一种风机轮毂引雷导线的连接方法及引雷导线系统

摘要

一种风机轮毂引雷导线的连接方法及引雷导线系统，其特征在于，将风机轮毂引雷导线分为两部分，其中一部分为刚性结构的引雷导线连接安装板，另一部分为柔性结构的柔软引雷导线，由引雷导线连接安装板和柔软引雷导线组合形成的半刚性复合型风机轮毂引雷导线，再将这种半刚性复合型风机轮毂引雷导线分别安装在叶片端人孔盖板和轮毂支架上，形成风机轮毂引雷导线连接系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种风机防护方法及装置，特别涉及一种风机轮毂引雷导线固定连接方法及系统装置，主要适应于将风机叶片接闪的雷电流引导到轮毂，再通过轮毂及其它通道将雷电流引导到大地，从而防止变桨轴承因雷电流损坏。

背景技术

由于风力发电机组一般都是设在相对空旷或较高的地理位置上，所以极易遭受到雷击，因此在风力发电机组中都会采取相应的防雷手段，防止雷击。风力发电机组轮毂防雷系统就是其中一部分；现有的风力发电机组轮毂防雷系统中，需采用固定在叶片端和轮毂端之间的引雷导线，将风机叶片接闪的雷电流引导到轮毂，再通过轮毂及其它通道将雷电流引导到大地，从而防止变桨轴承因雷电流损坏。但是，因为风机常常需进行变桨、同时轮毂也在不停的围绕着主轴进行旋转，所以如何可靠、有效、永久地将引雷导线固定在叶片端和轮毂端，是一个很难的问题，该问题急需解决。

现有的风力发电机组轮毂防雷系统中，引雷导线固定方法如下：引雷导线必须与固定在叶片端和轮毂端之间的钢丝绳、或者其他弹性单元(例如：摩托车绑扎带、弹簧等)进行固定，让钢丝绳或者弹性单元来承受引雷导线的重量，从而保护引雷导线的压接端不致于因为引雷导线的自重而造成损坏。这种引雷导线固定方式存在较大问题。因为固定在叶片端和轮毂端之间的钢丝绳或者弹性单元，如果绷得太紧，叶片变桨过程中产生的巨大扭矩因没有释放余量会直接扭断钢丝绳或者弹性单元。如果固定在叶片端和轮毂端之间的钢丝绳或者弹性单元装配余量太大，则会导致轮毂在围绕主轴旋转时，钢丝绳或者弹性单元上下窜动，对固定在其上的引雷导线产生一个较大的拉力，导致引雷导线断裂。因此有必要对此加以改进。

通过专利文献检索发现有一些关于风电机组防雷的专利，与本发明有一定关系的主要有以下几个：

1、专利号为CN200920245921.9， 名称为“一种风力发电机叶片轮毂防雷装置”的实用新型专利，该专利公开了一种叶片轮毂防雷装置，包括连接板、尼龙板和铜棒；所述连接板一端设置有两个或多个铜带紧固螺栓；所述连接板另一端固定在尼龙板中间部位；所述尼龙板两端设置有铜带紧固螺栓；所述铜带紧固螺栓上设置有铜棒。所述连接板中间部位成弧形或凸起结构。该装置通过一个支架将叶片和轮毂连接起来。此支架安装在叶片连接法兰上0°安装角相对180°的位置。通过两个M12的螺栓固定在法兰内圈上。

2、专利号为CN201220037810.0， 名称为“一种风力发电机组的复合型防雷接地装置”的实用新型专利，该专利公开了一种风力发电机组的复合型防雷接地装置，包括导电接地环、垂直接地极、放射带，其特征是在风机基础外边缘设置一圈水平接地环，水平接地环与风机基础环之间多处连接，在水平接地环上设置垂直接地极，并沿着风机附近道路两侧设置连接水平接地环的两根放射带，构成环形与放射形相结合的复合型接地网。

3、专利号为CN200710191677.8， 名称为“风力发电防雷系统”的发明专利，该专利公开了一种风力发电的防雷方法，包括叶片，电缆，其特征在于降低被击物体结构内部阻抗，对地形成通路就可以免遭雷击破坏，在叶片上翼面复合材料中加入具有良好导电性能和比重轻的碳纤维，并在叶尖部位装一个接闪器，通过电缆与叶片法兰连接，再由轮毂通过塔架内的接地线接入地网形成雷电通道(如果通道中转动部分导电性能不能达到导电要求，可以加装导电滑环解决)，当雷电击中叶片时，强大的雷电流通过雷电通道泻入大地，达到避雷效果，而不致使对叶片及其他设备造成损坏，实际上叶片成了引雷针，将周围的雷电引来并提前放电，从而提高风机运行的可靠性并延长叶片寿命，降低风险。

上述这些专利虽然都涉及到了风力发电机组的防雷问题，但还没有找到有关专门的风力发电机组轮毂防雷的文献报道，即便是第一个专利虽然提到了“轮毂”，但仔细阅读该文献发现并不能真正解决风力发电机组轮毂防雷问题，所以也没有专门提出针对风力发电机组轮毂防雷系统所存在问题的改进意见，因此很有必要对此加以改进。

发明内容

本发明目的在于针对风力发电机组轮毂防雷所存在的一些不足，提出一种新的风力发电机组轮毂防雷方法及装置，利用该方法及装置既能可靠、有效、永久地将引雷导线固定在叶片端和轮毂端，也能有效解决现有钢丝绳连接的引雷导线产生的一系列问题。

本发明的发明目的是通过如下方法实现的：一种风机轮毂引雷导线的连接方法，将风机轮毂引雷导线分为两部分，其中一部分为刚性结构的引雷导线连接安装板，另一部分为柔性结构的柔软引雷导线，由引雷导线连接安装板和柔软引雷导线组合形成的半刚性复合型风机轮毂引雷导线，再将这种半刚性复合型风机轮毂引雷导线分别安装在叶片端人孔盖板和轮毂支架上，形成风机轮毂引雷导线连接系统。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是连接在柔软引雷导线与叶片端人孔盖板之间，柔软引雷导线先与刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线与轮毂支架是直接连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板在与叶片端人孔盖板连接安装完毕后，其下端面与轮毂支架之间应留有1-500mm的间隙。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是通过一个叶根接闪底座再与叶片端人孔盖板连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是分别连接在柔软引雷导线的两头，柔软引雷导线的一端先与一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线的一端先与另一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再与轮毂支架连接起来。

进一步地，所述的风机轮毂引雷导线的连接方法的具体连接步骤是：

D.  将刚性结构的引雷导线连接安装板与柔软引雷导线连接起来，并通过紧固件固定在一起，组合形成半刚性复合型风机轮毂引雷导线；

E. 再将半刚性复合型风机轮毂引雷导线与叶片端人孔盖板连接，并保证半刚性复合型风机轮毂引雷导线在叶片端人孔盖板上安装完毕后，其下端面与轮毂支架之间应留有1-500mm的间隙；

F. 将半刚性复合型风机轮毂引雷导线与轮毂支架连接起来，并通过紧固件固定后形成风机轮毂引雷导线系统。

根据上述风机轮毂引雷导线的连接方法的风机轮毂引雷导线系统，包括一根柔性引雷导线，柔性引雷导线至少有一头连接有一刚性结构的引雷导线连接安装板，柔性引雷导线与刚性结构的引雷导线连接安装板一起组合形成半刚性复合型风机轮毂引雷导线，半刚性复合型风机轮毂引雷导线再分别与叶片端人孔盖板和轮毂支架连接，形成风机轮毂引雷导线系统。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是连接在柔软引雷导线与叶片端人孔盖板之间，柔软引雷导线先与刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线与轮毂支架是直接连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板在与叶片端人孔盖板连接安装完毕后，其下端面与轮毂支架之间应留有1-500mm的间隙。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是通过一个叶根接闪底座再与叶片端人孔盖板连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是分别连接在柔软引雷导线的两头，柔软引雷导线的一端先与一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线柔软引雷导线的一端先与另一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再与轮毂支架连接起来。

本发明提出的采用由引雷导线连接安装板和柔软引雷导线组合形成的半刚性复合型风机轮毂引雷导线作为风机轮毂引雷导线，避免了老式轮毂引雷导线固定方式中的钢丝绳或者弹性单元装配弊端——即钢丝绳或者弹性单元装配的太紧，在风机变桨过程中，因为钢丝绳或者弹性单元两端的相对旋转产生的大扭矩没有余量释放，导致将钢丝绳或者弹性单元扭断。如果钢丝绳或者弹性单元装配余量太大，则在轮毂绕主轴旋转过程中，钢丝绳或者弹性单元会上下窜动，从而对固定在其上的引雷导线产生一个拉力，导致引雷导线的破坏。本发明很好的规避了这两个问题，因为本发明两端均为刚性连接，所以在轮毂围绕主轴旋转时，不存在上下窜动，也即不会对固定在其上的引雷导线产生拉力。其次，将引雷导线固定在轮毂端和叶片端两个刚性连接之间。这样，在风机变桨时，由于引雷导线留有余量且引雷导线为柔性体，使得叶片端和轮毂端之间的旋转产生的大扭矩得到了很好的释放，从而保护了引雷导线，不致引起断裂。

附图说明

图1是现有风机轮毂引雷导线系统结构示意图；

图2是本发明的一个实施例结构示意图；

图3是本发明的另一个实施例结构示意图。

图中，1、人孔盖板，2、叶根接闪底座， 3、固定螺栓，4、叶片端安装板，5、引雷导线，6、线夹，7、扎带，8、轮毂支架。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

附图1和2给出了本发明的两个具体实施例，从附图可以看出本发明涉及一种风机轮毂引雷导线的连接方法，将风机轮毂引雷导线分为两部分，其中一部分为刚性结构的引雷导线连接安装板，另一部分为柔性结构的柔软引雷导线，由引雷导线连接安装板和柔软引雷导线组合形成的半刚性复合型风机轮毂引雷导线，再将这种半刚性复合型风机轮毂引雷导线分别安装在叶片端人孔盖板和轮毂支架上，形成风机轮毂引雷导线连接系统。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是连接在柔软引雷导线与叶片端人孔盖板之间，柔软引雷导线先与刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线与轮毂支架是直接连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板在与叶片端人孔盖板连接安装完毕后，其下端面与轮毂支架之间应留有1-500mm的间隙。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是通过一个叶根接闪底座再与叶片端人孔盖板连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是分别连接在柔软引雷导线的两头，柔软引雷导线的一端先与一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线柔软引雷导线的一端先与另一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再与轮毂支架连接起来。

进一步地，所述的风机轮毂引雷导线的连接方法的具体连接步骤是：

G.           将刚性结构的引雷导线连接安装板与柔软引雷导线连接起来，并通过紧固件固定在一起，组合形成半刚性复合型风机轮毂引雷导线；

H. 再将半刚性复合型风机轮毂引雷导线与叶片端人孔盖板连接，并保证半刚性复合型风机轮毂引雷导线在叶片端人孔盖板上安装完毕后，其下端面与轮毂支架之间应留有1-500mm的间隙；

I.  将半刚性复合型风机轮毂引雷导线与轮毂支架连接起来，并通过紧固件固定后形成风机轮毂引雷导线系统。

根据上述风机轮毂引雷导线的连接方法的风机轮毂引雷导线系统，包括一根柔性引雷导线，柔性引雷导线至少有一头连接有一刚性结构的引雷导线连接安装板，柔性引雷导线与刚性结构的引雷导线连接安装板一起组合形成半刚性复合型风机轮毂引雷导线，半刚性复合型风机轮毂引雷导线再分别与叶片端人孔盖板和轮毂支架连接，形成风机轮毂引雷导线系统。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是连接在柔软引雷导线与叶片端人孔盖板之间，柔软引雷导线先与刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线与轮毂支架是直接连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板在与叶片端人孔盖板连接安装完毕后，其下端面与轮毂支架之间应留有1-500mm的间隙。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是通过一个叶根接闪底座再与叶片端人孔盖板连接的。

进一步地，所述的刚性结构的引雷导线连接安装板是分别连接在柔软引雷导线的两头，柔软引雷导线的一端先与一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再由刚性结构的引雷导线连接安装板与叶片端人孔盖板连接起来；而柔软引雷导线柔软引雷导线的一端先与另一块刚性结构的引雷导线连接安装板连接在一起，再与轮毂支架连接起来。

实施例一

一种风机轮毂引雷导线系统，包括一个叶根接闪底座2、一个叶片端安装板4、固定螺栓3、一个轮毂支架9、一根引雷导线5和线夹6；其中，叶根接闪底座2通过固定螺栓固定在叶片端人孔盖板1上；叶片端安装板4的截面为“L”形状，这样便于提高叶片端安装板的强度，也便于安装引雷导线5时有定位的依靠；叶片端安装板4通过紧固件3固定在叶根接闪底座2上，叶片端安装板4在叶根接闪底座2上安装完毕后，再将叶根接闪底座2连接到叶片端人孔盖板1上，并保证叶片端安装板4下端面与轮毂支架9的上端面之间应留有1-500mm的间隙(附图2中A尺寸)，这个间隙保证了在风机变桨时，叶片端安装板4与轮毂支架9产生相对旋转时，叶片端安装板4下端面不会与轮毂支架9干涉；轮毂支架9通过轮毂紧固件固定在轮毂上。引雷导线5的一端通过线夹6固定在叶片端安装板4上，引雷导线5的另一端通过轮毂线夹8固定在轮毂支架9上，并在叶片端安装板4的下端有一个收口，形成一个凹槽，引雷导线5在经过收口时，通过扎带7进一步绑定在叶片端安装板4的下端面部分，形成稳定的绑扎结构，这样保证了引雷导线的重量全部由轮毂支架和叶片端安装板承担，且在风机变桨导致引雷导线扭转时，引雷导线只在扎带和线夹之间部分受力，薄弱的压接端不会受力。引雷导线5在叶片端安装板4和轮毂支架9之间的部分应留有1-500mm的余量（附图2中B尺寸），这个余量保证了风机变桨过程中，引雷导线不会因轮毂支架和叶片端安装板之间的相对旋转而断裂。同时，在轮毂围绕主轴旋转时，因为轮毂支架与轮毂、叶片端安装板与叶根接闪底座，以及叶片端人孔盖板都是刚性连接，不存在上下窜动，对固定其上的引雷导线没有拉力，使得引雷导线可靠、有效、永久地固定在了叶片端安装板及轮毂支架之间，从而在风机叶片端和轮毂端之间形成可靠的电流通路。

具体安装方法为：

1.将叶根接闪底座用固定螺栓（含平垫、弹垫）固定在叶片端人孔盖板上；

2.将叶片端安装板用固定螺栓（含平垫、弹垫）固定在叶根接闪底座上(或者直接固定在叶片端人孔盖板上)；

3.将轮毂支架用固定螺栓（含平垫、弹垫）固定在轮毂上；

4.将引雷导线用固定螺栓（含平垫、弹垫）分别固定在轮毂支架和叶片端安装板上；

5.将引雷导线用线夹分别压紧在轮毂支架和叶片端安装板上；

6.用扎带将引雷导线可靠地固定在叶片端安装板上。

实施例二

实施例二的原理与实施例一是相同的，故以下只简明介绍一下该实施例。一种风机轮毂引雷导线系统，包括一个叶根接闪底座202、一个叶片端安装板204、固定螺栓203、一个轮毂支架209、一根引雷导线205和线夹206；其中，叶根接闪底座202通过固定螺栓固定在叶片端人孔盖板201上；引雷导线205的一端通过线夹206固定在叶片端安装板204上，引雷导线205的另一端通过轮毂线夹208固定在轮毂支架209上，并在叶片端安装板204的下端有一个收口，形成一个凹槽，引雷导线205在经过收口时，通过扎带207进一步绑定在叶片端安装板204的下端面部分，形成稳定的绑扎结构；不同之处在于，在轮毂支架209上也安装一块轮毂支架端安装板210（轮毂支架端安装板长度可以根据现场情况任意选取），而将叶片端安装板204长度减小，使得叶片端安装板204在叶根接闪底座（或者叶片端人孔盖板）上安装完毕后，叶片端安装板204下端面和轮毂支架端安装板210上端面之间有1-500mm间隙（附图3中A尺寸）。此间隙的作用也是为了保证在风机变桨过程中，轮毂支架端安装板210和叶片端安装板204产生相对旋转时，两板不致于产生干涉。再将引雷导线205分别固定在轮毂支架端安装板210和叶片端安装板204上。同样的，引雷导线205在轮毂支架端安装板210上也需要用线夹208固定，并在轮毂支架端安装板210的上端口部位有一个收口，形成一个凹槽，引雷导线205在经过收口时，通过扎带211进一步绑定在轮毂支架端安装板210的上端面部分，形成稳定的绑扎结构、扎带进行固定。最后，引雷导线205之间的部分应留有1-500mm的余量（附图3中B尺寸）。这个余量保证了风机在变桨过程中，引雷导线不会因为轮毂支架端安装板和叶片端安装板之间的相对旋转而断裂。