一種輪轂到機(jī)艙的雷電通道連接方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種輪轂到機(jī)艙的雷電通道連接方法，在輪轂罩和機(jī)艙罩之間搭建一條雷電通道，該雷電通道一端與輪轂罩的受雷導(dǎo)體連接，另一端與機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體連接，雷電流繞開(kāi)主軸通過(guò)該通道從輪轂罩傳遞到機(jī)艙罩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的防雷；該雷電通道包括導(dǎo)電環(huán)和導(dǎo)電刷，所述導(dǎo)電環(huán)與輪轂罩、機(jī)艙罩及主軸同心；導(dǎo)電環(huán)與導(dǎo)電刷之間滑動(dòng)接觸，構(gòu)成了輪轂罩和機(jī)艙罩之間旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的電氣連接通道。在雷擊過(guò)程中，雷電流將通過(guò)導(dǎo)電刷和導(dǎo)電環(huán)系統(tǒng)向機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體傳導(dǎo)雷電流，并不通過(guò)輪轂、主軸向機(jī)艙傳導(dǎo)雷電流，相關(guān)電氣及機(jī)械系統(tǒng)能夠得到很好的保護(hù)。該裝置成本低廉，方法簡(jiǎn)單且易于實(shí)施，適合批量使用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及風(fēng)力發(fā)電
，具體涉及，通過(guò)搭建一條繞開(kāi)主軸的防雷通道，避免風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊時(shí)對(duì)主軸及輪轂和機(jī)艙內(nèi)相關(guān)的機(jī)械和電氣部件的損害。
技術(shù)介紹
隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組得到了大規(guī)模的應(yīng)用，風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行問(wèn)題日益受到重視，無(wú)論在陸地或海上，雷擊都是影響風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行的重要因素之一。當(dāng)風(fēng)機(jī)遭受雷擊時(shí)，巨大的雷電流可以通過(guò)葉片或整流罩注入到輪轂，再由輪轂進(jìn)入機(jī)艙，經(jīng)塔筒或地線到達(dá)接地裝置，最終散入大地。 在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，輪轂相對(duì)機(jī)艙是旋轉(zhuǎn)的，由主軸完成輪轂與機(jī)艙的機(jī)械連接；由于主軸由金屬構(gòu)成，客觀上形成了一條輪轂對(duì)機(jī)艙的電氣通路；基于這個(gè)通路，傳統(tǒng)的風(fēng)電防雷系統(tǒng)將主軸作為雷電通道的一部分。然而，長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐表明，主軸作為雷電通道的一部分并不可靠且十分危險(xiǎn)，當(dāng)巨大的雷電流通過(guò)主軸時(shí)，由于接觸電阻和線路電感的存在，在此暫態(tài)過(guò)程中，主軸相對(duì)機(jī)艙的電位被抬高，該電位差將有可能擊穿主軸的軸承，造成主軸軸承被雷電流侵蝕，直接發(fā)生故障或極大縮短主軸的運(yùn)行壽命；同時(shí)，這種方式要求輪轂內(nèi)及齒輪箱上的電氣部件達(dá)到較高的耐壓水平，并提高了這些電氣部件防雷等級(jí)，否則雷擊還將造成這些電氣部件的損壞。當(dāng)主軸作為雷電流通道的一部分時(shí)，為了保證主軸的可靠性和安全性，要么選用可以承受相應(yīng)雷電流的軸承；要么對(duì)主軸軸承進(jìn)行絕緣處理，使其能夠承受雷擊時(shí)產(chǎn)生的電位差。但這些方法都會(huì)較大幅度增加成本，實(shí)不可取，有必要對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組通過(guò)主軸的輪轂到機(jī)艙的雷電通道進(jìn)行改進(jìn)，搭建一條繞開(kāi)輪轂、主軸的雷電通道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，搭建一條繞開(kāi)主軸的雷電通道，本專利技術(shù)提出了，避免了風(fēng)電機(jī)組受雷擊時(shí)雷電流對(duì)主軸的侵蝕，更好地保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部相關(guān)的電氣和機(jī)械系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是，其特征在于在輪轂罩和機(jī)艙罩之間搭建一條雷電通道，該雷電通道一端與輪轂罩的受雷導(dǎo)體連接，另一端與機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體連接，雷電流繞開(kāi)主軸通過(guò)該通道從輪轂罩傳遞到機(jī)艙罩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的防雷；該雷電通道包括導(dǎo)電環(huán)和導(dǎo)電刷，所述導(dǎo)電環(huán)與輪轂罩、機(jī)艙罩及主軸同心；導(dǎo)電環(huán)與導(dǎo)電刷之間滑動(dòng)接觸，構(gòu)成了輪轂罩和機(jī)艙罩之間旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的電氣連接通道。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電環(huán)或者位于輪轂罩/機(jī)艙罩外；或者位于輪轂罩/機(jī)艙罩內(nèi)；或者位于輪轂罩和機(jī)艙罩之間。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電環(huán)是專門用于導(dǎo)電的電滑環(huán)。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電環(huán)套裝在主軸上，并在導(dǎo)電環(huán)和主軸之間進(jìn)行良好絕緣處理。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電環(huán)通過(guò)螺絲或鉚釘固定安裝在輪轂罩/機(jī)艙罩之外表面或內(nèi)表面。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電環(huán)是由直接在所述輪轂罩或機(jī)艙罩上加工出的環(huán)形導(dǎo)電平整表面構(gòu)成。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電刷是刷狀電氣接觸部件，括碳刷、導(dǎo)電毛刷、導(dǎo)電纖維刷、彈性金屬片。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電刷沿導(dǎo)電環(huán)圓周設(shè)置I個(gè)或I個(gè)以上；導(dǎo)電刷的刷端或者與導(dǎo)電環(huán)旋轉(zhuǎn)面的外側(cè)接觸，或者與導(dǎo)電環(huán)旋轉(zhuǎn)面的內(nèi)側(cè)接觸，或者與導(dǎo)電環(huán)旋轉(zhuǎn)面的軸向接觸；導(dǎo)電刷的刷柄端固定在機(jī)艙罩/輪轂罩上，保持與機(jī)艙罩/輪轂罩受雷導(dǎo)體良好的電氣連接。 本專利技術(shù)的工作原理為導(dǎo)電刷和導(dǎo)電環(huán)構(gòu)成雷電通道實(shí)現(xiàn)了輪轂罩和機(jī)艙罩之間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的電氣連接，當(dāng)風(fēng)力不足時(shí)，輪轂罩相對(duì)機(jī)艙罩無(wú)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定大小時(shí)，輪轂相對(duì)機(jī)艙旋轉(zhuǎn)；電刷和導(dǎo)電環(huán)構(gòu)成的雷電通道為輪轂到機(jī)艙在旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)情況下都能提供良好的電氣連接。本專利技術(shù)搭建的雷電通道，一端與輪轂罩的受雷導(dǎo)體連接，另一端與機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體連接，當(dāng)來(lái)自葉片或輪轂罩的雷電流到達(dá)時(shí)，雷電流通過(guò)電刷和導(dǎo)電環(huán)構(gòu)成的雷電通道向機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體傳導(dǎo)，而不通過(guò)主軸和輪轂。由于雷電流不通過(guò)主軸和輪轂，因此主軸和輪轂免于雷擊的破壞。同時(shí)，在雷擊過(guò)程中，輪轂罩中各電氣部件相對(duì)于機(jī)艙的等電位體的電位差也顯著下降，整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的電氣部件都得到了有效保護(hù)。本專利技術(shù)的有益效果在于1、基于電刷導(dǎo)電環(huán)構(gòu)成防雷裝置，用于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中部件的電氣連接，雷電流被引導(dǎo)到大地的過(guò)程中，不通過(guò)輪轂、主軸、齒輪箱，相關(guān)電氣及機(jī)械系統(tǒng)能夠得到很好的保護(hù)；2、該裝置成本低廉，實(shí)施方法靈活簡(jiǎn)便，適用范圍廣，適合批量使用。附圖說(shuō)明圖I實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意 圖2實(shí)施例一橫截面示意 圖3實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖 其中1、輪轂罩；2、機(jī)艙罩；3、導(dǎo)電環(huán)；4、導(dǎo)電刷；5、主軸；6、電刷架；7、螺絲具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中遭受雷擊時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，雷電流可以通過(guò)葉片或整流罩注入到輪轂，再經(jīng)主軸由輪轂進(jìn)入機(jī)艙，最后經(jīng)塔筒到地。本專利技術(shù)提供了，其特征在于在輪轂罩和機(jī)艙罩之間搭建一條雷電通道，該雷電通道一端與輪轂罩的受雷導(dǎo)體連接，另一端與機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體連接，雷電流繞開(kāi)主軸通過(guò)該通道從輪轂罩傳遞到機(jī)艙罩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的防雷；該雷電通道包括導(dǎo)電環(huán)和導(dǎo)電刷，所述導(dǎo)電環(huán)與輪轂罩、機(jī)艙罩及主軸同心；導(dǎo)電環(huán)與導(dǎo)電刷之間滑動(dòng)接觸，構(gòu)成了輪轂罩和機(jī)艙罩之間旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的電氣連接通道。受雷導(dǎo)體是指用于傳導(dǎo)雷電的導(dǎo)電金屬或電纜，或是機(jī)艙罩或輪轂罩中本身的導(dǎo)電部位，可用于雷電傳導(dǎo)。根據(jù)導(dǎo)電環(huán)與機(jī)艙罩或輪轂罩所處的相對(duì)位置，大致可以分為以下幾種形式的布置導(dǎo)電環(huán)位于輪轂罩或機(jī)艙罩內(nèi)與主軸同心且靠近主軸；導(dǎo)電環(huán)位于輪轂罩或機(jī)艙罩內(nèi)與主軸I同心并保持一定距離，靠近輪轂罩或機(jī)艙罩的邊緣；導(dǎo)電環(huán)位于輪轂罩和機(jī)艙罩相交的部位；導(dǎo)電環(huán)位于輪轂罩或機(jī)艙罩之外。根據(jù)雷電通道的連接路徑，可以采用導(dǎo)電刷與輪轂罩的受雷導(dǎo)體相連接，導(dǎo)電環(huán)與機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體相連接；或者導(dǎo)電刷與機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體相連接，而導(dǎo)電環(huán)與輪轂罩的受雷導(dǎo)體相連接。根據(jù)導(dǎo)電刷與導(dǎo)電環(huán)的電氣連接方式，大致也可以分為以下三種導(dǎo)電刷位于導(dǎo) 電環(huán)旋轉(zhuǎn)面的外圈方向；導(dǎo)電環(huán)位于旋轉(zhuǎn)面的內(nèi)圈方向；導(dǎo)電刷位于導(dǎo)電環(huán)旋轉(zhuǎn)面的軸線方向。所述導(dǎo)電刷是提供電氣接觸的刷狀電氣接觸部件，可以是碳刷，導(dǎo)電毛刷，導(dǎo)電纖維刷，還可以是彈性金屬片等。所述導(dǎo)電環(huán)可以是專用于導(dǎo)電的滑環(huán)；也可以是利用機(jī)艙罩、輪轂罩或主軸上面機(jī)械結(jié)構(gòu)中的平整部分；還可以是在輪轂罩、機(jī)艙罩或主軸加工時(shí)專門加工出來(lái)的平整部分。這些連接方式，可以根據(jù)實(shí)際概況，自由隨機(jī)選擇組合方式，只有通過(guò)導(dǎo)電環(huán)和電刷的方式，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的輪轂罩與機(jī)艙罩的良好的電氣連接，均可實(shí)現(xiàn)專利技術(shù)目的。基于本專利技術(shù)思想衍生的技術(shù)方案都落入本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。下面結(jié)合附圖，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一 以采用專用導(dǎo)電環(huán)安裝在輪轂罩和機(jī)艙罩之間的形式為例，雷擊發(fā)生時(shí)，葉片尖端的接閃器將雷電流通過(guò)葉片和輪轂罩之間的泄放通道傳到輪轂罩的受雷導(dǎo)體。目前的輪轂罩/機(jī)艙罩多以玻璃鋼或鋁合金材料制成，金屬材料的輪轂罩本身就是受雷導(dǎo)體，而非金屬?gòu)?fù)合材料制成的輪轂罩/機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體一般采用多條敷設(shè)的網(wǎng)狀金屬線。如圖I和圖2所示，將專用的導(dǎo)電滑環(huán)3與主軸5同心地安裝在輪轂罩I和機(jī)艙罩2之間，通過(guò)螺絲7固定安裝在輪轂罩I內(nèi)表面，3支導(dǎo)電刷4通過(guò)電刷架6圓周等間距安裝在機(jī)艙罩2之上。安裝時(shí)要保證導(dǎo)電環(huán)和導(dǎo)電刷與輪轂罩和機(jī)艙罩內(nèi)敷設(shè)的導(dǎo)電金屬線建立可靠的電氣連接。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，輪轂相對(duì)機(jī)艙是旋轉(zhuǎn)的，固定安裝在輪轂罩內(nèi)表面的導(dǎo)電滑環(huán)隨輪轂罩旋轉(zhuǎn)；固定安裝在機(jī)艙罩上的導(dǎo)電刷與導(dǎo)電環(huán)滑動(dòng)方式接觸，將導(dǎo)電環(huán)上的電流引入機(jī)艙罩本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種輪轂到機(jī)艙的雷電通道連接方法，其特征在于：在輪轂罩和機(jī)艙罩之間搭建一條雷電通道，該雷電通道一端與輪轂罩的受雷導(dǎo)體連接，另一端與機(jī)艙罩的受雷導(dǎo)體連接，雷電流繞開(kāi)主軸通過(guò)該通道從輪轂罩傳遞到機(jī)艙罩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的防雷；該雷電通道包括導(dǎo)電環(huán)和導(dǎo)電刷，所述導(dǎo)電環(huán)與輪轂罩、機(jī)艙罩及主軸同心；導(dǎo)電環(huán)與導(dǎo)電刷之間滑動(dòng)接觸，構(gòu)成了輪轂罩和機(jī)艙罩之間旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的電氣連接通道。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹國(guó)榮，趙燕峰，唐建平，王寶歸，袁瑩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：