CN118959245B - 一种风电机组叶片中的液体换能器、叶片和风电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风电机组叶片中的液体换能器、叶片和风电机组，换能器包括：壳体，内部容纳导电液体；第一电极板，设置在壳体的内部，与叶片内部的金属骨架电气连接；第二电极板，与轮毂内的第一雷电流滑环电气连接；第一电极板、第二电极板和导电液体构成具有介质的电容器；第一组隔离板，设置在壳体的内部，淹没导电液体中，在第一电极板的两侧间隔设置，对第一电极板实施电气绝缘隔离；第二组隔离板，设置在壳体的内部，淹没导电液体中，在第二电极板的两侧间隔设置，对第二电极板实施电气绝缘隔离；安全阀，设置在壳体上；液体注入接口，连接液体注入管路。该装置将雷电能转化成热力学能和压力能，削弱雷电流对风力机部件造成的损坏。

Description

一种风电机组叶片中的液体换能器、叶片和风电机组

技术领域

本发明涉及风力发电领域中，针对风电机组叶片遭受直接雷击时，雷电流能量对风力机桨叶、轴承和传动部件造成直接的、在没有被节流或削弱的恶劣情况下的部件损坏，引起机组停运甚至桨叶断裂或倒塔事故提出了一种风电机组叶片中的液体换能器、叶片和风电机组。

背景技术

雷云对地放电作为一种强大自然力的爆发，对包括风电机组在内的地面设施极具危害作用，就危害方式而言，主要表现在直接危害作用和间接危害作用两个方面。在直接危害方面，有雷击产生的热效应和机械效应；在间接危害方面，有雷电电磁感应效应和电涌过电压效应。

下面将大量检索风电机组防雷措施中，示例性给出一部分案件，展示部分防雷措施。

CN220636379U，风电叶片接闪器打孔定位装置。风力发电叶片工作在高山，沿海，海上等高海拔或空旷的环境中，是地面距离云层最近的物体，在雷雨天极易遭受雷击，叶片接闪器可定向引导雷电，并传导雷电流，接闪器的安装质量直接影响叶片及维护人员的运行安全。

CN117028175A，一种变桨轴承雷电防护结构及方法，公开了一种变桨轴承雷电防护结构及方法，该结构，包括变桨轴承内齿圈、变桨轴承外齿圈、防雷装置，变桨轴承内齿圈的上表面与变桨轴承外齿圈的上表面通过防雷装置电连接，防雷装置设于变桨轴承内齿圈及变桨轴承外齿圈的上方。

CN220748467U，一种风电叶片防雷结构，本实用新型的目的在于提供一种风电叶片防雷结构，通过设置防雷组件，防雷组件中的阻抗单元有效的对电流进行阻碍，通过设置安装组件，安装组件中的固定板通过螺钉快速安装在叶片内，且伸缩块可以通过限位销快速调整位置，从而实现防雷组件快速调整位置，方便操作。本实用新型通过设置防雷组件，防雷组件中设置有接闪器，接闪器接受雷电，雷电首先经过球进行首次阻碍，其次经过阻抗单元进行二次阻碍，且防雷组件通过底座可以快速与安装组件插接，方便维护和更换，解决了上述的风电叶片防雷结构，其固定框的一侧安装套设环，并于套设环的外部安装活动框，并于活动框的内部活动连接调节杆，通过旋转活动框内的调节杆调节接闪器的位置，而通过旋转的方式调节其操作复杂，因此不利于对接闪器进行更换的问题。它是采用二次阻碍雷电流的方法。

CN112483335B，一种风电叶片根部用防雷组件及其安装方法，本发明提供一种风电叶片根部用防雷组件及其安装方法，在保证导雷性的同时能够保证防雷组件简单牢固的粘接于叶片根部壳体的外表面上。该专利文献强调的是导雷性。

CN117569986A，一种应用于风力发电机组的雷电消解器，其基于能量转移空气式的直击雷主动防护装置，并利用电介质介入的方法，将雷云引起的空间电场变化提前进行能量转移，减小桨叶的叶尖聚集电荷的强度，使桨叶的叶尖电荷密度趋近于地表表面，以减少风电机组遭受雷击的概率。本技术利用空气式能量转移技术，在强大的雷电流到来之前时，只要空间电场有微弱变化，雷电消解器能够及时进行泄流和限制桨叶尖端电荷的建立，避免强大的雷电流强行入地，也避免二次伤害和接地不良带来的损失。强调及时泄流和限制桨叶尖端电荷的建立。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中针对风力发电装备随着单机容量的增大和机组高度的增加，机身的空间暴露范围在扩大，相应地，直接遭受雷击的概率也在增大，需要在整机接受风能的前端处置转换雷电流携带的部分能量削弱雷电流对传递路径上设备的损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种风电机组叶片中的液体换能器、叶片和风电机组，以在风电机组桨叶遭受直接雷击时，提前吸收并转化部分强大的雷电流能量，该装置将电能转化成液体气化潜热的热力学能和液体携带的压力能伴随气体和液体进行转移或释放能量，可以提前削弱或阻止雷电流将在其传输入地的路径上产生的热效应和机械效应，阻止对风力机桨叶、轴承和传动部件造成直接的、雷电流能量在没有被节流或削弱的恶劣情况下的部件损坏，引起机组停运甚至桨叶断裂或倒塔事故。

为达到上述目的，第一方面，本发明提供一种风电机组叶片中的液体换能器，所述液体换能器设置于风电机组的叶片内部，用于对风电机组的叶片进行雷击保护限流，所述液体换能器包括：

围护结构绝缘壳体，所述围护结构绝缘壳体的内部容纳导电液体；

第一电极板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没在所述导电液体中，与叶片内部的金属骨架电气连接；

第二电极板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没在所述导电液体中，与轮毂内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环电气连接；

所述第一电极板、所述第二电极板和所述导电液体构成具有介质的电容器，限制、吸收或转化雷电流携带的能量；

第一组电气绝缘隔离板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没所述导电液体中，在所述第一电极板的两侧间隔设置，用于对所述第一电极板的板面的两个方向实施电气绝缘隔离；

第二组电气绝缘隔离板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没所述导电液体中，在所述第二电极板的两侧间隔设置，用于对所述第二电极板的板面的两个方向实施电气绝缘隔离；

安全阀，设置在所述围护结构绝缘壳体上；

液体注入接口，连接导电液体注入管路。

在一些可能的实施方式中，所述液体换能器还包括：

缓冲防爆装置，其紧紧围绕所述围护结构绝缘壳体，且采用绝缘树脂浇筑填充所述缓冲防爆装置与所述围护结构绝缘壳体的结合面之间的缝隙，用于防止所述围护结构绝缘壳体爆炸；

所述安全阀的外周与所述缓冲防爆装置紧固连接一体，且采用绝缘树脂浇筑填充所述安全阀的外周与所述缓冲防爆装置的结合面之间的缝隙；

所述液体注入接口采用非金属材料制作的逆止阀结构，导电液体只进不出；

所述导电液体包括去离子水或去离子水和乙二醇混合液；

所述乙二醇混合液用于防冻；

所述导电液体用于对雷电流的数值大小进行限流，并且对雷电能量进行换能，换能成导电液体的潜热和气化潜热；

所述安全阀用于在所述围护结构绝缘壳体的内部导电液体膨胀产生的压力超过所述围护结构绝缘壳体允许承受的压力时，保护所述围护结构绝缘壳体并且进行缓冲排气。

在一些可能的实施方式中，所述安全阀的排气结构是拉法尔喷管结构；

所述缓冲防爆装置是紧紧拦腰环抱所述围护结构绝缘壳体的空心腔体结构；

所述缓冲防爆装的截面是矩形截面、圆形截面、或者梯形截面；

所述围护结构绝缘壳体被电气绝缘支撑紧固件固定在叶片内腔体。

在一些可能的实施方式中，所述第一电极板具有一个穿越引出端部，所述穿越引出端部包裹缠绕有电气绝缘材料或者浇注有液体绝缘材料，所述穿越引出端部从所述围护结构绝缘壳体的内部穿越引出，并且与所述第一电极板的金属引出线相连接；

所述穿越引出端部与所述围护结构绝缘壳体之间形成绝缘密封，所述绝缘密封承受的不漏液的压力大于所述安全阀的动作压力设定的数值。

在一些可能的实施方式中，所述第一电极板的金属引出线包裹缠绕有电气绝缘材料或者浇注有液体绝缘材料，所述电极板的金属引出线从所述围护结构绝缘壳体的内部穿越引出，并且与叶片的金属骨架和/或金属网带汇流的电气汇流联结引出线相连接；

所述第一电极板或所述第二电极板的金属引出线与所述围护结构绝缘壳体之间形成绝缘密封，所述绝缘密封承受的不漏液的压力大于所述安全阀的动作压力设定的数值。

在一些可能的实施方式中，所述第一电极板的金属引出线及其电气绝缘防护，与叶片的金属骨架和/或金属网带汇流的电气汇流联结引出线相连接；

所述第二电极板的金属引出线及其电气绝缘防护，与轮毂内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环的金属引出线相连接。

在一些可能的实施方式中，所述第一电极板和所述第二电极板均设置成圆环形，构成所述液体换能器的第一环形板电极和第二环形板电极；

所述第一组电气绝缘隔离板围绕所述第一环形板电极的圆周内外两侧设置成圆环形，构成所述液体换能器的第一组电极电气绝缘隔离环形板；所述第一组电极电气绝缘隔离环形板的高度高于所述第一环形板电极的高度；

所述第二组电气绝缘隔离板围绕所述第二环形板电极的圆周内外两侧设置成圆环形，构成所述液体换能器的第二组电极电气绝缘隔离环形板；所述第二组电极电气绝缘隔离环形板的高度高于所述第二环形板电极的高度。

在一些可能的实施方式中，所述第一电极板和所述第二电极板之间的距离能够被调节；

所述第一电极板和所述第二电极板之间的重叠面积能够被调节；

所述导电液体淹没所述第一电极板或者所述第二电极板的程度能够被调节；

所述第一组电极电气绝缘隔离环形板与所述第一环形板电极之间的高度差值能够被调节；

所述第二组电极电气绝缘隔离环形板与所述第二环形板电极之间的高度差值能够被调节。

第二方面，提供种叶片，所述叶片中设置如上所述的任意一种风电机组叶片中的液体换能器。

第三方面，提供一种风电机组，其包括如上所述的叶片。

第四方面，本发明提供一种风电机组叶片雷击保护装置，所述雷击保护装置包括：

液体换能器，设置于叶片内，内部容纳导电液体和电极板，用于转化雷电流携带的能量或者限制雷电流的大小；

第一液体滑环，设置于轮毂内，通过输液管路连接所述液体换能器；

第二液体滑环，设置于塔筒内，通过输液管路连接所述第一液体滑环；

给液补液装置，设置于塔筒内，通过输液管路连接所述第二液体滑环，用于向所述液体换能器提供导电液体；

第一雷电流滑环，设置于轮毂内，与所述液体换能器和机舱底座金属电气连接，用于在所述轮毂与所述机舱底座金属之间传导雷电流；

第二雷电流滑环，设置于塔筒内，与所述机舱底座金属和所述塔筒电气连接，用于在所述机舱底座金属与所述塔筒之间传导雷电流。

在一些可能的实施方式中，叶片内部设置的金属骨架的电气汇流联结后的电气引出线与所述液体换能器的电极板引出线电性连接。

在一些可能的实施方式中，所述液体换能器包括：

围护结构绝缘壳体，内部容纳导电液体；

电极板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没在所述导电液体中；

电气绝缘隔离板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没所述导电液体中，用于对所述电极板的板面的两个方向实施电气绝缘隔离；

安全阀，设置在所述围护结构绝缘壳体上；

液体注入接口，连接导电液体注入管路。

在一些可能的实施方式中，所述液体换能器还包括：

缓冲防爆装置，其紧紧围绕所述围护结构绝缘壳体，且采用绝缘树脂浇筑填充所述缓冲防爆装置与所述围护结构绝缘壳体的结合面之间的缝隙，用于防止所述围护结构绝缘壳体爆炸；

所述安全阀的外周与所述缓冲防爆装置紧固连接一体，且采用绝缘树脂浇筑填充所述安全阀的外周与所述缓冲防爆装置的结合面之间的缝隙；

所述液体注入接口采用非金属材料制作的逆止阀结构，导电液体只进不出；

所述导电液体包括去离子水或去离子水和乙二醇混合液；

所述乙二醇混合液用于防冻；

所述导电液体用于对雷电流的数值大小进行限流，并且对雷电能量进行换能，换能成导电液体的潜热和气化潜热；

所述安全阀用于在所述围护结构绝缘壳体的内部导电液体膨胀产生的压力超过所述围护结构绝缘壳体允许承受的压力时，保护所述围护结构绝缘壳体并且进行缓冲排气。

在一些可能的实施方式中，所述安全阀的排气结构是拉法尔喷管结构；所述缓冲防爆装置是紧紧拦腰环抱所述围护结构绝缘壳体的空心腔体结构；所述缓冲防爆装的截面是矩形截面、圆形截面、或者梯形截面；所述围护结构绝缘壳体被电气绝缘支撑紧固件固定在叶片内腔体。

在一些可能的实施方式中，所述电极板具有一个穿越引出端部，所述穿越引出端部包裹缠绕有电气绝缘材料或者浇注有液体绝缘材料，所述穿越引出端部从所述围护结构绝缘壳体的内部穿越引出，并且与电极板的金属引出线相连接；

所述穿越引出端部与所述围护结构绝缘壳体之间形成绝缘密封，所述绝缘密封承受的不漏液的压力大于所述安全阀的动作压力设定的数值。

在一些可能的实施方式中，所述电极板的数量为两个或三个以上；

其中，一个电极板的金属引出线及其电气绝缘防护与叶片的金属骨架和/或金属网带汇流的电气汇流联结引出线相连接；

另一个电极板的金属引出线及其电气绝缘防护与轮毂内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环的金属引出线相连接。

在一些可能的实施方式中，所述电极板设置成圆环形，构成所述液体换能器的环形板电极；

所述电气绝缘隔离板围绕所述环形板电极的圆周内外的两侧设置成圆环形，构成所述液体换能器的电极电气绝缘隔离环形板；

所述电极电气绝缘隔离环形板的高度高于所述环形板电极的高度。

在一些可能的实施方式中，所述给液补液装置包括：给水泵、驱动电机、输液管路、压力传感器和给液补液控制器；

所述压力传感器，设置于所述给水泵的出口，用于将检测到的所述给水泵的出口的当前液体压力信号反馈与所述给液补液控制器；

所述给液补液控制器，用于根据所述给水泵出口的当前液体压力信号，对给液操作或补液操作进行判断，控制所述给水泵的启动或停止供给。

在一些可能的实施方式中，所述给液补液控制器，具体用于：

如果所述给水泵的出口的当前液体压力信号指示压力恒定但未达设定目标值时，向所述驱动电机输入继续运转控制信号；其中，所述设定目标值为所述液体换能器的围护结构绝缘壳体内容纳液体的腔体充满时的压力；

如果所述给水泵的出口的当前液体压力信号指示压力达到设定目标值并且出现上升拐点时，向所述驱动电机输入停机控制信号；

如果所述给水泵的出口的当前液体压力信号指示压力恒定但给液时间超时，向所述驱动电机输入停机控制信号。

在一些可能的实施方式中，所述给液补液装置还包括：

风力机的叶片内设置的无线图像传感器，用于监测获得所述液体换能器是否有破损、是否有液体泄露、或者是否有遭受雷电流烧伤的图像信息；并且向所述给液补液控制器传递所述图像信息；

所述给液补液控制器，还用于根据所述图像信息确定所述给水泵是否向所述液体换能器进行输液或补液。

上述技术方案具有如下有益效果：

随着单机容量的增大和机组高度的增加，机身的空间暴露范围在扩大，相应地，直接遭受雷击的概率也在增大，需要在整机接受风能的前端处置转换雷电流携带的部分能量。本发明提供一种风电机组叶片中的液体换能器，在风电机组叶片遭受直接雷击时，提前吸收并转化部分强大的雷电流能量，该液体换能器将电能转化成液体气化潜热的热力学能和液体携带的压力能伴随气体和液体进行转移或释放能量，可以提前削弱或阻止雷电流将在其传输入地的路径上产生的热效应和机械效应，阻止对风力机桨叶、轴承和传动部件造成直接的、雷电流能量在没有被节流或削弱的恶劣情况下的部件损坏，引起机组停运甚至桨叶断裂或倒塔事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的在传统风电机组内设置叶片雷击保护装置后给液补液传输布置总图；

图2是本发明实施例的叶片内的液体换能器的给液补液装置图；

图3是本发明实施例的叶片内金属骨架电气汇流联结或含有金属网带的电气汇流联结的引出线及叶片内设置的液体换能器设置图；

图4是本发明实施例的圆柱柱状空间结构形状的液体换能器内部外部及其物质输送连接关系图(圆柱轴线水平时的侧视图)；

图5是本发明实施例的圆柱柱状空间结构形状的液体换能器内部外部及其物质输送连接关系图(圆柱轴线水平时的轴向视图)；

图6是本发明实施例的雷击保护装置的结构分解示意图。

附图标号说明：

100、风电机组；200、雷击保护装置；

110、叶片；120、轮毂；130、发电机；140、机舱；150、塔筒；

115、金属骨架；116、叶片与轴承的连接安装面；125、导流罩；145、风向标风速仪；151、塔筒门；152、设备平台；

210、液体换能器；220、第一液体滑环；230、第二液体滑环；240、给液补液装置；250、第一雷电流滑环；260、第二雷电流滑环；

211、围护结构绝缘壳体；212、导电液体；213、电极板；214、电气绝缘隔离板；215、安全阀；216、液体注入接口；217、缓冲防爆装置；

218、第一电极板引出线；219、第二电极板引出线；

213a’、叶片侧的环形板电极；214a’、叶片侧的电极电气绝缘隔离环形板；

213b’、轮毂侧的环形板电极；214b’、轮毂侧的电极电气绝缘隔离环形板；

241、给水泵；242、驱动电机；243、输液管路；244、压力传感器；245、给液补液控制器；246、无线图像传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有文献中尚且没有发现本申请提出的基于电热转换并借助液体吸收或节流释放(携带热能排放)部分雷电流能量的思路和解决方案。发明人率先意识到随着单机容量的增大和机组高度的增加，机身的空间暴露范围在扩大，相应地，直接遭受雷击的概率也在增大，需要在整机接受风能的前端处置转换雷电流携带的部分能量。

随着单机容量的增大和风电机组100高度的增加，机身的空间暴露范围在扩大，相应地，直接遭受雷击的概率也在增大，需要在整机接受风能的前端处置转换雷电流携带的部分能量。

实施例一

本发明实施例公开了一种在风电机组100的叶片110遭受直接雷击时，提前吸收并转化部分强大的雷电流能量装置，该雷电流能量装置将电能转化成液体气化潜热的热力学能和液体携带的压力能伴随气体和液体进行转移或释放能量，可以提前削弱或阻止雷电流将在其传输入地的路径上产生的热效应和机械效应，阻止对风力机桨叶、轴承和传动部件造成直接的、雷电流能量在没有被节流或削弱的恶劣情况下的部件损坏，引起风电机组100停运甚至桨叶断裂或倒塔事故。

需要简要说明的是，运动部件与静止部件之间存在物质迁移时，包括电能输送、流体输送或固体颗粒物或粉末状态物质迁移时，可以借助集电环装置、液体滑环装置、气体滑环装置或称之为转接头的其它能够完成此功能的设备或功能性器件来承接转移。

如图1所示，风电装备中，风力机或称为风轮机的叶片110的根部与其风轮机的轮毂120连接，按照风能转换能量流路径，轮毂120再与传动链或称之为传动系的下游的增速用的机械齿轮箱连接，机械齿轮箱高速输出端连接发电机130转轴，或者，上述轮毂120直接连接发电机130的转轴，构成直接驱动电机242的传动系(简称直驱方式)。

发电机130的静止部分，例如定子及其定轴需与风力发电装备的机舱140连接，上述两种传递方式，结构上都存在叶片110的轮毂120转动部件内与机舱140内非转动空间的上述物质迁移，这时借助称之为滑环或转接头的设备即可完成运动空间向静止空间的物质转接输运功能。

另外，风轮机及其发电机130运行时，在需要最大限度地吸收风能时，风轮机轴线或风轮机前置的导流罩125需要面对上风向来流，实施实时对风过程控制，风轮机连同齿轮箱或连同发电机130的轴系联动机舱140会一同平面转动，或称之为执行偏航控制操作。

此时，机舱140与承载结构的塔筒150或称之为其它承载结构的，它们之间依靠偏航轴承联结，转动状态下的机舱140空间内的在与承载结构的塔筒150空间传递或输送时，同样需要借助称之为滑环或转接头的设备。

图1是在本发明实施例的在风电机组100内设置叶片110雷击保护装置200后给液补液传输布置总图。如图1所示，该风电机组100包括塔筒150、风力机叶片110、轮毂120、发电机130、机舱140、导流罩125、风向标风速仪145。塔筒150包括塔筒门151以及塔筒门151内设备平台152。

雷击保护装置200包括：液体换能器210，设置于叶片110内，内部容纳导电液体212和电极板213，用于转化雷电流携带的能量或者限制雷电流的大小；第一液体滑环220，设置于轮毂120内，通过输液管路243连接液体换能器210；第二液体滑环230，设置于塔筒150内，通过输液管路243连接第一液体滑环220；给液补液装置240，设置于塔筒150内，通过输液管路243连接第二液体滑环230，用于向液体换能器210提供导电液体212；第一雷电流滑环250，设置于轮毂120内，与液体换能器210和机舱底座金属电气连接，用于在轮毂120与机舱底座金属之间传导雷电流，该雷电流是被节流、被削弱、被限制或被换能后的雷电流；第二雷电流滑环260，设置于塔筒150内，与机舱底座金属和塔筒150电气连接，用于在机舱底座金属与塔筒150之间传导雷电流，该雷电流是被节流、被削弱、被限制或被换能后的雷电流。具体地，在该塔筒门151内设备平台152上设置该给液补液装置240。

每个液体换能器210均与轮毂120内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环250电气联接，并且每个液体换能器210与第一液体滑环220(即轮毂120内液体滑环)之间设置有输液管路243。第一液体滑环220与第二液体滑环230(即塔筒150内液体滑环)通过滑环之间连接管路相连接。

轮毂120内设置有用于传导雷电流的第一雷电流滑环250，塔筒150内设置有第二雷电流滑环260，第一雷电流滑环250与第二雷电流滑环260电气连接，第二雷电流滑环260与塔筒150壁电气连接。具体地，第一雷电流滑环250通过机舱底座金属与第二雷电流滑环260电气连接。液体换能器210的电极板引出线，与叶片110内部设置的金属骨架的电气汇流联结后的电气引出线电性连接。

液体换能器210用于接收轮毂120内的第一液体滑环220之前经过塔筒150内的第二液体滑环230转接输送的来自给液补液装置240提供的导电液体212或导电介质。在具体使用时，当地历史以来全年最低气温在摄氏零度以上的，可以选用去离子水，低于摄氏零度的且会结冰的风电场地域再选用去离子水和乙二醇混合液，再可以依据所在风电场冬季气温低于零下摄氏度的程度配比乙二醇，使得去离子水和乙二醇混合液在风电场无风机组停运或处于检修状态之下去离子水和乙二醇混合液都不会被冻结。从而可以实现给液补液的自动化控制运行。乙二醇混合液用于防冻；导电液体212用于对雷电流的数值大小进行限流，并且对雷电能量进行换能，换能成导电液体212的潜热和/或气化潜热。

图1中还显示了，雷电流经过液体换能器210被电极板213和导电液体进行能量转化、雷电流能量被液体吸收、甚至被气液混合物节流释放、并且限流后，经过轮毂120内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环250(用于在风轮机轮毂120与机舱140底座金属之间进行电气连接导流)以及机舱140转接塔筒150的第二雷电流滑环260(用于在机舱140底座金属与金属塔筒150之间进行电气连接导流)、塔筒150本体、塔筒150基础接地装置流入大地。整个过程限制在叶片110内的液体换能器210，泄流释放的气液混合物可以从叶片110根部与导流罩125之间的缝隙排向大气，于是上述液体换能器210内压力降低，如图2所示，压力传感器244感知到后通知给液补液控制器245，给液补液控制器245根据压力传感器244反馈的出口压力信号启动驱动电机242，控制驱动电机242拖动给水泵241向液体换能器210内补液直至停止补液，应对下一次雷电流的转换。

在塔筒150下方供运行操作平台设备和人员工作的平台上，设置给液补液装置240，其经过两次液体滑环实现对导电液体的转接输送。图2是本发明实施例的给液补液装置240的结构示意图，其是对图1给液补液装置240及其实现自动化反馈控制的形象描述，如图2所示，该液补液装置具体包括：

给水泵241及其驱动电机242、输液管路243(也叫补液管路，给液管路，或供给管路，是一条管路在不同情形的称呼)、设置于给水泵241出口的压力传感器244、给液补液控制器245以及在给液补液控制器245中运行的无液位传感器控制算法，给液补液控制器245分别与压力传感器244和驱动电机242电气连接。

给水泵241的出口设置输液管路243，该输液管路243上设置压力传感器244，压力传感器244用于将当前给水泵241出口的导电液体压力信号反馈至给液补液控制器245；

给液补液控制器245，用于从给水泵241出口的压力传感器244获取当前给水泵241出口的液体压力信号，根据当前给水泵241出口的导电液体压力信号向驱动电机242输入控制信号；

具体地，给液补液控制器245，具体用于：如果给水泵241出口的当前液体压力信号指示压力恒定但未达设定目标值时，向驱动电机242输入继续运转控制信号；其中，设定目标值为液体换能器210的围护结构绝缘壳体211内容纳液体的腔体充满时的压力，也就是憋足时形成的静压力或全压力；如果给水泵241出口的当前液体压力信号指示压力达到设定目标值并且出现上升拐点时，向驱动电机242输入停机控制信号；如果给水泵241出口的当前液体压力信号指示压力恒定但给液时间超时，向驱动电机242输入停机控制信号。

具体地，给液补液控制器245，可以具体用于：

根据试验和计算确定的向液体换能器210给液或补液时，获得当液体换能器210的围护结构绝缘壳体211内容纳液体的腔体充满时的压力(此时相当于流量计瞬时值减小到为零的趋势)；

根据试验腔体内液体充满后压力传感器244(或就地安装的压力表)开始逐渐升高时(即压力数值出现拐点)的压力作为给水泵241停止继续输送液体的控制算法的判据(此时相当于流量计瞬时值减小到为零的趋势)；

在持续给液或补液过程，当压力始终未达到上升拐点(相当于流量计瞬时值始终不为零)，即作为输液管路243泄露或液体换能器210的围护结构绝缘壳体211发生泄露现象、给水泵241停止输送的控制算法的判据。

图3是本发明实施例的叶片110金属汇流结构的示意图。如图3所示，叶片110金属汇流结构包括：

风力机叶片110内部设置的金属骨架115和可选的金属网带，金属骨架115的电气汇流联结或含有金属网带的电气汇流联结后的电气引出线与液体换能器210的电极板213的引出线，即第一电极板引出线218电性连接；在一些实施例中，可以不设置金属网带；以及，

液体换能器210，设置于叶片110内部并且处于叶片与轴承的连接安装面116，液体换能器210的外部与叶片110根部敞口空间的内部外露表面设置有固定连接和承载连接关系。

风电机组100的叶片110内金属骨架115进行电气汇流连接，或叶片110中含有金属网带防雷设置的，也对其进行电气汇流的制造工艺设置金属汇流引出线作为电气联结的接头，用于紧固连接或焊接连接。

电极板213的主要部分安装固定在液体换能器210壳体结构内，针对电极板213的一个端部(穿越引出端部)实施电气绝缘材料包裹缠绕或者液体绝缘材料浇注，然后穿越引出围护结构绝缘壳体211。并且对穿越环节的电极板213的穿越引出端部与围护结绝缘壳体之间实施绝缘密封，达到不渗流、具有承压能力，承受不漏液的压力大于安全阀215的动作压力设定的数值。

图4是本发明实施例的圆柱柱状空间结构形状的液体换能器210内部外部及其物质输送连接关系图(圆柱轴线水平时的侧视图)。图5是本发明实施例的圆柱柱状空间结构形状的液体换能器210内部外部及其物质输送连接关系图(圆柱轴线水平时的轴向视图)。图6是本发明实施例的雷击保护装置的结构分解示意图。如图4、图5和图6所示，液体换能器210的内部结构包括：围护结构绝缘壳体211(即密闭腔体外壳电气绝缘围护结构)、导电液体212、电极板213和对电极板213的板面两个方向或两侧实施电气绝缘隔离的电气绝缘隔离板214，电极板213及其电气绝缘隔离板214淹没在导电液体212中，其包括去离子水或去离子水和乙二醇混合液，由于电气绝缘隔离板214的存在，使得在雷电流经过两个电极板213和导电液体212时的放电路径被加长，而不至于相邻的电极板213之间直接放电发生短路，并且电极板213根部设置有电气绝缘材料包裹并且穿越上述围护结构绝缘壳体211。围护结构绝缘壳体211，用于容纳电极板213、去离子水或去离子水和乙二醇混合液、以及电极板213的电气绝缘隔离板214。围护结构绝缘壳体211可采用玻璃钢且内套橡胶层构建。上述围护结构绝缘壳体211被电气绝缘支撑紧固件固定在风力机叶片110内腔体。

电极板213和电气绝缘隔离板214淹没在去离子水或去离子水和乙二醇混合液中，电极板213用于汇流，并对液体换能器210穿出的部分实施电气绝缘材料包裹、浇注、密封、并且穿越引出围护结构绝缘壳体211，对穿越环节的壳体实施绝缘密封工艺。

在本实施例中至少含有两个电极板213，其中一个电极板213的金属引出线(即第一电极板引出线218)及其电气绝缘防护与风力机的叶片110的金属骨架115或金属网带汇流的金属汇流引出线相连接；另一个电极板213的金属引出线(即第二电极板引出线219)及其电气绝缘防护与风力机的叶片110的轮毂120内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环250的金属引出线相连接。

电极板213可以设置成圆环形，构成液体换能器210的环形板电极；对电极板213的板面两个方向实施电气绝缘隔离的电气绝缘隔离板214围绕电极板213圆周内外的两侧也可以设置成圆环形，构成液体换能器210的电极电气绝缘隔离环形板。液体换能器210的电极电气绝缘隔离环形板的高度高于环形板电极的高度。

如图4和图5所示，叶片侧的环形板电极213a’的内外两侧同心间隔设置有两个叶片侧的电极电气绝缘隔离环形板214a’。轮毂侧的环形板电极213b’的内外两侧同心间隔设置有两个轮毂侧的电极电气绝缘隔离环形板214b’。处于内侧的叶片侧的电极电气绝缘隔离环形板214a’与围护结构绝缘壳体的中心旋转轴线的之间的距离，大于处于外侧的轮毂侧的电极电气绝缘隔离环形板214b’与围护结构绝缘壳体的中心旋转轴线的之间的距离。

等间距的电极板213之间的导电液体212或导电介质与两个电极板213构成了等效并联的换能器和电容器功能，换能器的功能在于对雷电流通过它转化为液体的热能，即发挥焦耳热效应的本质功能，导电液体212吸收热能足够超越气化潜热后继续转化为气体，储存更多的热能，对雷电流携带的能量进行了两次转化，在液体换能器210的安全阀215动作后，释放承受不了的气液混合物介质，并且气液混合物介质携带巨大的热能排出液体换能器210的腔体，相当于第三次节流转移并释放了雷电流携带的能量，极大地降低了雷电流对风电机组100能量转移路径上的设备的破坏作用。

并且，电极板213之间填充导电液体212后，具备了电容器的功能，能够储存一定数量的电荷，包括叶片110上针对云层、湿空气和大地之间感应的电荷，有利于阻止电荷向下游转移电蚀风电设备。

另外，还可以调整电极板213之间的距离，电极板213之间相对应的面积，导电液体212的种类(水以外的液体介质)和淹没电极板213的尺度，以及电气绝缘隔离的隔离板与电极板213的相对高度关系，达到改变等效电阻值和等效电容数值的目的，以适应不同地域雷电防护的要求。

该液体换能器210还包括：安全阀215，该安全阀215用于在围护结构绝缘壳体的内部导电液体膨胀产生的压力超过其允许承受的压力时，保护围护结构绝缘壳体并且打开或开启进行缓冲排气。当该内部压力降至安全范围或处于其允许承受的压力范围后，安全阀215再次关闭。安全阀215的排气结构是以法国工程师拉法尔命名的喷管结构，喷管结构的流道采用变截面缩放结构，即拉法尔喷管，在蒸汽轮机或燃气轮机的通流热变功部件上使用。拉法尔喷管结构利于气液混合物超压力后加速排放的同时且能远距离鸣笛报警。变截面缩放结构利于壳体内雷电流经过时形成的气液混合物在超过其设计允许承受的压力后能够加速流体排放的同时且能向运行值班室远距离鸣笛报警，告知雷电流携带的能量在经过液体换能器210时被其内部的液体借助形态转换吸收了一部分能量或全部能量。

叶片110内设置的液体换能器210还可以包括：缓冲防爆装置217，用于阻止液体换能器210的玻璃钢且内套橡胶层构建的围护结构绝缘壳体211在其内部雷电流经过时液体膨胀，保护围护结构绝缘壳体211，防止围护结构绝缘壳体211爆炸，并且紧固围护结构绝缘壳体211。缓冲防爆装置217，可以是依靠紧紧环抱围护结构绝缘壳体211的空心腔体结构，其截面采用矩形截面、圆形截面结构、或者梯形截面结构，用于防止围护结构绝缘壳体211爆炸。在一个实施例中，缓冲防爆装置217紧紧拦腰围绕围护结构绝缘壳体211，且用绝缘树脂浇筑填充结合面之间的缝隙。缓冲防爆装置217的材质是玻璃钢或者电气绝缘材料，例如，树脂材料或浇筑钢圈、或包裹钢圈、或缠绕钢圈后、或焊接连接、或含有紧箍连接后形成的对上述围护结构绝缘壳体211实施紧箍作用的结构。围护结构绝缘壳体211设置的安全阀215外周与缓冲防爆紧固装置紧固连接成为一体，且用绝缘树脂浇筑填充两者的结合面之间的缝隙。

叶片110内设置的液体换能器210内部容纳上述电极板213的去离子水或去离子水和乙二醇混合液。在具体使用时，当地历史以来全年最低气温在摄氏零度以上的，可以选用去离子水，低于摄氏零度的且会结冰的风电场地域再选用去离子水和乙二醇混合液，再可以依据所在风电场冬季气温低于零下摄氏度的程度配比乙二醇，使得去离子水和乙二醇混合液在风电场无风机组停运或处于检修状态之下去离子水和乙二醇混合液都不会被冻结。

液体换能器210还包括向内部空间注入液体的液体注入接口216，该液体注入接口216连接轮毂内设置的第一液体滑环220的导电液体注入管路，液体换能器210的液体注入接口216采用非金属材料制作的对输送流体实施方向控制的逆止阀结构，即单向流动结构，液体只进不出。

液体换能器210的第一电极板引出线218与风轮机叶片110内金属骨架115汇流引出线相连接，液体换能器210的第二电极板引出线219与风轮机轮毂120内部的用于传导雷电流的第一雷电流滑环250的电气导流连接线相连接。

该风电机组100的雷击保护装置，还可以进一步实现监控的数字化，包括模式识别功能实现智能化运行维护。若风电机组100的原动机选用的是三叶片110或两叶片110风力机，分别在风力机的每个叶片110内设置的一处无线图像传感器246，用于监测获得叶片110内的每个液体换能器210是否有破损、是否有导电液体泄露、或者是否有遭受雷电流烧伤的图像信息；并且向给液补液装置240中的给液补液控制器245传递上述的图像信息，给液补液控制器245用于根据该图像信息确定给水泵241是否向液体换能器210进行输液或补液。

在一个实施例中，在叶片内部安装多个微型无线摄像头，这些摄像头可以是防水、防尘、抗震的，能够在叶片旋转时保持稳定。无线摄像头应覆盖液体换能器210的关键部位。给液补液控制器245内置图像分析模块，配备AI图像识别软件，能够自动分析接收到的图像。AI图像识别软件被训练以识别以下情况：导电液体泄漏，其根据图像信息检测异常导电液体痕迹或液位下降。物理损坏，其根据图像信息检测识别换能器表面的裂缝、凹陷或变形。雷击痕迹，其根据图像信息检测烧焦痕迹或金属熔化迹象。

所述给液补液控制器还用于：当检测到液体换能器仅有轻微破损时，控制给水泵向液体换能器进行补液；当检测到液体换能器有中度破损时，控制给水泵向液体换能器进行补液，并发出故障警报；发出故障警报后，降低补液速率至正常补液速率的50％，增加对液体换能器的压力或者液位的监测频率；当检测到液体换能器有严重破损时，停止给水泵的补液操作并发出检修信号。

中度破损表明液体换能器仍然可以运行，但存在潜在风险，继续补液是为了维持系统的基本功能和压力，防止液体换能器完全失效。降低补液速率可以减少导电液体通过破损处泄漏的可能性，较低的补液速率意味着液体换能器内的压力增加较慢，给破损部位带来的额外应力也较小。通过降低补液速率，可以延长系统的应急运行时间，这为维修人员赶到现场进行检修提供了更多时间。降低补液速率允许系统在补充必要液体的同时，有更多机会监测破损情况的变化，这种平衡有助于防止破损进一步恶化。虽然破损程度为中度，但情况可能会恶化，降低补液速率是一种预防性措施，可以在情况突然恶化时快速反应，最大限度地减少潜在的液体损失和设备损坏。

所述给液补液控制器还用于：当检测到液体换能器有微量泄露时，控制给水泵完全补充泄露的液体量；当检测到液体换能器有中等泄露时，控制给水泵部分补充泄露的液体量，并发出故障警报；发出故障警报后，将补液量限制在泄露量的70％，同时增加对液体换能器的泄露点的监测频率；当检测到液体换能器有大量泄露时，停止给水泵的补液操作并发出检修信号。

所述给液补液控制器还用于：当检测到液体换能器有轻微雷电流烧伤时，控制给水泵向液体换能器进行补液；当检测到液体换能器有中度雷电流烧伤时，控制给水泵向液体换能器进行补液，并发出故障警报；发出故障警报后，降低补液速率至正常补液速率的50％，增加对液体换能器的雷电流烧伤的监测频率；当检测到液体换能器有严重雷电流烧伤时，停止给水泵的补液操作并发出检修信号。

所述给液补液控制器还用于：当同时检测到液体换能器有轻微破损和微量泄露时，控制给水泵向液体换能器进行补液；当同时检测到液体换能器有中度破损和中等泄露时，控制给水泵向液体换能器进行补液，并发出故障警报；发出故障警报后，将补液量限制在液体换能器的容量的60％，同时增加液体换能器的压力或者液位的监测频率；当检测到液体换能器有严重破损或大量泄露时，停止给水泵的补液操作并发出检修信号。

所述给液补液控制器还用于：当同时检测到液体换能器有轻微破损和轻微雷电流烧伤时，控制给水泵向液体换能器进行补液；当检测到液体换能器有中度破损或中度雷电流烧伤时，控制给水泵向液体换能器进行补液，并发出故障警报；发出故障警报后，降低补液速率至正常速率的50％，同时增加对液体换能器的监测频率；当检测到液体换能器有严重破损或严重雷电流烧伤时，停止给水泵的补液操作并发出检修信号。

所述给液补液控制器还用于：当同时检测到液体换能器有破损、液体泄露和雷电流烧伤，且均为轻微程度时，控制给水泵向液体换能器进行补液；当检测到液体换能器的破损、液体泄露或雷电流烧伤中任一项达到中度时，控制给水泵向液体换能器进行补液，并发出故障警报；发出故障警报后，将补液量限制在液体换能器的容量的50％，降低补液速率至正常补液速率的50％，同时增加对液体换能器的压力、液位、雷电流烧伤、物理损坏的监测频率；当检测到液体换能器的破损、液体泄露或雷电流烧伤中任一项达到严重程度时，停止给水泵的补液操作并发出检修信号。

50％的补液量在保持液体换能器基本功能和确保安全之间取得平衡，它允许液体换能器继续运行，同时为紧急情况预留空间。将液体换能器填充到一半容量显著降低内部压力，减轻故障部位的压力，防止问题进一步恶化。50％的补液量是一个折中选择，可以适应破损、泄露和烧伤等多种故障情况，为各种可能的故障类型提供保护。较低的液体水平使技术人员更容易进行故障诊断和检修，同时为维修工作创造有利条件。液体换能器容量降低到50％使任何进一步的异常变化更容易被察觉，同时给操作人员提供更大的灵活性来应对不同情况。

本发明实施例提供一种风电机组叶片雷击保护装置，在风电机组叶片遭受直接雷击时，提前吸收并转化部分强大的雷电流能量，该装置将电能转化成液体气化潜热的热力学能和液体携带的压力能伴随气体和液体进行转移或释放能量，可以提前削弱或阻止雷电流将在其传输入地的路径上产生的热效应和机械效应，阻止对风力机桨叶、轴承和传动部件造成直接的、雷电流能量在没有被节流或削弱的恶劣情况下的部件损坏，引起机组停运甚至桨叶断裂或倒塔事故。

实施例二

参阅图1至图6所示，本实施例提供一种风电机组100叶片110中的液体换能器210，液体换能器210设置于风电机组100的叶片110内部，用于对风电机组100的叶片110进行雷击保护限流，液体换能器210包括：围护结构绝缘壳体211，围护结构绝缘壳体211的内部容纳导电液体212；第一电极板213，设置在围护结构绝缘壳体211的内部，淹没在导电液体212中，与叶片110内部的金属骨架115电气连接；第二电极板213，设置在围护结构绝缘壳体211的内部，淹没在导电液体212中，与轮毂120内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环250电气连接；第一电极板213、第二电极板213和导电液体212构成具有介质的电容器，限制、吸收或转化雷电流携带的能量；第一组电气绝缘隔离板214，设置在围护结构绝缘壳体211的内部，淹没导电液体212中，在第一电极板213的两侧间隔设置，用于对第一电极板213的板面的两个方向实施电气绝缘隔离；第二组电气绝缘隔离板214，设置在围护结构绝缘壳体211的内部，淹没导电液体212中，在第二电极板213的两侧间隔设置，用于对第二电极板213的板面的两个方向或两侧实施电气绝缘隔离；安全阀215，设置在围护结构绝缘壳体211上；液体注入接口216，连接轮毂120内设置的第一液体滑环220的液体注入管路。

在一些实施例中，液体换能器210还包括：缓冲防爆装置217，其紧紧围绕围护结构绝缘壳体211，且采用绝缘树脂浇筑填充缓冲防爆装置217与围护结构绝缘壳体211的结合面之间的缝隙，用于防止围护结构绝缘壳体211爆炸；安全阀215的外周与缓冲防爆装置217紧固连接一体，且采用绝缘树脂浇筑填充安全阀215的外周与缓冲防爆装置217的结合面之间的缝隙；液体注入接口216采用非金属材料制作的逆止阀结构，导电液体212只进不出；导电液体212包括去离子水或去离子水和乙二醇混合液；乙二醇混合液用于防冻；导电液体212用于对雷电流的数值大小进行限流，并且对雷电能量进行换能，换能成导电液体212的潜热和/或气化潜热；安全阀215用于在围护结构绝缘壳体211的内部导电液体212膨胀产生的压力超过围护结构绝缘壳体211允许承受的压力时，保护围护结构绝缘壳体211并且进行缓冲排气。

在一些实施例中，安全阀215的排气结构是拉法尔喷管结构；缓冲防爆装置217是紧紧拦腰环抱围护结构绝缘壳体211的空心腔体结构；缓冲防爆装的截面是矩形截面、圆形截面、或者梯形截面；围护结构绝缘壳体211被电气绝缘支撑紧固件固定在叶片110内腔体。

在一些实施例中，第一电极板213具有一个穿越引出端部，穿越引出端部包裹缠绕有电气绝缘材料或者浇注有液体绝缘材料，穿越引出端部从围护结构绝缘壳体211的内部穿越引出，并且与第一电极板213的金属引出线相连接；穿越引出端部与围护结构绝缘壳体211之间形成绝缘密封，绝缘密封承受的不漏液的压力大于安全阀215的动作压力设定的数值。

在一些实施例中，第一电极板213的金属引出线包裹缠绕有电气绝缘材料或者浇注有液体绝缘材料，第一电极板213的金属引出线从围护结构绝缘壳体211的内部穿越引出，并且与叶片110的金属骨架115和/或金属网带汇流的电气汇流联结引出线相连接；第一电极板213或第二电极板的金属引出线与围护结构绝缘壳体211之间形成绝缘密封，绝缘密封承受的不漏液的压力大于安全阀215的动作压力设定的数值。

如图4和图5所示，在一些实施例中，第一电极板213的金属引出线(即第一电极板引出线218)及其电气绝缘防护，与叶片110的金属骨架115和/或金属网带汇流的电气汇流联结引出线相连接；第二电极板213的金属引出线(即第二电极板引出线219)及其电气绝缘防护，与轮毂120内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环250的金属引出线相连接。

在一些实施例中，第一电极板213和第二电极板213均设置成圆环形，构成液体换能器210的第一环形板电极(即叶片侧的环形板电极213a’)和第二环形板电极(即轮毂侧的环形板电极213b’)；第一组电气绝缘隔离板214(即两个叶片侧的电极电气绝缘隔离环形板214a’)围绕第一环形板电极(即叶片侧的环形板电极213a’)的圆周内外两侧设置成圆环形，构成液体换能器210的第一组电极电气绝缘隔离环形板；第一组电极电气绝缘隔离环形板的高度高于第一环形板电极的高度；第二组电气绝缘隔离板214(即两个轮毂侧的电极电气绝缘隔离环形板214b’)围绕第二环形板电极(即轮毂侧的环形板电极213b’)的圆周内外两侧设置成圆环形，构成液体换能器210的第二组电极电气绝缘隔离环形板；第二组电极电气绝缘隔离环形板的高度高于第二环形板电极的高度。

在一些实施例中，第一电极板213和第二电极板213之间的距离能够被调节；第一电极板213和第二电极板213之间的重叠面积能够被调节；导电液体212淹没第一电极板213或者第二电极板213的程度能够被调节；叶片侧的环形板电极213a’与轮毂侧的环形板电极213b’之间的距离与重叠面积能够被调节；第一组电极电气绝缘隔离环形板与第一环形板电极之间的高度差值能够被调节；第二组电极电气绝缘隔离环形板与第二环形板电极之间的高度差值能够被调节。

如图4所示，在一些实施例中，叶片侧的环形板电极213a’、两个叶片侧的电极电气绝缘隔离环形板214a’的底端均与围护结构绝缘壳体211的底端或底壁(轴向的第一端面)相连接，并且与围护结构绝缘壳体211的顶端或顶壁(轴向的第二端面)分别具有第一间隙与第二间隙，第一间隙大于第二间隙。轮毂侧的环形板电极213b’、两个轮毂侧的电极电气绝缘隔离环形板214b’的底端均与围护结构绝缘壳体211的顶端或顶壁(轴向的第二端面)相连接，并且与围护结构绝缘壳体211的底端或底壁(轴向的第一端面)分别具有第三间隙与第四间隙，第三间隙大于第四间隙。

另外，本实施例还提供一种叶片110，叶片110中设置如上的任意一种风电机组100叶片110中的液体换能器210。本实施例提供一种风电机组100，其包括如上的叶片110。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种风电机组叶片中的液体换能器，其特征在于，所述液体换能器设置于风电机组的叶片内部，用于对风电机组的叶片进行雷击保护限流，所述液体换能器包括：

围护结构绝缘壳体，所述围护结构绝缘壳体的内部容纳导电液体；

第一电极板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没在所述导电液体中，与叶片内部的金属骨架电气连接；

第二电极板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没在所述导电液体中，与轮毂内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环电气连接；

所述第一电极板、所述第二电极板和所述导电液体构成具有介质的电容器，限制、吸收或转化雷电流携带的能量；

第一组电气绝缘隔离板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没所述导电液体中，在所述第一电极板的两侧间隔设置，用于对所述第一电极板的板面的两个方向实施电气绝缘隔离；

第二组电气绝缘隔离板，设置在所述围护结构绝缘壳体的内部，淹没所述导电液体中，在所述第二电极板的两侧间隔设置，用于对所述第二电极板的板面的两个方向实施电气绝缘隔离；

安全阀，设置在所述围护结构绝缘壳体上；

液体注入接口，连接导电液体注入管路；

所述第一电极板和所述第二电极板均设置成圆环形，构成所述液体换能器的第一环形板电极和第二环形板电极；

所述第一组电气绝缘隔离板围绕所述第一环形板电极的圆周内外两侧设置成圆环形，构成所述液体换能器的第一组电极电气绝缘隔离环形板；所述第一组电极电气绝缘隔离环形板的高度高于所述第一环形板电极的高度；

所述第二组电气绝缘隔离板围绕所述第二环形板电极的圆周内外两侧设置成圆环形，构成所述液体换能器的第二组电极电气绝缘隔离环形板；所述第二组电极电气绝缘隔离环形板的高度高于所述第二环形板电极的高度；

所述第一电极板和所述第二电极板之间的距离能够被调节；

所述第一电极板和所述第二电极板之间的重叠面积能够被调节；

所述导电液体淹没所述第一电极板或者所述第二电极板的程度能够被调节；

所述第一组电极电气绝缘隔离环形板与所述第一环形板电极之间的高度差值能够被调节；

所述第二组电极电气绝缘隔离环形板与所述第二环形板电极之间的高度差值能够被调节。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片中的液体换能器，其特征在于，所述液体换能器还包括：

缓冲防爆装置，其紧紧围绕所述围护结构绝缘壳体，且采用绝缘树脂浇筑填充所述缓冲防爆装置与所述围护结构绝缘壳体的结合面之间的缝隙，用于防止所述围护结构绝缘壳体爆炸；

所述安全阀的外周与所述缓冲防爆装置紧固连接一体，且采用绝缘树脂浇筑填充所述安全阀的外周与所述缓冲防爆装置的结合面之间的缝隙；

所述液体注入接口采用非金属材料制作的逆止阀结构，导电液体只进不出；

所述导电液体包括去离子水或去离子水和乙二醇混合液；

所述乙二醇混合液用于防冻；

所述导电液体用于对雷电流的数值大小进行限流，并且对雷电能量进行换能，换能成导电液体的潜热和气化潜热；

所述安全阀用于在所述围护结构绝缘壳体的内部导电液体膨胀产生的压力超过所述围护结构绝缘壳体允许承受的压力时，保护所述围护结构绝缘壳体并且进行缓冲排气。

3.根据权利要求2所述的一种风电机组叶片中的液体换能器，其特征在于，

所述安全阀的排气结构是拉法尔喷管结构；

所述缓冲防爆装置是紧紧拦腰环抱所述围护结构绝缘壳体的空心腔体结构；

所述缓冲防爆装的截面是矩形截面、圆形截面、或者梯形截面；

所述围护结构绝缘壳体被电气绝缘支撑紧固件固定在叶片内腔体。

4.根据权利要求3所述的一种风电机组叶片中的液体换能器，其特征在于，

所述第一电极板具有一个穿越引出端部，所述穿越引出端部包裹缠绕有电气绝缘材料或者浇注有液体绝缘材料，所述穿越引出端部从所述围护结构绝缘壳体的内部穿越引出，并且与所述第一电极板的金属引出线相连接；

所述穿越引出端部与所述围护结构绝缘壳体之间形成绝缘密封，所述绝缘密封承受的不漏液的压力大于所述安全阀的动作压力设定的数值。

5.根据权利要求2所述的一种风电机组叶片中的液体换能器，其特征在于，

所述第一电极板的金属引出线包裹缠绕有电气绝缘材料或者浇注有液体绝缘材料，所述第一电极板的金属引出线从所述围护结构绝缘壳体的内部穿越引出，并且与叶片的金属骨架和/或金属网带汇流的电气汇流联结引出线相连接；

所述第一电极板或者所述第二电极板的金属引出线与所述围护结构绝缘壳体之间形成绝缘密封，所述绝缘密封承受的不漏液的压力大于所述安全阀的动作压力设定的数值。

6.根据权利要求2所述的一种风电机组叶片中的液体换能器，其特征在于，

所述第一电极板的金属引出线及其电气绝缘防护，与叶片的金属骨架和/或金属网带汇流的电气汇流联结引出线相连接；

所述第二电极板的金属引出线及其电气绝缘防护，与轮毂内的用于传导雷电流的第一雷电流滑环的金属引出线相连接。

7.一种叶片，其特征在于，所述叶片中设置有权利要求1-6中任一项所述的一种风电机组叶片中的液体换能器。

8.一种风电机组，其特征在于，包括权利要求7所述的叶片。