开关器件在风力涡轮机塔架中的布置制造技术

本发明专利技术描述一种包括新式开关器件布置的风力涡轮机。风力涡轮机包括塔架、被支撑在塔架上端处的转子、发电机、用于在对集电电网供电之前使发电机的电压输出增加的变压器、以及设置在变压器与集电电网之间的开关器件。开关器件包括第一开关装置和第二开关装置，所述第一开关装置与所述变压器相关联，所述第二开关装置与将风力涡轮机同集电电网中另一风力涡轮机连接的一条或多条缆线相关联。第一开关装置连接至第二开关装置但被定位成远离所述第二开关装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关器件在风力涡轮机塔架中的布置
本专利技术涉及用于风力涡轮机的开关器件，并且尤其涉及用于定位开关器件、容置开关器件和连接开关器件的新方案。本专利技术还涉及一种构建包含所述开关器件的风力发电厂的方法。
技术介绍
风力发电厂或“风电场”大体上包括多个风力涡轮机，所述多个风力涡轮机电连接在一起以形成集电电网(collectorgrid)。来自该集电电网的输出通常连接至包括升压变压器的变电站，所述升压变压器用于将电压增加至用于对配电网供电的适当等级。集电电网中的每个风力涡轮机包括其自身的升压变压器，本文中也称作为“主变压器”，所述升压变压器将来自风力涡轮发电机的电压输出增加至用于对集电电网供电的更高等级。每个风力涡轮机还包括开关器件，诸如断路器或开关熔断器装置，所述开关器件用于在故障状况下保护风力涡轮机中的电气设备。开关器件大体上还包括一个或多个缆线开关装置，所述一个或多个缆线开关装置包括脱离器开关并且与集电电网的引入和/或引出缆线相关联。这些所谓的“脱离器”允许风力涡轮机为了维护目的或是其它目的而与集电电网断开连接。用于风力涡轮机的开关设备大体为“面板”的形式。通常存在连接至主变压器的断路器面板，以及将风力涡轮机连接至集电电网中下一个风力涡轮机的一个或多个“脱离器”面板(也称为“缆线面板”)。在实践中，面板还可结合其它保护装置，包括接地开关和/或电涌放电器。断路器面板还可包括脱离器开关。形成开关器件的各种面板并排地布置并且经由直接母线连接器连接在一起。开关器件可作为紧凑型单元提供，面板在所述紧凑型单元中已经以该方式连接在一起，或开关器件可以分离型模块的形式提供，所述分离型模块经由整合式母线现场连接在一起。在现有的风力涡轮机中，开关器件被定位在风力涡轮机塔架的基座以内。存在用以增加风力涡轮机尺寸和输出的连续驱动器。继而，风电场中的额定电压等级近些年来已稳定增加。现在设想到36kV、40.5kV和72kV的电压等级用于将来。达到更高的电压导致风力涡轮机设备(诸如变压器)在尺寸上必需增加，以及还有保护该设备所需的开关器件在尺寸上必需增加。在风力涡轮机塔架以内的受限空间中容置这样巨大的设备于是成为挑战，并且存在开发布置开关器件的创造性新方式的需要。
技术实现思路
针对该
技术介绍
作出本专利技术。根据本专利技术，提供一种风力涡轮机，其包括：塔架；被支撑在塔架上端处的转子；发电机；变压器，其用于在对集电电网供电之前增加发电机的电压输出；以及设置在变压器与集电电网之间的开关器件，所述开关器件包括第一开关装置和第二开关装置，所述第一开关装置与变压器相关联，所述第二开关装置与将风力涡轮机同集电电网中另一风力涡轮机连接的一条或多条缆线相关联，其中第一开关装置连接至第二开关装置但被定位成远离所述第二开关装置。通过将开关器件分离成能够设置在风力涡轮机附近不同物理位置处的电连接的装置，本专利技术提供在定位开关器件方面增加的灵活性。例如，开关器件的一部分可被定位在塔架以内且开关器件的一部分可被定位在塔架以外。替代地，开关器件的多个部分可设置在塔架内的不同位置处。例如开关器件的一部分可被定位在塔架的基座处，且另一部分可被定位在塔架以内的平台上。开关器件的各个部分可通过电缆线连接在一起。相比于现有技术中需要开关面板并排且在同一物理位置定位的母线连接，本专利技术提供更灵活的解决方案。第一开关装置优选包括断路器，所述断路器用于在故障状况的情况下，例如短路、过电流或接地故障(接地错误)的情况下保护变压器。第一开关装置优选还包括与断路器串联连接的脱离器开关。第一保护装置优选为“断路器面板”的形式。第二开关装置优选包括与输入和/或输出电网缆线相关联以用于将风力涡轮机与集电电网连接和断开连接的至少一个脱离器。在本专利技术的优选实施例中，第一开关装置被定位在塔架以内且第二开关装置被定位在塔架以外。开关器件的在塔架以外的定位部分解放塔架以内用于其它设备的空间，或以其它方式为维护人员增加塔架以内设备的可访问性。这在开关设备的物理尺寸增加以适应更高额定电压时变得愈加重要。第一开关装置可被定位在塔架的基座处或被定位在塔架基座上方或下方的平台上。第二开关装置可被定位在塔架以外的平台上。平台可以是塔架的外廊平台(galleryplateform)或者是地基(诸如离岸型地基)的一部分，塔架被支撑在所述地基上。地基可包括过渡件，塔架立在所述过渡件上，并且第二开关装置可被定位在过渡件内。第二保护装置可被预安装在过渡件以内，这有助于安装，因为第二保护装置然后可与过渡件一起提升到地基上，并且于是不再需要单独的提升阶段。