一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法

《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》是安徽華希電力科技有限公司於2019年5月30日申請的專利，該專利申請號：2019104626801，專利公布號：CN110165559A，專利公布日：2019年8月23日，發明人是：蔣躍躍、張朝海。

《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》公開了一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法，涉及防雷裝置領域；葉片頂端安裝有接閃器，機艙上設有環形凹槽，環形導體轉動安裝在環形凹槽內，連線體一端與葉片的根部固定連線，另一端與環形導體固定連線，葉片和連線體內均鋪設有電纜，電纜一端與接閃器固定連線，另一端插入環形凹槽與環形導體固定連線；環形導體與環形凹槽的槽底相對的一面設有環槽，固定連線在機艙底面的機架內安裝有下引導體，機艙的底面設有與環形凹槽相連通的通槽，機架與下引導體的底端與埋在地底的接地設備固定連線，下引導體的頂端固定有穿過通槽插入環形凹槽的連線導體，連線導體上安轉有與環槽滑動配合的滑塊導體；該發明不會使得風電機組產生損傷。

2021年8月16日，《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。

（概述圖為本發明的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法
• 公布號：CN110165559A
• 公布日：2019年8月23日
• 申請號：2019104626801
• 申請日：2019年5月30日
• 申請人：安徽華希電力科技有限公司
• 地址：安徽省亳州市譙城區亳蕪現代產業園區張良路與合歡路交叉口標準化廠房孵化樓1幢
• 發明人：蔣躍躍、張朝海
• Int.Cl.：H01T19/04(2006.01)、H01R4/66(2006.01)、H01R43/00(2006.01)、H01R39/64(2006.01)、H01R13/24(2006.01)
• 專利代理機構：蕪湖思誠智慧財產權代理有限公司
• 代理人：鄭直
• 類別：發明專利

專利背景

風能是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，其發電過程不會對環境造成污染與破壞，利用風力發電也是2019年5月以前的集中主要的清潔能源之一，風力發電機組是一種將風能轉化為電能的裝置，為了保證足夠的發電功率，風力發電機組的體積一般較大，高度高，這也導致了風力發電機組容易遭遇雷擊，自然界的雷擊破壞力大，在直接擊中風力發電機組的情況下會導致機組內部元件損壞，發電機組直接癱瘓的結果，因此在安裝風力發電機組的過程中需要在風力發電機組上安裝避雷裝置。傳統的避雷裝置是通過風電葉片上的接閃器引直落雷，再通過導線與碳刷將電流引至輪轂，再通過輪轂接地將大電流引向地面，但是由於電流大，碳刷與變槳軸承為迴轉摩擦狀態，因此碳刷無法完全指引電流導向，這也導致電流擊穿變槳軸承，對變槳軸承及其連線結構造成一定損傷。

發明內容

專利目的

為解決傳統風電機的避雷方式中碳刷無法完全指引電流方向，會對變槳軸承、輪轂等產生損傷、施工中大範圍挖掘土地，工作量大等問題，《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》設計了一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法。

技術方案

《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》包括接閃器、連線體、環形導體、下引導體和接地設備，所述風電機的葉片頂端安裝有所述接閃器，所述風電機的機艙與所述葉片相對的面上設有環形凹槽，所述環形導體轉動安裝在所述環形凹槽內，所述連線體一端與所述葉片的根部固定連線，另一端與所述環形導體固定連線，所述葉片和所述連線體內均鋪設有電纜，所述電纜一端與所述接閃器固定連線，另一端插入所述環形凹槽與所述環形導體固定連線；所述環形導體與所述環形凹槽的槽底相對的一面設有環槽，固定連線在所述機艙底面的機架內安裝有所述下引導體，所述機艙的底面設有與所述環形凹槽相連通的通槽，所述機架與所述下引導體的底端與埋在地底的接地設備固定連線，所述下引導體的頂端固定有穿過所述通槽插入所述環形凹槽的連線導體，所述連線導體上安轉有與所述環槽滑動配合的滑塊導體；所述連線體和所述機艙均為非導體材料製成。優選的，所述機艙上安裝有避雷針，所述避雷針的底端與所述下引導體固定連線。優選的，所述連線體包括底板和蓋板，所述底板和所述蓋板可拆卸連線，二者的連線面均設有用於容納所述電纜的容納槽。優選的，所述環形凹槽的槽口轉動連線有環形板，所述環形板上設有用於所述連線體穿過的通孔。優選的，所述環形板與所述環形凹槽的連線處以及所述通孔處均設有密封圈。優選的，所述滑塊導體包括固定體和移動體，所述固定體一面與所述連線導體固定連線，另一面設有安裝槽，所述安裝槽的槽壁設有滑槽，所述移動體的外表面固定有與滑槽滑動連線的滑條；所述安裝槽的槽底固定連線有導柱，所述導柱的端部固定連有限位板，所述移動與所述槽底相對的一面設有插槽，所述導柱與所述插槽插接配合，所述插槽的槽口設有阻擋所述限位板的限位環，所述導柱上套接有彈簧，所述彈簧一端與所述插槽槽口固定連線，另一端與所述安裝槽的槽底固定連線。

該發明所述接地設備包括豎直接地體、水平接地體和接地環，所述豎直接地體和所述水平接地體均有若干個，所述下引導體通過連線體與若干個所述水平接地體固定連線，若干個所述水平接地體均勻分布且均與所述接地環固定連線，所述接地環的底面固定連線有若干個所述豎直接地體，所述豎直接地體沿所述接地環周向均勻分布；包括以下步驟：步驟一、根據所述水平接地體和所述接地環的布置，先挖掘出用於安裝所述水平接地體和所述接地環的深坑，然後再按豎直接地體的分布，使用打孔裝置在坑底鑽打出用於深埋所述豎直接地體的深洞；步驟二、將所述豎直接地體放置在所述深洞內，然後向內依次填充有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，設定注水管，並注水填土夯實；所述豎直接地體的頂部用於連線的部分裸露出來；步驟三、在所述深坑內依次鋪設有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，並設有注水管，之後再將所述水平接地體和所述接地環放置在所述深坑內，再將所述豎直接地體、所述水平接地體和所述接地環連線起來，然後注水填土並夯實；所述水平接地體與所述下引導體連線的部分裸露出來；步驟四、將所述水平接地體與所述下引導體連線起來，之後再填土夯實。

改善效果

1、《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》通過接閃器接引雷電，並通過電纜、環形導體和下引導體將雷電引向接地設備，整個接引過程不會經過變槳軸承、輪轂等風電機內部機組，故此不會對其產生損傷；連線體和環形導體的安裝，使其可以隨著葉片轉動，從而不會影響風電機組的正常工作；

2、連線體和機艙均為非導體材料製成，不會將雷電引導至風電機機組，使得《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》可以完全指引電流的導向，不會對風電機機組產生損傷；

3、該發明填充的木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，大大降低了土地的電阻率，提高了導電性；

4、該發明的滑塊導體的移動體在彈簧的作用下始終與環槽的槽底相接觸，保證了其始終可以導電。

附圖說明

圖1為《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》風電機的示意圖；

圖2為該發明的接地設備示意圖；

圖3為該發明的連線體和環形導體的安裝示意圖；

圖4為該發明的連線體和環形導體示意圖；

圖5為該發明的連線體示意圖；

圖6為該發明的滑塊導體示意圖。

其中，1-接閃器、2-連線體、3-環形導體、4-下引導體、5-接地設備、6-葉片、7-機艙、8-電纜、9-連線導體、10-滑塊導體、11-避雷針、12-底板、13-蓋板、14-環形板、15-豎直接地體、16-水平接地體、17-接地環、18-固定體、19-移動體、20-導柱、21-限位板、22限位環、23-滑條。

技術領域

《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》涉及了防雷裝置領域，具體為一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法。

權利要求

1.《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》的特徵在於，包括接閃器（1）、連線體（2）、環形導體（3）、下引導體（4）和接地設備（5），所述風電機的葉片（6）頂端安裝有所述接閃器（1），所述風電機的機艙（7）與所述葉片（6）相對的面上設有環形凹槽，所述環形導體（3）轉動安裝在所述環形凹槽內，所述連線體（2）一端與所述葉片（6）的根部固定連線，另一端與所述環形導體（3）固定連線，所述葉片（6）和所述連線體（2）內均鋪設有電纜（8），所述電纜（8）一端與所述接閃器（1）固定連線，另一端插入所述環形凹槽與所述環形導體（3）固定連線；所述環形導體（3）與所述環形凹槽的槽底相對的一面設有環槽，固定連線在所述機艙（7）底面的機架內安裝有所述下引導體（4），所述機艙（7）的底面設有與所述環形凹槽相連通的通槽，所述機架與所述下引導體（4）的底端與埋在地底的接地設備（5）固定連線，所述下引導體（4）的頂端固定有穿過所述通槽插入所述環形凹槽的連線導體（9），所述連線導體（9）上安轉有與所述環槽滑動配合的滑塊導體（10）；所述連線體（2）和所述機艙（7）均為非導體材料製成。

2.根據權利要求1所述的一種風電機組用石墨防雷接地裝置，其特徵在於，所述機艙（7）上安裝有避雷針（11），所述避雷針（11）的底端與所述下引導體（4）固定連線。

3.根據權利要求1所述的一種風電機組用石墨防雷接地裝置，其特徵在於，所述連線體（2）包括底板（12）和蓋板（13），所述底板（12）和所述蓋板（13）可拆卸連線，二者的連線面均設有用於容納所述電纜（8）的容納槽。

4.根據權利要求1所述的一種風電機組用石墨防雷接地裝置，其特徵在於，所述環形凹槽的槽口轉動連線有環形板（14），所述環形板（14）上設有用於所述連線體（2）穿過的通孔。

5.根據權利要求4所述的一種風電機組用石墨防雷接地裝置，其特徵在於，所述環形板（14）與所述環形凹槽的連線處以及所述通孔處均設有密封圈。

6.根據權利要求1所述的一種風電機組用石墨防雷接地裝置，其特徵在於，所述滑塊導體（10）包括固定體（18）和移動體（19），所述固定體（18）一面與所述連線導體（9）固定連線，另一面設有安裝槽，所述安裝槽的槽壁設有滑槽，所述移動體（19）的外表面固定有與滑槽滑動連線的滑條（23）；所述安裝槽的槽底固定連線有導柱（20），所述導柱（20）的端部固定連有限位板（21），所述移動與所述槽底相對的一面設有插槽，所述導柱（20）與所述插槽插接配合，所述插槽的槽口設有阻擋所述限位板（21）的限位環，所述導柱（20）上套接有彈簧，所述彈簧一端與所述插槽槽口固定連線，另一端與所述安裝槽的槽底固定連線。

7.《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》所述接地設備（5）包括豎直接地體（15）、水平接地體（16）和接地環（17），所述豎直接地體（15）和所述水平接地體（16）均有若干個，所述下引導體（4）通過連線體（2）與若干個所述水平接地體（16）固定連線，若干個所述水平接地體（16）均勻分布且均與所述接地環（17）固定連線，所述接地環（17）的底面固定連線有若干個所述豎直接地體（15），所述豎直接地體（15）沿所述接地環（17）周向均勻分布；其特徵在於，包括以下步驟：步驟一、根據所述水平接地體（16）和所述接地環（17）的布置，先挖掘出用於安裝所述水平接地體（16）和所述接地環（17）的深坑，然後再按豎直接地體（15）的分布，使用打孔裝置在坑底鑽打出用於深埋所述豎直接地體（15）的深洞；步驟二、將所述豎直接地體（15）放置在所述深洞內，然後向內依次填充有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，設定注水管，並注水填土夯實；所述豎直接地體（15）的頂部用於連線的部分裸露出來；步驟三、在所述深坑內依次鋪設有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，並設有注水管，之後再將所述水平接地體（16）和所述接地環（17）放置在所述深坑內，再將所述豎直接地體（15）、所述水平接地體（16）和所述接地環（17）連線起來，然後注水填土並夯實；所述水平接地體（16）與所述下引導體（4）連線的部分裸露出來；步驟四、將所述水平接地體（16）與所述下引導體（4）連線起來，之後再填土夯實。

實施方式

如圖1至圖6所示，《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》的特徵在於，包括接閃器1、連線體2、環形導體3、下引導體4和接地設備5，所述風電機的葉片6頂端安裝有所述接閃器1，所述風電機的機艙7與所述葉片6相對的面上設有環形凹槽，所述環形導體3轉動安裝在所述環形凹槽內，所述連線體2一端與所述葉片6的根部固定連線，另一端與所述環形導體3固定連線，所述葉片6和所述連線體2內均鋪設有電纜8，所述電纜8一端與所述接閃器1固定連線，另一端插入所述環形凹槽與所述環形導體3固定連線；所述環形導體3與所述環形凹槽的槽底相對的一面設有環槽，固定連線在所述機艙7底面的機架內安裝有所述下引導體4，所述機艙7的底面設有與所述環形凹槽相連通的通槽，所述機架與所述下引導體4的底端與埋在地底的接地設備5固定連線，所述下引導體4的頂端固定有穿過所述通槽插入所述環形凹槽的連線導體9，所述連線導體9上安轉有與所述環槽滑動配合的滑塊導體10；所述連線體2和所述機艙7均為非導體材料製成。所述連線體2包括底板12和蓋板13，所述底板12和所述蓋板13可拆卸連線，二者的連線面均設有用於容納所述電纜8的容納槽。所述環形凹槽的槽口轉動連線有環形板14，所述環形板14上設有用於所述連線體2穿過的通孔。所述環形板14與所述環形凹槽的連線處以及所述通孔處均設有密封圈。所述滑塊導體10包括固定體18和移動體19，所述固定體18一面與所述連線導體9固定連線，另一面設有安裝槽，所述安裝槽的槽壁設有滑槽，所述移動體19的外表面固定有與滑槽滑動連線的滑條23；所述安裝槽的槽底固定連線有導柱20，所述導柱20的端部固定連有限位板21，所述移動與所述槽底相對的一面設有插槽，所述導柱20與所述插槽插接配合，所述插槽的槽口設有阻擋所述限位板21的限位環，所述導柱20上套接有彈簧，所述彈簧一端與所述插槽槽口固定連線，另一端與所述安裝槽的槽底固定連線。

該發明所述接地設備5包括豎直接地體15、水平接地體16和接地環17，所述豎直接地體15和所述水平接地體16均有若干個，所述下引導體4通過連線體2與若干個所述水平接地體16固定連線，若干個所述水平接地體16均勻分布且均與所述接地環17固定連線，所述接地環17的底面固定連線有若干個所述豎直接地體15，所述豎直接地體15沿所述接地環17周向均勻分布；包括以下步驟：步驟一、根據所述水平接地體16和所述接地環17的布置，先挖掘出用於安裝所述水平接地體16和所述接地環17的深坑，然後再按豎直接地體15的分布，使用打孔裝置在坑底鑽打出用於深埋所述豎直接地體15的深洞；步驟二、將所述豎直接地體15放置在所述深洞內，然後向內依次填充有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，設定注水管，並注水填土夯實；所述豎直接地體15的頂部用於連線的部分裸露出來；步驟三、在所述深坑內依次鋪設有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，並設有注水管，之後再將所述水平接地體16和所述接地環17放置在所述深坑內，再將所述豎直接地體15、所述水平接地體16和所述接地環17連線起來，然後注水填土並夯實；所述水平接地體16與所述下引導體4連線的部分裸露出來；步驟四、將所述水平接地體16與所述下引導體4連線起來，之後再填土夯實。在該實施例中，所述機艙7上安裝有避雷針11，所述避雷針11的底端與所述下引導體4固定連線。

該發明通過接閃器1接引雷電，並通過電纜8將雷電引導至環形導體3，然後經滑塊導體10和連線導體9將雷電引導至下引導體4，從而將雷電引導至接地設備5，並通過接地設備5將雷電在大地中釋放；環形導體3和連線體2隨著葉片6的轉動而轉動，不會影響風電機的正常使用；進行施工時，根據所述水平接地體16和所述接地環17的布置，先挖掘處用處安裝所述水平接地體16和所述接地環17的深坑，然後再豎直接地體15的分布，使用打孔裝置在坑底鑽打出用於深埋所述豎直接地體15的深洞；再將所述豎直接地體15放置在所述深洞內，然後向內依次填充有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，設定注水管，並注水填土夯實；所述豎直接地體15的頂部用於連線的部分裸露出來；再在所述深坑內依次鋪設有木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，並設有注水管，之後再將所述水平接地體16和所述接地環17放置在所述深坑內，再將所述豎直接地體15、所述水平接地體16和所述接地環17連線起來，然後注水填土並夯實；所述水平接地體16與所述下引導體4連線的部分裸露出來；最後將所述水平接地體16與所述下引導體4連線起來，之後再填土夯實。基上所述，傳統的避雷裝置是通過風電葉片上的接閃器引直落雷，再通過導線與碳刷將電流引至輪轂，再通過輪轂接地將大電流引向地面，但是由於電流大，碳刷與變槳軸承為迴轉摩擦狀態，因此碳刷無法完全指引電流導向，這也導致電流擊穿變槳軸承，對變槳軸承及其連線結構造成一定損傷。

該發明通過接閃器1接引雷電，並通過電纜8、環形導體3和下引導體4將雷電引向接地設備5，整個接引過程不會經過變槳軸承、輪轂等風電機內部機組，故此不會對其產生損傷；連線體2和環形導體3的安裝，使其可以隨著葉片6轉動，從而不會影響風電機組的正常工作；連線體2和機艙均為非導體材料製成，不會將雷電引導至風電機機組，使得該發明可以完全指引電流的導向，不會對風電機機組產生損傷；該發明填充的木炭或長效降阻劑層，黑土或黃土層，鹽層，大大降低了土地的電阻率，提高了導電性；該發明的滑塊導體10導體的移動體在彈簧的作用下始終與環槽的槽底相接觸，保證了其始終可以導電。

榮譽表彰

2021年8月16日，《一種風電機組用石墨防雷接地裝置及其施工方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。