一种风力叶片的雷电防护机构及防护方法与流程

本发明属于风电设备，具体的说是一种风力叶片的雷电防护机构及防护方法。

背景技术：

1、风电场多数建在山区或丘陵地带，地势险峻，地形及气候环境较为复杂，雷电活动频繁，特别是进入夏季以后，叶片作为风力发电机组上暴露程度最高的部件，承受了约占风机雷击概率的15％-20％，严重的雷击甚至导致多处接闪器被击毁，其维修费用造价之大，停机时间之长，给风电场造成极大地经济损失，因此针对叶片的雷电防护措施就显得较为重要。

2、在叶片的防雷措施中，通常会采用接闪系统对雷电进行引导、规避，通过将接闪器安装在叶片的尖端，并采用引下线将接闪器中引导的雷电导向风机轮毂，配合风力发电机的接地设施，将雷电排放至地下，然而由于位于叶尖位置的接闪器的防护范围有限，尤其是在叶片长度逐渐增大的今天，仅依靠叶尖位置的接闪器对叶片进行防护已经无法满足叶片的雷电防护。

3、相关技术中为了增强对叶片的雷电防护范围，多采用接闪器与金属导体相结合的方式，增强叶片的防护范围，如《风力发电机叶片的雷击损伤与雷电保护》一文中就提到，采用全覆盖式的钢丝网作为接闪器，来实现雷电的引导，又如申请号为2022108555991的中国专利发布的一种风电叶片叶身避雷装置，提出了采用可拆卸改换的导电壳体笼罩在叶片外，进而提高对雷电的引导作用，降低叶片被雷击、损坏的几率，上述方法虽然能够增强对叶片的防护效果，但是一方面金属网在安装时，虽然较为方便的，但是金属网在引导雷电流后，在雷电流的热效应与电磁力作用下，金属网损坏几率较大，因此需要在雷击后对金属网进行维修与更换，而由于金属网的一体成型，致使金属网损坏后，需要整体更换，因此使得维修工作较为繁琐，且造成金属网耗材的浪费，而采用导电壳体对叶片进行笼罩式防护，虽然由于导电壳体本身耐久度较高，使得导电壳体在雷击下使用寿命较长，但是由于导电壳体本身重量、体积的限制，致使导电壳体的安装对叶片的空气动力造成较大的负面影响，鉴于此，本发明提出了一种风力叶片的雷电防护机构及防护方法，用于解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决上述技术问题，本发明提出了一种风力叶片的雷电防护机构及防护方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种风力叶片的雷电防护机构，包括安装在叶片上的接闪器和安装在叶片内部的下引导线，所述接闪器与下引导线导通连接，所述接闪器配合下引导线将雷击电流引导至叶片根部；

3、还包括导电组件，所述导电组件安装在叶片外表面，所述导电组件用于引导雷击电流至接闪器；

4、所述导电组件包括至少两个金属板，两个所述金属板分别固定安装在叶片前缘、后缘，所述金属板与接闪器固定连接；

5、雷电导流条，所述雷电导流条为片段式导流条，所述雷电导流条固定粘贴在叶片吸力面，所述雷电导流条位于两个金属板之间。

6、优选的，所述雷电导流条等间隔均匀分布在叶片吸力面，所述雷电导流条长度方向与金属板长度方向垂直。

7、优选的，所述金属板两侧均安装有延伸金属网，所述延伸金属网与金属板导通连接，所述延伸金属网延伸至叶片吸力面与压力面。

8、优选的，所述延伸金属网为片状结构体，且延伸金属网复数设计，多个延伸金属网均匀排列在金属板长度方向，所述延伸金属网与金属板呈鱼骨架状排列。

9、优选的，所述延伸金属网与雷电导流条间隔排列。

10、优选的，所述金属板靠近延伸金属网一侧固定安装有均匀分布的压片，所述压片沿金属板厚度方向排列，且相邻两个压片之间构成安装槽，所述延伸金属网端部多层重叠，且多层延伸金属网分别延伸至安装槽内。

11、优选的，叶片上开设有安装孔，所述压片上共同开设有贯穿孔，所述压片上安装有紧固螺栓，所述紧固螺栓通过贯穿孔与安装孔螺纹连接。

12、优选的，所述安装槽与延伸金属网之间填充有导电膏，用于降低延伸金属网与压片之间的接触电阻。

13、一种风力叶片的雷电防护方法，该方法包括以下步骤：

14、s1、安装接闪系统：在对叶片进行防雷改造时，在叶片尖部、中部等间隔安装多个接闪器，并将接闪器与叶片内部的下引导线进行连接；

15、s2、安装金属板：弯折金属板，使得金属板与叶片前缘、后缘贴合，并采用螺栓等机械连接方式，量金属板与接闪器金属面进行固定连接；

16、s3、安装延伸金属网：工作人员手动掰开压片，将延伸金属网端部折叠、塞入压片之间的安装槽内，涂抹导电膏后，采用紧固螺栓对压片、压片间的延伸金属网进行压紧，并将延伸金属网其余部分粘贴在叶片表面；

17、s4、粘贴雷电导流条：将雷电导流条粘贴在延伸金属网的间隙中，并使得雷电导流条两端分别向金属板方向延伸；

18、s5、避雷防护：当叶片周围环境大气电场强度变化时，叶片上雷电防护机构形成多个上行先导，当雷雨云形成的下行先导与叶片上的上行先导贯通时，形成接闪通道，雷电流在雷电导流条、延伸金属网以及金属板的引导、导向下，通过接闪器、下引导线排放至大地，进而防止雷电直击叶片。

19、本发明的有益效果如下：

20、1.本发明所述的一种风力叶片的雷电防护机构及防护方法，通过设置导电组件配合接闪器，用于增大接闪范围，增强对叶片的防护效果，在具体实施时，采用体积较小、安装较为方便的雷电导流条形成电离通道，引导雷电流向金属板上流动，采用沿叶片长度方向排列的金属板作用雷电流的导体，引导雷电流向接闪器、下引导线中流动，进而降低雷电对叶片造成的损伤，同时雷电导流条配合金属板设置时，一方面雷电导流条的设置，增大了对雷电流拦截的范围与面积，便于金属板接闪，进而增强对雷电流的引导效果，另一方面，由于雷电导流条分布在相邻金属板之间，使得雷电导流条的引导距离较短，降低雷电导流条对雷电流引导失效的几率，进而增强导电组件与接闪器的接闪成功率。

21、2.本发明所述的一种风力叶片的雷电防护机构及防护方法，通过使得延伸金属网呈片状、复数设计，且多个延伸金属网之间不直接连接，因此在发生雷击时，使得雷电流流经的延伸金属网数量较少，当局部的延伸金属网损坏后，直接对其进行更换即可，且延伸金属网、雷电导流条以及金属板在叶片上的分布，使得其既能形成一个整体，用于对叶片整体进行防护，又相互分离，增强对雷电流的引导效果，降低雷电流对雷电防护机构的损伤。

技术特征：

1.一种风力叶片的雷电防护机构，包括安装在叶片上的接闪器(1)和安装在叶片内部的下引导线(11)，所述接闪器(1)与下引导线(11)导通连接，所述接闪器(1)配合下引导线(11)将雷击电流引导至叶片根部；

2.根据权利要求1所述的一种风力叶片的雷电防护机构，其特征在于：所述雷电导流条(21)等间隔均匀分布在叶片吸力面，所述雷电导流条(21)长度方向与金属板(2)长度方向垂直。

3.根据权利要求2所述的一种风力叶片的雷电防护机构，其特征在于：所述金属板(2)两侧均安装有延伸金属网(22)，所述延伸金属网(22)与金属板(2)导通连接，所述延伸金属网(22)延伸至叶片吸力面与压力面。

4.根据权利要求3所述的一种风力叶片的雷电防护机构，其特征在于：所述延伸金属网(22)为片状结构体，且延伸金属网(22)复数设计，多个延伸金属网(22)均匀排列在金属板(2)长度方向，所述延伸金属网(22)与金属板(2)呈鱼骨架状排列。

5.根据权利要求4所述的一种风力叶片的雷电防护机构，其特征在于：所述延伸金属网(22)与雷电导流条(21)间隔排列。

6.根据权利要求5所述的一种风力叶片的雷电防护机构，其特征在于：所述金属板(2)靠近延伸金属网(22)一侧固定安装有均匀分布的压片(23)，所述压片(23)沿金属板(2)厚度方向排列，且相邻两个压片(23)之间构成安装槽(24)，所述延伸金属网(22)端部多层重叠，且多层延伸金属网(22)分别延伸至安装槽(24)内。

7.根据权利要求6所述的一种风力叶片的雷电防护机构，其特征在于：叶片上开设有安装孔(25)，所述压片(23)上共同开设有贯穿孔(26)，所述压片(23)上安装有紧固螺栓(27)，所述紧固螺栓(27)通过贯穿孔(26)与安装孔(25)螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的一种风力叶片的雷电防护机构，其特征在于：所述安装槽(24)与延伸金属网(22)之间填充有导电膏，用于降低延伸金属网(22)与压片(23)之间的接触电阻。

9.一种风力叶片的雷电防护方法，其特征在于：该方法适用于权利要求8所述的一种风力叶片的雷电防护机构，该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明属于风电设备技术领域，具体的说是一种风力叶片的雷电防护机构及防护方法，包括安装在叶片上的接闪器和安装在叶片内部的下引导线，所述接闪器与下引导线导通连接；还包括导电组件，所述导电组件安装在叶片外表面，所述导电组件用于引导雷击电流至接闪器；本发明通过使得延伸金属网呈片状、复数设计，且多个延伸金属网之间不直接连接，因此在发生雷击时，使得雷电流流经的延伸金属网数量较少，当局部的延伸金属网损坏后，直接对其进行更换即可，且延伸金属网、雷电导流条以及金属板在叶片上的分布，使得其既能形成一个整体，用于对叶片整体进行防护，又相互分离，增强对雷电流的引导效果，降低雷电流对雷电防护机构的损伤。

技术研发人员：张志会,王禹,李洪涛,孙星伦,王岐,李庆学,郭章,王帅,邹家民,温楚淇
受保护的技术使用者：华能新能源股份有限公司河北分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5