对开关器件的大多数维护操作在与缆线脱离器面板相对的断路器面板上执行。因此便于将断路器面板定位在风力涡轮机以内，其中断路器面板将相对靠近风力涡轮机的其它操作设备。这有助于维护操作。由于脱离器面板不需要频繁维护，所以这些脱离器面板能够被定位在不易访问的空间中或者被定位在远离进行通常维护操作的空间中，诸如举例而言被定位在风力涡轮机以外。此外，对脱离器面板的大多数操作远程地进行，通常经由SCADA(数据采集与监视控制系统)进行，并且因此这些组件的位置没有断路器面板的位置重要。优选地，第一开关装置被定位成与变压器相邻。第一开关装置可包括附加的保护设备(诸如电涌放电器)，以及期望的是使这些电涌放电器尽可能接近变压器。如果第一开关装置被定位在风力涡轮机以外且例如通过长缆线连接至变压器，那么该缆线将易受雷击影响。尽管这样的雷击是罕见的，然而将第一开关装置定位成与变压器相邻避免该风险。第二开关装置可方便地被定位在容器以内。如果容器将被定位在塔架以外，那么可采用基本上防风雨影响的容器。将开关设备定位在容器中产生多个优点。例如容器以内的设备能够在现场安装之前被连接在一起并被测试。以下所讨论的容器的各种可选且有利的特征有助于快速且简易地将容器式设备连接至风力涡轮机以内的设备并且连接至集电电网。在容器式设备发生故障的情况下，能够更换整个容器而不是更换或维修容器以内的设备。容器式设备基本上可在现场外维修。这具有显著的益处，尤其是在环境状况能够是极端的且总体上期望的是使现场维护时间最小化的离岸型环境中具有益处。更换整个容器还减少风力涡轮机的停机时间。在同一专利技术构思下本专利技术还提供一种防风雨影响的容器，所述防风雨影响的容器配制成容置用于风力涡轮机的开关部件。为了促进容器式开关设备的连接性，所述容器优选地包括至少一个舱口，所述舱口用于提供通向第二开关装置的一个或多个缆线连接点的入口。风力涡轮机缆线以及输入和输出电网缆线连接至相应的连接点。连接点优选包括插口，并且缆线的端部优选配备有允许快速且易与插口连接的互补形状的插头式连接器。舱口或每个舱口可设置在容器的底座中。从而舱口是可访问的，容器可利用其底座被抬升到平台上方而被支撑在平台上。为此，容器可被支撑在腿部上或其它这样的支撑物上。容器可包括可收缩或可拆卸的腿部，所述腿部能够在输运所述容器期间为便利起见而被收缩或拆卸，并且就地延伸或附接以允许访问舱口。可收缩的腿部还可在需要时专门地延伸以提供对舱口的访问，腿部在其它时间保持收缩以使得容器的底座直接地被支撑在平台上。替代地，腿部可以是平台的一部分，容器被支撑在所述平台上。该方案相比于将腿部与容器整合的方案更加便宜。容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮机，其包括：塔架；被支撑在所述塔架的上端处的转子；发电机；变压器，其用于在对集电电网供电之前增加发电机的电压输出；以及设置在变压器与集电电网之间的开关器件，开关器件包括第一开关装置和第二开关装置，所述第一开关装置与变压器相关联，所述第二开关装置与将风力涡轮机同集电电网中另一风力涡轮机连接的一条或多条缆线相关联，其中第一开关装置连接至第二开关装置但被定位成远离第二开关装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.28 DK PA201270375;2012.06.08 US 61/657,3291.一种风力涡轮机(10)，其包括：塔架(12)；被支撑在所述塔架的上端处的转子(14)；发电机；变压器(34)，其用于在对集电电网供电之前增加发电机的电压输出；以及设置在变压器(34)与集电电网之间的开关器件，其特征在于，开关器件包括第一开关装置(40)和第二开关装置(44)，所述第一开关装置与变压器(34)相关联，所述第二开关装置与将风力涡轮机同集电电网中另一风力涡轮机连接的一条或多条第一缆线(48，50)相关联，其中第一开关装置(40)连接至第二开关装置(44)但被定位成远离第二开关装置，以使得第一开关装置(40)和第二开关装置(44)被定位在风力涡轮机附近不同物理位置。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，第一开关装置(40)包括断路器面板。3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，第二开关装置(44)包括用于将风力涡轮机(10)与集电电网连接和断开连接的至少一个缆线隔离器面板。4.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，第一开关装置(40)和第二开关装置(44)经由第二缆线(52)连接在一起。5.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，第一开关装置(40)被定位在塔架(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·尼尔森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK