第二部分，所述电缆第一部分比所述电缆第二部分更靠近所述叶片的根部端，每个电缆部分包括绝缘层，所述绝缘层具有各自的击穿电压，其中，所述电缆第一部分的绝缘层的击穿电压高于所述电缆第二部分的绝缘层的击穿电压。所述绝缘层可包括介电材料或由介电材料组成。
37.通过在叶片的内侧部分中提供具有更高的绝缘层击穿电压的引下线电缆第一部分(第一部分比第二部分更接近根部端)，防雷系统与叶片中的任何导电部件之间的任何相互作用被最小化。在雷击的情况下，靠近根部端，这是特别有效的，在所述根部端，引下线电缆与叶片中的任何导电部件之间的电势差处于其最高值。
38.换句话说，电缆第一部分的绝缘层具有第一介电强度值，而电缆第二部分的绝缘层具有第二介电强度值。第一介电强度值高于第二介电强度值。
39.电缆第一部分可包括绝缘层，该绝缘层的击穿电压是电缆第二部分的绝缘层的击穿电压的至少1.2倍高，优选至少1.5倍高，更优选至少1.6倍的高。
40.例如，电缆第一部分可以是电缆pt6-cu50 hv500dc，电缆第二部分可以是电缆pt6-cu50 hv300dc(都来自丹麦的polytech a/s)。
41.电缆第一部分和电缆第二部分的绝缘层的击穿电压的差异可以由以下中的一个或更多个引起：厚度；材料；或形状。
42.翼展方向尺寸可以具有外侧部分，该外侧部分从所述末梢端朝向所述根部端与所述末梢端之间的中点延伸多达所述翼展方向尺寸的50％。防雷系统可以包括设置在叶片的外侧部分中的外侧引下线。外侧引下线可以包括绝缘层，该绝缘层具有比电缆第二部分的绝缘层更高的击穿电压，并且可选地，具有比电缆第一部分的绝缘层更高的击穿电压。
43.外侧引下线可以包括绝层缘，该绝缘层具有比电缆第二部分的绝缘层的击穿电压更高的击穿电压。
44.所述风力涡轮机叶片可以进一步包括在所述叶片的外表面上的导电金属箔片，其中，所述引下线电缆：
45.与所述金属箔片电并联地布置；或
46.与所述金属箔片电串联地布置。
47.该引下线电缆或所述引下线电缆中的至少一个可与所述叶片的至少一个导电部件间隔开。
48.电缆第一部分可以至少部分地与叶片的至少一个导电部件重叠。该重叠可以在叶
片的翼展方向上。
49.所述至少一个导电部件可以包括结构部件。所述至少一个导电部件可以包括翼梁椽条。所述翼梁椽条可包括碳纤维。所述碳纤维可以是拉挤碳纤维。
50.本发明的第二方面的电缆第二部分可以至少部分地被包括在本发明的第一方面的多个内侧引下线电缆中。多个内侧引下线电缆可以各自具有绝缘层，所述绝缘层具有彼此不同的击穿电压。所述至少一个引下线电缆可以具有绝缘层，该绝缘层与电缆第一部分的绝缘层具有相同的击穿电压。
51.所述内侧部分可从所述根部端朝向所述末梢端延伸多达翼展方向尺寸的40％，优选地，从根部端向末梢端延伸多达翼展方向尺寸的30％。
52.该电缆或每个电缆可以包括护套。该电缆或每个电缆的具有击穿电压的相应绝缘层可以由护套提供。
53.本发明的第三方面提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括：
54.根部端和末梢端，在所述根部端和所述末梢端之间延伸的翼展方向尺寸；以及内侧部分，该内侧部分从所述根部端朝向所述根部端与所述末梢端之间的中点延伸多达所述翼展方向尺寸的50％；
55.至少一个导电部件，所述至少一个导电部件设置在所述内侧部分中；以及
56.防雷系统，该防雷系统包括：
57.引下线电缆部分，该引下线电缆部分设置在所述叶片的内侧部分内；以及支撑部件，
58.其中，所述引下线电缆部分被所述支撑部件固定在自由空间中，位于在叶片翼型截面的中弧线附近或中弧线上的位置，与所述至少一个导电部件间隔开。
59.本发明的第三方面的优点在于：允许防雷系统与叶片的任何其他导电部件之间的距离最大化，减少防雷系统与叶片的任何其他导电部件之间相互作用的可能性。
60.引下线电缆部分可以尽可能远离叶片的任何或每个导电部件。
61.所述至少一个导电部件可以包括结构部件。所述至少一个导电部件可以包括翼梁椽条。所述翼梁椽条可包括碳纤维。所述碳纤维可以是拉挤碳纤维。
62.所述叶片可包括两个半壳体。每个半壳体可以具有导电部件。所述引下线电缆部分可以与两个导电部件基本上相等地间隔开。
63.所述叶片可包括至少一个抗剪腹板。所述引下线电缆部分可以被所述支撑部件固定在自由空间中，与所述至少一个抗剪腹板间隔开。
64.所述支撑部件可以附接到所述至少一个抗剪腹板。
65.所述支撑部件可以在所述至少一个抗剪腹板上的至少两个位置处附接到所述抗剪腹板。所述叶片可包括至少两个抗剪腹板。所述支撑部件可以附接到所述至少两个抗剪腹板中的不止一个抗剪腹板。所述引下线电缆部分可大致居中地设置在所述至少两个抗剪腹板中的一对抗剪腹板之间。
66.所述支撑部件可以是以下中的一个或更多个：泡沫块；泡沫袋；支架，可选地，x形支架、c形支架、y形支架；或直梁。
67.所述引下线电缆部分可以在翼展方向上至少部分地与所述导电部件重叠。
68.本发明的第一、第二和第三方面的特征可以彼此组合。特别地，本发明的第三方面
的引下线电缆部分可以是本发明的第一方面的多个内侧引下线电缆中的任何一个的至少一部分。
69.本发明第二方面的风力涡轮机叶片可具有本发明第三方面的特征。本发明的第三方面的引下线电缆部分可以是本发明的第一方面的多个内侧引下线电缆中的至少一个。
70.所述内侧引下线电缆中的至少一个可与以下中的一项或更多项的导电部分间隔开：传感器系统；除冰系统；防冰系统；照明系统；负载控制系统或任何其他有线系统。
附图说明
71.现在将参照附图描述本发明的实施例，其中：
72.图1示出了风力涡轮机；
73.图2示出了风力涡轮机叶片；
74.图3示出了具有已知防雷系统的叶片的布局；
75.图4示出了具有第一示例的防雷系统的叶片的内侧部分的一部分；
76.图5示出了图4的叶片的那部分的立体图；
77.图6示出了具有第一示例的防雷系统的叶片的内侧部分的一部分；
78.图7示出了具有第一示例的防雷系统的叶片的横截面；
79.图8示出了具有第二示例的防雷系统的叶片的布局；
80.图9示出了具有第三示例的防雷系统的叶片的横截面；
81.图10至图15示出了具有第三示例的防雷系统的叶片的各种实施例的横截面；
82.图16示出了具有第一、第二和第三示例的叶片的一部分的立体图。
具体实施方式
83.在本说明书中，使用诸如“根部端”、“末梢端”、“内侧”、“外侧”、“翼展方向”、“前缘”、“后缘”、“翼梁椽条”、“抗剪腹板”、“外壳”和“中弧线”的术语。虽然这些术语是本领域技术人员熟知和理解的，但为了避免疑问，下面给出定义。
84.本文中使用的与叶片端相关的术语“根部”指的是叶片的一端，在该端处叶片连接到涡轮机1的毂20。本文中使用的与叶片端相关的术语“末梢”是指径向上远离毂20的旋转轴线2的叶片端。
85.术语“翼展方向”用于指从风力涡轮机叶片的根部端到叶片的末梢端的尺寸或方向，反之亦然。当风力涡轮机叶片安装在风力涡轮机毂上时，风力涡轮机叶片的翼展方向和径向方向将基本相同。
86.术语“内侧”用于指叶片的在翼展方向上更靠近根部端而不是末梢端的部分。术语“外侧”用于指叶片的在翼展方向上更靠近末梢端而不是根部端的部分。
87.术语“前缘”用于指叶片的如下边缘，当叶片沿风力涡轮机转子的正常旋转方向旋转时，该边缘将位于叶片的前部。
88.术语“后缘”用于指风力涡轮机叶片的如下边缘，当叶片沿风力涡轮机转子的正常旋转方向旋转时，该边缘将位于叶片的后部。
89.叶片的弦是在垂直于叶片翼展方向的给定横截面中从前缘到后缘的直线距离。
90.风力涡轮机叶片的压力表面(或迎风表面)是前缘和后缘之间的如下表面，该表面
在使用时具有比叶片的吸力表面更高的压力。
91.风力涡轮机叶片的吸力表面(或背风表面)是前缘和后缘之间的表面，该表面在使用时将具有比压力表面的压力更低的作用在其上的压力。
92.风力涡轮机叶片的厚度垂直于叶片的弦测量，并且是在垂直于叶片翼展方向的给定横截面中压力表面和吸力表面之间的最大距离。
93.术语“翼梁椽条”用于指叶片的纵向(通常在翼展方向上延伸的)加强构件。翼梁椽条可以嵌入叶片壳体中，或者可以附接到叶片壳体。叶片的迎风侧和背风侧的翼梁椽条可由延伸穿过叶片的内部中空空间的一个或更多个抗剪腹板连接。叶片可以在叶片的迎风侧和背风侧中的每一侧上具有多于一个的翼梁椽条。翼梁椽条可形成叶片的纵向加强翼梁或支撑构件的一部分。特别地，第一翼梁椽条和第二翼梁椽条可以形成承载叶片的拍打方向弯曲载荷的承载结构的一部分，该承载结构沿纵向方向延伸。
94.术语“抗剪腹板”用于指叶片的纵向(通常在翼展方向延伸的)加强构件，该加强构件可将载荷从叶片的迎风侧和背风侧中的一个传递到叶片的迎风侧和背风侧中的另一个。
95.术语“壳体”用于指叶片的外部空气动力学结构。壳体可以设置为两个半壳体，这两个半壳体可以通过粘合剂结合在一起。
96.术语“中弧线”用于指轮廓厚度分布对称叠加在其上的线。在典型的风力涡轮机叶片中，中弧线将是弯曲的。
97.术语“击穿电压”是导致电缆绝缘层的绝缘性能严重损失的电压。
98.图1示出了风力涡轮机10，风力涡轮机10包括塔架12和设置在塔架12的顶点处的机舱14。
99.转子16通过变速箱操作性连接到容纳在机舱14内的发电机(未示出)。转子16包括中心毂18和多个从中心毂18向外突出的转子叶片20。虽然图1所示的实施例具有3个叶片，但是本领域技术人员将理解，其他数目的叶片是可能的。
100.当风吹向风力涡轮机10时，叶片20产生升力，升力使转子16旋转，这又使机舱14内的发电机产生电能。
101.图2示出了用在这种风力涡轮机10中的风力涡轮机叶片20。风力涡轮机叶片20具有根部端21和末梢端22。风力涡轮机叶片20具有前缘28和后缘29。
102.参考图3，风力涡轮机叶片20具有现有技术的防雷系统11。防雷系统11提供了从叶片上的各种可能的雷电附着点经由引下线系统到叶片的根部端21的雷电电流路径。在根部端21处可以有导电滑环或导电带，导电滑环或导电带提供到风力涡轮机10的毂18和/或机舱14的电连接，但允许叶片相对于毂的俯仰旋转。毂18和/或机舱14电连接到地，以提供从叶片到地的雷电流路径。
103.防雷系统11的引下线可以包括：末梢引下线电缆15；正好在叶片20的外表面内部的导电金属箔片17；以及内侧引下线电缆41。可以提供覆盖导电金属箔片17的层，例如玻璃层。导电金属箔片17可以具有网状构造或者是扩展的金属箔。叶片20可以具有末梢接闪器(诸如实心金属末梢)和在叶片20的表面上靠近末梢22的多个分立的接闪器。实心金属末梢和分立的接闪器可以电连接到末梢引下线电缆15。末梢引下线电缆15的根部端可以电连接到导电金属箔片17的末梢端。内侧引下线电缆41的末梢端可以电连接到导电金属箔片17的根部端。内侧引下线电缆41的根部端可电连接到叶片的根部端21处的滑环。导电金属箔片
17可以省略，引下线可以是从叶片的根部端延伸到末梢端的电缆。引下线可替代地具有在叶片长度的一部分上与导电金属箔平行延伸的引下线电缆。
104.风力涡轮机叶片20具有：翼展方向尺寸25，其在根部端21和末梢端22之间延伸；以及内侧部分23，其从根部端21朝向根部端21和末梢端22之间的中点26延伸多达翼展方向尺寸25的50％，例如，如图2所示。内侧部分23可以从根部端21朝向末梢端22延伸多达翼展方向尺寸的40％，优选地，从根部端21朝向末梢端22延伸多达翼展方向尺寸25的30％。叶片20还可以具有外侧部分24，外侧部分24从末梢端22向根部端21延伸至少直到内侧部分23。外侧部分24可以从末梢端22朝向根部端21延伸多达翼展方向尺寸25的50％。
105.风力涡轮机叶片20还可以包括至少一个导电部件31，32。至少一个导电部件31，32至少部分地设置在内侧部分23中。至少一个导电部件31，32可以包括结构翼梁椽条。翼梁椽条31，32可包括碳纤维。碳纤维可以是拉挤碳纤维。拉挤碳纤维可以沿着叶片20的一部分基本上在翼展方向上延伸。可以设置第一翼梁椽条和第二翼梁椽条。第一翼梁椽条可以设置在叶片的压力侧。第二翼梁椽条可以设置在叶片的吸力侧。可以有一个或更多个在第一翼梁椽条和第二翼梁椽条之间延伸的抗剪腹板。可以设置一对前翼梁椽条和一对后翼梁椽条。每对翼梁椽条可以包括第一翼梁椽条和第二翼梁椽条，并且可选地包括在它们之间延伸的抗剪腹板。第一翼梁椽条和第二翼梁椽条中的每一个可以集成到叶片20的壳体中。替代地，翼梁椽条可以附接到叶片20的壳体的内表面。进一步替代地，一些翼梁椽条可以集成到壳体中，并且一些翼梁椽条可以附接到壳体的内表面。
106.图4至图7示出了防雷系统100的第一示例，防雷系统100具有分流电接头以分配雷电流，以便最小化防雷系统和导电部件31，32之间的任何相互作用。
107.防雷系统100包括：引下线110；分流电接头120；和多个内侧引下线电缆131，132，133。防雷系统100被配置成通过引下线110、通过分流电接头120、通过多个内侧引下线电缆131，132，133向叶片20的根部端21导电。分流接头120将引下线电缆110分成多个内侧引下线电缆131，132，133的优点在于，通过多个内侧引下线电缆131，132，133中的每一个的电流被减小。这减小了导电部件和任何单独的引下线电缆131，132，133之间的电势差，进而减小了引下线电缆131，132，133之一和导电部件之间的飞弧的可能性。此外，在多个内侧引下线电缆之间分配电流，这减少了这些电缆中的热积聚，并且还可以允许使用更小直径的电缆。
108.引下线110可以包括引下线电缆。引下线110可以至少部分地设置在叶片20的内侧部分23中。引下线110可以基本上或全部设置在叶片20的内侧部分23中。
109.分流电接头120可设置在叶片20的内侧部分23中。当来自引下线110的电路径在内侧部分23内从末梢端22移动到根部端21时，分流电接头120具有将该路径分成多个路径的功能。分流电接头120可设置为一个端口或多个端口，多个内侧引下线电缆131，132，133可连接到该端口。多个内侧引下线电缆131，132，133可各自具有末梢端，且可各自在其末端端处电连接到分流电接头120。多个内侧引下线电缆131，132，133可彼此邻近地各自连接到电接头120。多个内侧引下线电缆131，132，133可以各自连接到电接头120，以便在它们之间限定锐角，使得多个内侧引下线电缆131，132，133可以远离分流电接头120延伸并且在这样做时远离彼此延伸。分流电接头120可以布置成使得多个内侧引下线电缆131，132，133至少部分地与导电部件31，32重叠。该重叠可以在叶片20的翼展方向上。
110.多个内侧引下线电缆131，132，133可以彼此电并联地布置，并且可以设置在内侧
部分23中。多个内侧引下线电缆131，132，133可以各自设有导电芯和/或电绝缘护套。多个内侧引下线电缆131，132，133可以各自是基本上柔性的。多个内侧引下线电缆131，132，133可以彼此相同或基本相同。多个内侧引下线电缆131，132，133可以包括任何适当数量的引下线电缆。多个内侧引下线电缆131，132，133可以包括至少三个引下线电缆，例如如图4至图7所示。多个内侧引下线电缆131，132，133可布置成沿与叶片的抗剪腹板的翼展方向基本相同的方向延伸。多个内侧引下线电缆131，132，133可布置成延伸到叶片的抗剪腹板的每一侧。多个内侧引下线电缆131，132，133可以布置成使得抗剪腹板至少部分地在多个内侧引下线电缆131，132，133中的至少两个之间延伸。
111.多个内侧引下线电缆131，132，133可以彼此间隔开，远离分流电接头120。多个内侧引下线电缆131，132，133可以包括在叶片中性轴上或附近的至少一个引下线电缆131，132，133。
112.多个内侧引下线电缆131，132，133可包括至少一个引下线电缆131，132，133，所述至少一个引下线电缆131，132，133基本上设置在叶片20的前缘28和抗剪腹板之间，或设置在叶片20的后缘29和抗剪腹板之间，或基本上设置在叶片20的前缘28处或附近。
113.多个内侧引下线电缆131，132，133可以包括至少一个附接至叶片20的外壳体的内表面的引下线电缆131，例如如图7所示。引下线电缆131，132，133中的至少一个可以布置成至少部分曲折的构造，或者布置成基本上直的，例如如图5和图6所示，其中，多个内侧引下线电缆131，133中的外部两个处于至少部分曲折的构造，而内部电缆132基本上是直的。曲折结构可被构造成适应电缆所附接的任何部件的任何尺寸变化。例如，远离叶片中性轴线，叶片结构将在负载下弯曲，并且不希望将该弯曲负载传递到引下线电缆。通过为引下线电缆提供曲折路径，电缆可以与这些叶片弯曲负载隔绝。相反，在叶片的中性轴线处，引下线电缆路径可以基本上是直的，以便节省不必要电缆长度的成本和重量。
114.多个内侧引下线电缆131，132，133可以包括至少一个基本上布置在叶片20的抗剪腹板处或附近的引下线电缆，例如如图6中的内部电缆132所示。多个内侧引下线电缆131，132，133中的至少一个可以附接到叶片20的抗剪腹板。这种附接可以使得多个内侧引下线电缆131，132，133中的至少一个被限制或防止在叶片20的弦向方向上移动。
115.引下线电缆131，132，133中的至少一个引下线电缆可穿过叶片20的抗剪腹板中的孔。所述孔可被构造成具有所述至少一个引下线电缆可穿过的直径。孔的面积可以对应于穿过其中的电缆的横截面积，例如以便在电缆和抗剪腹板之间提供间隙配合。抗剪腹板可以具有高度(在叶片厚度方向上)，并且孔可以沿着抗剪腹板的高度设置在中间。
116.防雷系统100可以包括设置在叶片20的外侧部分24中的外侧引下线110。外侧引下线110可以与关于图3描述的或图3中示出的任何引下线相同或基本上相同。
117.风力涡轮机叶片20还可包括在叶片20的外表面上的外部导电金属箔片17。金属箔片17可以围绕叶片的外部延伸，以便覆盖叶片20的壳体的外表面。金属箔片可仅沿叶片20的跨度的一部分延伸。金属箔片17可以布置在叶片20的内侧部分23和外侧部分24中。金属箔片17可以主要设置在叶片20的外侧部分24中。金属箔片17可以是弯曲的金属片。金属箔片17可以是基本上截头圆锥形的。
118.多个内侧引下线电缆131，132，133中的至少一个可以是：
119.与金属箔片17电并联布置；或
120.与金属箔片17电串联布置。
121.在多个内侧引下线电缆131，132，133中的至少一个与金属箔片17电串联布置的情况下，引下线电缆131，132，133可附接到金属箔片17。该附接可以直接实现和/或可以通过附接部件实现。
122.外部箔片17可以是分流电接头120。例如，多个内侧引下线电缆131，132，133中的至少两个可以附接到外部箔片17，例如在外部箔片17的根部端处。
123.防雷系统100可以包括设置在内侧部分23中的合流电接头140，合流电接头140电连接到多个内侧引下线电缆131，132，133。合流电接头140可以设置成比多个内侧引下线电缆131，132，133更靠近叶片20的根部端21。合流电接头140具有如下功能：虽然来自多个内侧引下线电缆131，132，133的电路径朝向根部端21移动，将所述路径在内侧部分23内接合到较少路径(优选为单个路径)中。
124.合流电接头140可设置成比导电部件31，32更靠近叶片20的根部端21。在比导电部件31，32更靠近叶片20的根部端21的位置处，存在显著降低的引下线电缆与导电部件之间的飞弧的风险。例如，导电部件可以终止于比合流电接头140更外侧的翼展方向距离。在合流电接头140的内侧，多个引下线电缆131，132，133可以集合在一起以在单个或减少数量的引下线部件或电缆中形成单个或减少数量的电流流动路径。
125.合流电接头140可以与导电部件31，32间隔开。合流电接头140可固定在适当位置，以便保持在远离导电部件31，32的适当位置。合流电接头140在形状、尺寸、材料和/或结构上可以与分流电接头120基本相同。合流电接头140可以布置成基本上是分流电接头120的镜面反射。合流电接头140和附接的引下线电缆131，132，133可以布置成基本上是分流电接头120和附接的引下线电缆131，132，133的镜面反射。
126.图8示出了具有防雷系统的叶片的第二示例，其中，电缆的多个部分具有不同的电绝缘水平，即不同的击穿电压。这允许电缆的多个部分更靠近导电部件31，32走线和/或防止防雷系统和导电部件之间的飞弧。
127.图8中的防雷系统包括至少部分地设置在叶片20的内侧部分23内的引下线电缆230。引下线电缆230可以基本上或完全设置在叶片20的内侧部分23内。引下线电缆230可以延伸到叶片20的根部端21，或者电连接到延伸到叶片20的根部端21的导电部件，例如电缆。
128.引下线电缆230包括电缆第一部分231和电缆第二部分232。电缆第一部分231比电缆第二部分232更靠近叶片20的根部端21。第一电缆部分231和第二电缆部分232二者都可设置在叶片20的内侧部分23中。每个电缆部分231，232具有绝缘层，该绝缘层具有击穿电压。第一部分231的绝缘层的电缆击穿电压高于第二部分232的绝缘层的电缆击穿电压。在接近叶片22的根部端21时，任何引下线电缆与任何导电部件31，32之间的电位差趋于增加。进而，从引下线电缆到导电部件31，32的飞弧的可能性增加。通过在叶片20的根部端21处提供包括具有较高击穿电压的绝缘层的第一部分，在电势差最高的位置处基本上减轻了飞弧的风险。通过提供具有比第二部分高的击穿电压的第一部分231，在电势差最高的地方提高了飞弧缓解。
129.电缆第二部分232可以在叶片20的翼展方向上与叶片的至少一个导电部件31，32至少部分地重叠。电缆第一部分231可以在叶片20的翼展方向上与叶片的至少一个导电部件31，32至少部分地重叠。
130.电缆第一部分231和电缆第二部分232之间的击穿电压差可以由以下中的一个或更多个引起：围绕导体的绝缘层的厚度、材料或形状。
131.可以提供电缆第三部分236，其设置成比电缆第一部分231更靠近叶片20的根部端21，并且电连接到电缆第一部分231。电缆第三部分236可以具有绝缘层，该绝缘层的击穿电压低于电缆第一部分231的绝缘层的击穿电压。电缆第三部分的绝缘层的击穿电压可以与电缆第二部分232的绝缘层的击穿电压相同。电缆第三部分236可以设置成比叶片20的一个或更多个导电部件31，32更靠近叶片20的根部端21。电缆第三部分236可以在翼展方向上与叶片20的一个或更多个导电部件31，32间隔开。
132.防雷系统200可以包括设置在叶片20的外侧部分24中的外侧引下线210，外侧引下线210具有绝缘层，该绝缘层具有比电缆第二部分232高的击穿电压。外侧引下线210可以是外侧引下线电缆。外侧引下线210可以具有绝缘层，该绝缘层具有比电缆第一部分231的绝缘层高的击穿电压。这具有防止闪电直接附着到外侧引下线210的优点。这为电流提供了更可靠的遵循路径，该路径不会绕过导电实心金属末梢22或叶片20的其他接闪器。相反，闪电将附着到末梢22或叶片20的其他接闪器，并且电流将随后穿过外侧引下线210。
133.引下线电缆210，230或其中的至少一个可以与叶片20的至少一个导电部件31，32间隔开。
134.风力涡轮机叶片20还可包括如前所述的导电金属箔片17。引下线电缆210可以如前所述地相对于金属箔片17布置。
135.该至少一个导电部件31，32可以包括翼梁椽条，该翼梁椽条可以如先前描述的进行配置。
136.电缆210，230或每个电缆210，230可以包括导电芯和/或电绝缘护套。相应的电缆绝缘层击穿电压可以由护套提供。护套可以是层、涂层和/或管状。
137.引下线电缆230可以以至少部分曲折的结构布置，例如如图8所示。
138.图9至图15示出了第三示例，其中，可以使引下线电缆与任何导电部件之间的距离最大化。
139.风力涡轮机叶片20包括至少一个导电部件31，32和防雷系统300。至少一个导电部件31，32至少部分地设置在内侧部分23中。
140.防雷系统300包括引下线电缆部分330和支撑部件340。
141.引下线电缆部分330设置在叶片20的内侧部分23内。引下线电缆部分330被支撑部件340固定并悬挂在自由空间中，在叶片翼型截面的中弧线附近或之上的位置，例如如图9所示，与至少一个导电部件31，32间隔开。如图9中的箭头所示，引下线电缆部分330可以在离每个导电部件31，32最大距离处固定并悬挂在自由空间中。
142.本领域技术人员将理解，这里使用的术语“自由空间”是指叶片20内由引下线电缆部分330和支撑部件340占据但不被叶片20的另一部件占据的空间。特别地，自由空间不被叶片20的任何结构部件占据。例如，容纳抗剪腹板的空间不是自由空间。两个抗剪腹板之间的空间或抗剪腹板与叶片的边缘之间的空间可以是自由空间。
143.利用叶片20内的自由空间来容纳引下线电缆部分330的优点在于，引下线电缆部分330和任何导电部件31，32之间的距离可以最大化。通过增加引下线电缆部分330和任何导电部件之间的距离，可以消除引下线电缆部分330和任何导电部件之间的飞弧的风险。
144.引下线电缆部分330可以在翼展方向上与至少一个导电部件31，32至少部分重叠。至少一个导电部件31，32可以包括翼梁椽条，该翼梁椽条可以如先前所描述的进行配置。
145.叶片20可包括如前所述的壳体结构。在两个半壳体的情况下，每个半壳体可以具有导电部件。引下线电缆部分330可以与两个导电部件31，32基本上相等地间隔开。半壳体可以单独制造，然后在制造过程中接合在一起，或者两个半壳体可以作为单个壳体一起制造。
146.叶片20可包括至少一个抗剪腹板。引下线电缆部分340可以被支撑部件340固定在自由空间中，与至少一个抗剪腹板间隔开。支撑部件340可附接到至少一个抗剪腹板或至少一个壳体。支撑部件340可以在至少一个抗剪腹板上的至少两个位置处附接至该抗剪腹板，例如如图10、图14和图15所示。叶片20可包括至少两个抗剪腹板。支撑部件340可附接到至少两个抗剪腹板中的不止一个，例如如图10所示。例如，如图9和10所示，引下线电缆部分330可以大致居中地设置在至少两个抗剪腹板中的一对抗剪腹板之间。
147.支撑部件340可以是以下中的一个或多更个：泡沫块；泡沫袋；支架，任选地x形支架、c形支架、y形支架；直梁或绳等。支撑部件可以是不导电的，从而不会损害引下线系统。支撑部件还可以设计成阻尼电缆中的振动，从而减少电缆上的负载。
148.如图10所示，引下线电缆部分330可以由具有多个支柱341，342，343，344的支撑部件340保持在适当位置。多个支柱可以包括附接到第一抗剪腹板的第一支柱341和/或附接到第二抗剪腹板的第二支柱343。支撑部件340可以包括附接到多个抗剪腹板的多个支柱，例如附接到第一抗剪腹板的两个支柱341，342和/或附接到第二抗剪腹板的两个支柱343，344。附接到第一抗剪腹板的支柱341，342可以分别连接在第一抗剪腹板的压力侧端和吸力侧端。同样地，附接到第二抗剪腹板的支柱343，344可以分别附接到第二抗剪腹板的压力侧端和吸力侧端。支柱341，342，343，344可布置成朝向设置引下线电缆部分330所在的中心点延伸。支柱341，342，343，344可以限定横截面为十字形，并且可以是例如x形支架。支柱341，342，343，344可以固定地附接到中心支撑部件345。中心支撑部件345可以固定地附接到引下线部分330的至少一部分，和/或充当引下线部分330的至少一部分的外壳。中心支撑部件345可以限定环形，和/或基本上为圆柱形。
149.如图11所示，引下线电缆部分330可以由具有多个块346，347的支撑部件340保持在适当位置。多个块346，347可将引下线电缆部分330固定在叶片20的前缘28和后缘29之间。多个块346，347可以将引下线电缆部分330压缩地固定在多个块346，347之间。可以提供另外的附接装置，例如附接部件、支架或粘合剂。另外的附接装置可以将引下线电缆部分330固定到多个块346，367中的至少一个，和/或将多个块346，347中的至少一个固定到叶片20的吸力侧51或压力侧52。多个块346，347可以是基本上实心的和/或楔形的。多个块346，347可填充叶片20中的至少两个抗剪腹板之间的空间的至少一半。多个块346，367可基本上填充至少两个抗剪腹板之间的空间。多个块346，347可以是弹性可压缩的。多个块346，347可包括泡沫或由泡沫组成。泡沫块346或每个泡沫块346可以布置成接触叶片20的吸力侧51或压力侧52。多个块346中的一个可以布置成接触和/或附接到叶片20的吸力侧51。多个块347中的另一个可以布置成接触和/或附接到叶片20的压力侧52。多个块346，347可布置成不抵靠或接触叶片20的任何抗剪腹板。泡沫块346，347可在其间限定孔，引下线电缆部分330可设置或固定在该孔中。
150.如图12和图13所示，引下线电缆部分330可以由作为袋348提供的支撑部件340保持在适当位置。袋348可以是可充气的。图12示出了袋348的实施例的部分膨胀视图，图13示出了图12的袋348的完全膨胀视图。袋348可以设置有孔，该孔可以是中心孔，引下线电缆部分330可以设置在该孔中。袋348可以至少基本上填满叶片20中的自由空间，例如如图13所示。袋348在膨胀状态下可以抵靠在叶片20的吸力侧51和/或压力侧52上。袋348在膨胀状态下可抵靠至少一个抗剪腹板。袋348可以设置在两个抗剪腹板之间，并且可以在膨胀状态下抵靠两个抗剪腹板。袋348可以抵靠以下各项中的至少一部分：叶片20的吸力侧51、压力侧52、第一抗剪腹板和第二抗剪腹板。袋348在其膨胀状态下可以是弹性可压缩的。袋348可填充有固化材料或可固化材料，例如聚合材料。袋348可以是泡沫袋。
151.如图14所示，引下线电缆部分330可以通过支架349保持在适当位置。支架349可附接到抗剪腹板。可以提供前剪切腹板和后剪切腹板。支架349可以附接到后抗剪腹板。支架349可至少部分地朝向叶片20的后缘29延伸。支架349可以是弹性可压缩的。支架349可以是大致c形的。支架349可附接到中心支撑部件345。中心支撑部件345可以固定地附接到引下线部分330的至少一部分，和/或充当引下线部分330的至少一部分的外壳。中心支撑部件345可以限定环形，和/或基本上为圆柱形。
152.如图15所示，引下线电缆部分330可以通过支架350保持在适当位置。支架350可附接到抗剪腹板。可以提供前剪切腹板和后剪切腹板。支架350可以附接到前抗剪腹板。支架350可以至少部分地朝向叶片20的前缘28延伸。支架350可以是弹性可压缩的。支架350可以是大致y形的。支架350可以附接到中心支撑部件345。中心支撑部件345可以固定地附接到引下线部分330的至少一部分，和/或充当引下线部分330的至少一部分的外壳。中心支撑部件345可以限定为环形，和/或基本上为圆柱形。支架350可以包括多个支柱351，352，353。多个支柱351，352，353可以附接到中心支撑部件350和/或从中心支撑部件350延伸。中心支撑部件可设置在叶片的前缘28和抗剪腹板之间，该抗剪腹板可以是前抗剪腹板。多个支柱351，352，353中的第一支柱351可以附接到抗剪腹板的吸力侧端部51和/或从吸力侧端部51延伸，该抗剪腹板可以是前抗剪腹板。多个支柱351，352，353中的第二支柱352可以附接到抗剪腹板的压力侧端部52和/或从压力侧端部52延伸，该抗剪腹板可以是前抗剪腹板。多个支柱351，352，353中的第三支柱353可附接到叶片20的前缘28和/或从叶片20的前缘28延伸。
153.如本领域技术人员将理解的，以上示例中的每一个的各个特征以及所描述的示例中的任一个或全部特征可以被组合。图16示出了具有上述三个示例中的每一个的特征的示例。
154.在图16中，引下线133可以被至少一个浮动导体悬挂支柱固定在叶片壳体内的自由空间中。可以以至少一个或多个浮动导体悬挂支柱的形式提供至少一个支撑部件240，所述悬挂支柱可以支撑引下线133。引下线133可以附接到悬挂支柱，和/或穿过悬挂支柱中的至少一个孔。每个悬挂支柱可以设有孔，该孔的尺寸使引下线133从中穿过。该孔或每个孔可以居中地设置在相应悬挂支柱上。每个孔可以与至少一个其他孔对准，或者它们可以都基本上对准，使得引下线可以被保持在基本上直的位置。该悬挂支柱或每个悬挂支柱可以被构造成桥接多个(例如两个)抗剪腹板。该悬挂支柱或每个悬挂支柱可以附接到至少两个抗剪腹板。该悬挂支柱或每个悬挂支柱可以是基本上细长的、矩形的和/或平面的。
155.参照图16，多个内侧引下线电缆131，132，133中的每一个均可具有绝缘层，所述绝缘层具有彼此不同的击穿电压。例如，设置在叶片20的前缘28处的引下线电缆131的击穿电压可以比设置在更靠近抗剪腹板并且进而更靠近叶片20的导电部件31，32处的引下线电缆132，132中的至少一个或每个的击穿电压低。在图16所示的叶片的外侧端，可以设置引下线110，引下线110具有比设置在更内侧的引下线部分更低的击穿电压，因此受益于第二示例的优点。在其中一个或更多个电缆的击穿电压较低的情况下，可以实现成本降低和/或质量降低。
156.第一示例的风力涡轮机叶片20可包括第二示例的任何或所有特征。
157.第二示例的电缆第二部分232可以至少部分地被包括在第一示例的多个内侧引下线电缆130中的一个或更多个中。多个内侧引下线电缆131，132，133可以具有绝缘层，所述绝缘层具有彼此不同的击穿电压。引下线电缆131，132，133中的至少一个可以具有与电缆第一部分231的绝缘层击穿电压相同的绝缘层击穿电压。
158.第三示例的引下线电缆部分330可以是引下线电缆110的至少一部分，或者是第一示例的多个内侧引下线电缆131，132，133中的任一个。第三示例的引下线电缆部分330可以是风力涡轮机叶片20的任何其他引下线电缆。
159.第三示例的引下线电缆部分330可以是第一示例的多个内侧引下线电缆131，132，133中的至少一个。
160.第一、第二和第三实例中的任一个的至少一个引下线电缆可与以下中的一项或更多项的导电部分间隔开：传感器系统；除冰系统；照明系统；负载控制系统。
161.在本公开中，术语“电缆”还包括导电的带、条和编织物。
162.尽管上面已经参照一个或更多个优选实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。
163.尽管在一些附图中示出了包括两个翼梁椽条和腹板的叶片构造，但是本领域技术人员将理解，这些示例可以在其他叶片结构中实现。
164.尽管相对于第一示例描述了具有三个引下线电缆的示例，但是多个内侧引下线电缆131，132，133可以包括仅两个引下线电缆、四个、五个或任何适当的数量。
165.尽管描述了具有合流电接头140以接合多个内侧引下线电缆131，132，133中的一个或更多个的示例，但是作为替代方案，多个内侧引下线电缆中的至少两个或全部可以直接或间接地接合到叶片20的根部端21处的滑带。
166.尽管已经描述了导电部件31，32包括翼梁椽条的示例，但是导电部件可以是叶片中的其他导电部件，例如具有电线的任何系统。上述示例将保护这些导电部件免受雷电流的影响。