用于风力涡轮机叶片的防雷系统的全绝缘尖端单元和包含其的风力涡轮机叶片技术方案

本发明专利技术公开了一种用于风力涡轮机叶片(2)的防雷系统的全绝缘尖端单元(1)，包括导电尖端(3)，其中尖端由外部部件(4)和内部部件(5)组成，至少一个侧接收器底座(6)、内部尖端单元导体(8)、形成引下线(10)的最外部的绝缘电缆(9)、以及在绝缘电缆与尖端单元的其它导电部件之间建立电连接的连接元件(12)，其中尖端的内部部件、侧接收器底座、内部尖端导体、连接元件和绝缘电缆的一端都铸造嵌入绝缘材料(13)中，仅留下尖端的外部部件以及绝缘电缆的另一端未被绝缘材料覆盖。此外，本发明专利技术还公开了一种包含这种尖端单元的风力涡轮机叶片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮机叶片的防雷系统的全绝缘尖端单元和包含其的风力涡轮机叶片本专利技术涉及一种用于风力涡轮机叶片的防雷系统的尖端单元，所述尖端单元包括共同嵌入到由电绝缘材料覆盖的同一单元中的尖端接收器和至少一个侧接收器。
技术介绍
大多数已知的用于风力涡轮机叶片的防雷系统包括一个或多个内部安装的引下线和一些安装在叶片外表面上的雷电接收器。这种系统的众所周知的问题是，雷击不仅在预定位置触接到风力涡轮机叶片，即在外部触接点上，就是所谓的雷电接收器，而且还可以直接通过叶片结构冲击防雷系统的内部导电部件。通常由于雷击释放的大量能量，这种事故可能对风力涡轮机叶片造成严重的结构性损坏。另一个众所周知的问题是，防雷系统的外部雷电接收器可能被雷击所损坏，因此，这种接收器的寿命有限，取决于它们受到雷击的次数。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于风力涡轮机叶片的防雷系统的尖端方案，其克服了本领域已知方案的至少部分上述缺点。本专利技术涉及一种用于风力涡轮机叶片的防雷系统的全绝缘尖端单元，所述尖端单元包括用于风力涡轮机叶片的导电尖端，所述尖端由外部部件和内部部件组成，外部部件形成尖端接收器，至少一个侧接收器底座由导电材料制成以用于设置在叶片的外表面上的一个或多个侧接收器的机械安装，使得电连接在各自的侧接收器和侧接收器底座之间形成；内部尖端单元导体，用于在尖端接收器的内部部件和侧接收器底座之间形成电连接；绝缘电缆，用于形成在风力涡轮机叶片内部纵向从所述至少一个侧接收器底座向叶片根端延伸的引下线的最外部分；以及连接元件，用于在绝缘电缆与尖端单元的其它导电部件之间建立电连接，其中尖端的内部部件、侧接收器底座、内部尖端导体、连接元件和绝缘电缆的一端都铸造嵌入绝缘材料中，仅留下尖端的外部部件以及绝缘电缆的另一端未被绝缘材料覆盖。通过使用如上配置的尖端单元，使得直达防雷系统内部部件的雷击的影响的风险，即通过风力涡轮机叶片结构，在风力涡轮机叶片的尖端部件中被消除或至少被显著降低。在本专利技术的一个实施例中，绝缘电缆是非屏蔽高压电缆。使用高压电缆是有利的，因为这样的电缆提供足够的电缆绝缘，以承受如遭受雷击影响的情况下那样大的电位差。在本专利技术的一个实施例中，连接元件集成在至少一个侧接收器底座中。连接元件集成在侧接收器底座中使得尖端单元内存在较少的组件和更少的电连接点。在本专利技术的一个实施例中，内部尖端单元导体由绝缘电缆的一部分形成。使绝缘电缆的一部分形成内部尖端单元导体，使得尖端单元内存在较少的组件和更少的电连接点。在本专利技术的一个实施例中，从形成内部尖端单元导体的绝缘电缆的一部分去除电缆绝缘。从形成内部尖端单元导体的绝缘电缆的一部分去除电缆绝缘有助于尖端单元的更为简便的生产过程。在本专利技术的一个实施例中，尖端的外部部件的最外端与最靠近尖端的侧接收器底座的中心之间的距离在0.3米和2米之间，优选地在0.8米到1.2米之间。所描述的距离范围允许尖端接收器和风力涡轮机叶片的最靠近侧接收器之间的距离优化。在本专利技术的一个实施例中，离尖端最远的侧接收器底座的中心与绝缘电缆和尖端单元的铸造部分的分离点的距离在0.1米和0.5米之间，优选在0.15米和0.3米之间。所描述的距离范围已经证明能够确保对尖端单元内部部件的直接雷击的影响起到足够防护。在本专利技术的一个实施例中，尖端的外部部件可移除地连接到尖端单元的其余部分。使用可移除的连接的尖端的外部部件允许替换外部部件，即防雷系统的尖端接收器的外部部件，如果外部部件由于太多和/或太严重的雷击影响而造成损坏的话。在本专利技术的一个实施例中，尖端的外部部件和内部部件集成到一个共同部分中。将尖端单元的外部和内部部件集成到一个共同部分中使得尖端单元内存在较少的组件和更少的电连接点。在本专利技术的一个实施例中，尖端单元通过粘合剂连接到风力涡轮机叶片上。使用粘合剂将尖端单元连接到风力涡轮机叶片意味着对于进行连接风力涡轮机叶片的结构部分不需要被穿透，或者以其它方式被削弱。在本专利技术的一个实施例中，用于铸造的绝缘材料包括所列的至少一种材料，包括：聚合材料、聚合物纳米复合材料、热塑性材料、热固性材料、绝缘泡沫或其任何组合。所描述类型的材料已经证明包括具有为此目的所需的机械和电学特性的一些材料。在本专利技术的一个实施例中，铸造绝缘材料的最小厚度在3mm到30mm之间，优选在5mm到15mm之间。所描述的厚度范围已经证明能够确保用于避免对尖端单元的内部部件直接雷击影响的足够绝缘。在本专利技术的一个实施例中，用于铸造的绝缘材料被设计成承受尖端单元的外表面和尖端单元内导电部件之间的至少20kV的电位差，优选地至少200kV。对所描述范围内的电位差的防护已经证明足以获得对尖端单元内部部件的雷击的直接影响的期望防护。在本专利技术的一个实施例中，尖端的外部部件至少部分地包含铜或铜合金。使用铜确保了极高的导电性、高导热性，因此确保了处理电弧连接过程时的优良性能。此外，使用铜使得能够在尖端的外部部件上使用放热焊接工艺。在本专利技术的一个实施例中，尖端的外部部件至少部分地包含碳化钨。使用碳化钨确保了高导电性、高导热性和极高的熔化温度，因此确保了对雷击产生的电荷侵蚀的较低电纳。特别地，应用于其他材料的碳化钨涂层具有经证实的对长冲程组件的高性能。碳化物的化学稳定性高，意味着大大降低了腐蚀相关问题的风险。在本专利技术的一个实施例中，尖端的外部部件至少部分地包含钢。使用钢确保了极高的机械强度并以相对低的成本降低了腐蚀相关问题的风险。此外，使用钢使得能够使用放热焊接工艺。在本专利技术的一个实施例中，尖端的外部部件至少部分地包含铝。使用铝允许以相对低的成本进行简便的机械加工。在本专利技术的一个实施例中，尖端的内部部件至少部分地包含铁。使用铁确保了较高的机械强度并允许以相对低的成本进行简便的机械加工。此外，使用铁使得能够使用放热焊接工艺。在本专利技术的一个实施例中，尖端的内部部件至少部分地包含铜。使用铜确保了极高的导电性并降低了腐蚀相关问题的风险。此外，使用铜使得能够在尖端的外部部件上使用放热焊接工艺。本专利技术的一个实施例中，尖端的内部部件至少部分地包含黄铜。使用黄铜意味着可以以较低的成本和用较低延展性材料来获得铜的至少一些优良特性。使用耐腐蚀的黄铜确保了与恶劣环境的良好兼容。在本专利技术的一个实施例中，内部尖端单元导体通过放热焊接方式机械和电连接到尖端的内部部件。使用放热焊接可以实现很强的机械连接并确保良好的电连接。在本专利技术的一个实施例中，尖端的内部部件至少部分地包含铝。使用铝允许以相对低的成本进行简便的机械加工。在本专利技术的一个实施例中，内部尖端单元导体通过压接方式，例如接触心轴压接，机械和电连接到尖端的内部部件。使用接触心轴压接实现了高性价比的机械和电连接。在本专利技术的一个实施例中，至少一个侧接收器底座至少部分包含铝。使用铝允许以相对低的成本进行简便的机械加工。在本专利技术的一个实施例中，内部尖端单元导体和/或绝缘电缆通过接触心轴压接方式机械和电连接到至少一个侧接收器底座。使用接触心轴压接可以实现高成本效益的机械和电连接。在本专利技术的一个实施例中，内部尖端单元导体和/或绝缘电缆通过放热焊接方式机械和电连接到至少一个侧接收器底座。使用放热焊接实现了很强的机械连接并确保良好的电连接。在本专利技术的一个实施例中，其中绝缘电缆端接在电缆接线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力涡轮机叶片(2)的防雷系统的全绝缘尖端单元(1)，所述尖端单元包括：用于风力涡轮机叶片的导电尖端(3)，尖端由外部部件(4)和内部部件(5)组成，所述外部部件形成尖端接收器，至少一个侧接收器底座(6)，由导电材料制成以用于设置在叶片的外表面上的一个或多个侧接收器(7)的机械安装，使得电连接在各自的侧接收器和侧接收器底座之间形成，内部尖端单元导体(8)，用于在尖端接收器的内部部件和侧接收器底座之间形成电连接，绝缘电缆(9)，用于形成在风力涡轮机叶片内部纵向从所述至少一个侧接收器底座向叶片根端(11)延伸的引下线(10)的最外部分，以及连接元件(12)，用于在绝缘电缆与尖端单元的其它导电部件之间建立电连接，其中尖端的内部部件、侧接收器底座、内部尖端导体、连接元件和绝缘电缆的一端都铸造嵌入绝缘材料(13)中，仅留下尖端的外部部件以及绝缘电缆的另一端未被绝缘材料覆盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于风力涡轮机叶片(2)的防雷系统的全绝缘尖端单元(1)，所述尖端单元包括：用于风力涡轮机叶片的导电尖端(3)，尖端由外部部件(4)和内部部件(5)组成，所述外部部件形成尖端接收器，至少一个侧接收器底座(6)，由导电材料制成以用于设置在叶片的外表面上的一个或多个侧接收器(7)的机械安装，使得电连接在各自的侧接收器和侧接收器底座之间形成，内部尖端单元导体(8)，用于在尖端接收器的内部部件和侧接收器底座之间形成电连接，绝缘电缆(9)，用于形成在风力涡轮机叶片内部纵向从所述至少一个侧接收器底座向叶片根端(11)延伸的引下线(10)的最外部分，以及连接元件(12)，用于在绝缘电缆与尖端单元的其它导电部件之间建立电连接，其中尖端的内部部件、侧接收器底座、内部尖端导体、连接元件和绝缘电缆的一端都铸造嵌入绝缘材料(13)中，仅留下尖端的外部部件以及绝缘电缆的另一端未被绝缘材料覆盖。2.如权利要求1所述的尖端单元，其中所述绝缘电缆是非屏蔽高压电缆。3.如权利要求1或2所述的尖端单元，其中所述连接元件集成在至少一个侧接收器底座中。4.如权利要求3所述的尖端单元，其中所述内部尖端单元导体由绝缘电缆的一部分形成。5.如权利要求4所述的尖端单元，其中从形成所述内部尖端单元导体的绝缘电缆的所述一部分去除电缆绝缘。6.如前述权利要求中任一项所述的尖端单元，其中尖端的外部部件的最外端与最靠近尖端的侧接收器底座的中心之间的距离在0.3米和2米之间，优选地在0.8米到1.2米之间。7.如前述权利要求中任一项所述的尖端单元，其中离尖端最远的侧接收器底座的中心与绝缘电缆和尖端单元的铸造部分的分离点的距离在0.1米和0.5米之间，优选在0.15米和0.3米之间。8.如前述权利要求中任一项所述的尖端单元，其中所述尖端的外部部件可移除地连接到所述尖端单元的其余部分。9.如权利要求1-7中任一项所述的尖端单元，其中所述尖端的外部部件和内部部件集成到一个共同部分中。10.如述权利要求中任一项所述的尖端单元，其中所述尖端单元通过粘合剂连接到风力涡轮机叶片上。11.如前述权利要求中任一项所述的尖端单元，其中用于铸造的绝缘材料包括所列的至少一种材料，包括：聚合材料、聚合物纳米复合材料、热塑性材料、热固性材料、绝缘泡沫或其任何组合。12.如前述权利要求中任一项所述的尖端单元，其中所述铸造绝缘材料的最小厚度在3mm到30mm之间，优选在5mm到15mm之间。13.如前述权利要求中任一项所述的尖端...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯珀·法尔肯斯特姆·密特兹，金姆·贝特尔森，索伦·芬·马德森，托马斯·霍尔姆·克罗格，
申请(专利权)人：全球防雷服务有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK