具有導電軌的風力設備的製作方法
2023-06-11 16:23:06
專利名稱：具有導電軌的風力設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力系統，所述系統具有一個由多個塔段組成的塔、一個設置在塔頂區域內的用於發電的發電機、一個電力模塊和將發出的電流由塔頂傳輸出來的載流裝置。
背景技術：
在已知的風力系統中，包括如變壓器、維護機箱、可選整流器、中壓電網、低壓配電設備等電氣單元的電力模塊設置在發電機的下方，並通常設置在風力系統塔基的區域內。通常在風力系統外部為所有或部分這些組件設置有獨立的小型建築物。
載流裝置的大部分部件以電纜形式布設在塔內，用於將由設置在塔頂區域的吊艙中的發電機所產生的電能傳送到電力模塊。這些電纜在塔建立起來以後被安裝在塔中。因為電纜必須在一個單獨的過程中安裝在塔的整個高度上，所以這個過程成本較高。另外，這個過程依賴於架設好的塔。
然而，把(整個)電力模塊都安裝在塔基區域內並不是完全必須的。原則上，其它的位置也是可行的。因此，所述的載流裝置必須可以實現以下的目的把產生於塔頂區域中、同時也可能在塔頂區域中進行了預處理的電流從塔頂輸出。
發明內容
本發明的目的是公開一種風力系統，其更容易建立，因此建造更為低廉、更為快捷，且其中電力模塊不必位於塔基區域中。
依據本發明，通過將載流裝置以分段形式預裝在塔段內，且把電力模塊至少部分地設置在塔頂區域中和/或離開塔基一定距離，從而解決了上述的問題。
因此，載流裝置的各個段是預先製成的，且優選地在由單個的塔段構成塔之前，就已把載流裝置的各個段連接到各塔段上。因此，不必在建成塔之後通過一個複雜的過程牽拉電纜通過所述的塔。通過本發明的裝置，風力系統的整個建造時間縮短了，建造成本降低了，而沒有引入任何新的技術缺點。
為了避免在塔基區域中設置一個電力模塊，也建議把電力模塊至少部分地設置在塔頂區域中和/或離開塔基一個距離。優選地，電力模塊一一部分地或完全地——安裝在吊艙內部或外部。相反地，在離岸風力系統中，優選地，電力模塊——部分地或完全地——例如設置在最接近的堅硬陸地上或設置在一個鄰近的島上，且通過水下電纜而把風力系統連接到電力模塊。
在另一個優選的構造中，電力模塊具有至少兩個電力模塊單元，其中的一個電力模塊單元設置在塔頂區域中，而另一個電力模塊單元設置在塔頂下方，從而位於塔基區域中或離開塔基一段距離。然後，必要地設置一個載流裝置以把兩個電力模塊單元連接起來。
在從屬權利要求中給出了本發明風力系統的其它有利的構造。優選地，載流裝置的段僅在一個區域中——優選地在頂部區域——以組合狀態與相應的塔段剛性地連接。優選地，在塔的建立以前實現這個與塔段的連接，從而使得塔段——包括連接著的載流裝置的段——是預製的。因為載流裝置的段僅在一點處與塔剛性地連接，所以，載流裝置牢固地懸掛著，但其可在塔段內壁上一定範圍內移動，因此，也可以相互對準而形成與下一塔段的下一載流裝置段之間的儘可能好和儘可能容易的連接。
為了進一步在塔段內連接各段載流裝置，也可在塔的內壁上設置另外的保持元件，由此，可在塔構建之前或之後，剛性地連接各段載流裝置，以便儘可能地牢固固定這些裝置。
如果載流裝置為電纜的形式，則為了繞過從塔的內壁突出來的凸緣或凸出部分，可以設計位於各塔段內的電纜部分的長度，從而可以沒有問題地繞過這些區域。
如果把導電軌(busbar)用作載流裝置，優選地，設置柔性的連接杆以繞過從塔的內壁突出的部分和/或連接各導電軌段。在塔建成之後，如果各導電軌段彼此之間不直接地接觸，或在導電軌段之間存在必須繞過的縫隙或其它的障礙物，如一個位於塔杆段上的凸緣，那麼會使用這些柔性的連接設備來連接該導電軌段。
一方面，為了防止維修人員在攀爬過塔的內部空間時接觸到導電軌以確保電絕緣，以及另一方面，為了保護載流裝置不被損壞，在另一個構造中設有一個保護套，具體地說是一個保護板，其固定地連接至塔的內壁並保護載流裝置，使載流裝置完全不能夠被接觸。此保護套也可以分成幾個單獨的段，與各載流裝置的段類似，這些段預裝在各塔段上。此構造進一步縮短了風力系統的構建時間且簡化了風力系統的構建。
本發明還涉及一種風力系統塔的塔段，所述的塔通過幾個塔段而構建且在塔頂區域中具有一個用於發電的發電機。該塔段的特徵在於一個載流裝置預先安裝在所述的段中，所述的載流裝置用於輸送產生於塔頂中的電流。
下文參照附圖對本發明進行了更加詳細的解釋。
所示出的為圖1示出了一個風力系統；圖2示出了具有兩個塔段的這種風力系統的一個部分；圖3是依據本發明而設置的導電軌的立體圖；圖4示出了依據本發明的風力系統的第一實施方式；圖5示出了依據本發明的風力系統的第二實施方式；以及圖6示出了依據本發明的風力系統的第三實施方式。
具體實施例方式
示意性地在圖1中示出的、且描述於德國專利No.10 152 557中的風力系統1具有一個帶有底座3的塔2、一個可旋轉地支撐於塔頂區域中的吊艙4、以及一個設置在塔基區域中的電力模塊7，電力模塊7例如位於一個單獨的小室內。在吊艙4內設置有一個轉子以及一個發電機6，支撐該轉子使其可與幾個轉子葉片5一起繞一水平軸線旋轉。風力作用在轉子葉片5上，使得轉子轉動並驅動發電機6而產生電能。
為了將發電機6所產生的能量傳遞至電力模塊7，依據本發明，導電軌——優選的是兩個導電軌——通過連接元件10而連接到位於塔2內部8的壁上，所述的電力模塊7具有許多電氣單元，如變壓器，或可選地，整流器，用於在把電流輸送到電力網中或者傳送至負載之前對電流進行處理。這些導電軌是導電的，且通過一個電纜11與發電機電氣連接，並通過一條連接線12與電力模塊7電氣連接，所述的連接線12優選地穿過底座3以及底土。
如圖2詳細所示，導電軌9是剛性的，並優選地包括獨立的導電軌段。在該圖中示出了兩個塔段21、22，塔2優選地由所述塔段構建。這樣的塔段21、22可以由例如鋼或也可以由混凝土建造。
這些塔段21和22是預製的，並在風力系統的安裝處連接到塔上。為了進一步縮短建造時間並簡化操作，並因此降低整個風力系統的成本，在塔2的建立之前，優選地，導電軌段91和92剛性地連接到各個塔段21、22的相應位置處。優選地，僅在相關的塔段21和22的上部區域通過一連接設備10實現導電軌91、92的連接，而導電軌段91和92的其它部分仍可在一定的範圍內移動，以便簡化與後續導電軌段的連接。通過這種結構，例如由於不同的膨脹係數而引起的塔2和導電軌91、92之間的相對運動也得到了補償。但是，也可以使用其它的保持元件14在整個長度範圍上引導導電軌段91、92。為此，可以將保持元件14中用於導電軌段91、92的開口橫截面積設計得較導電軌段91和92自身的橫截面積大。通過這種方式，導電軌段91、92可以在保持元件14中作相對運動，同時，導電軌91、92的運動受到引導和限制。
為了電氣地連接導電軌段91、92以及繞過突入內部的可選部件，例如位於塔段21、22上緣和下緣的凸緣211、212，並對其絕緣，採用了柔性連接條13，在把所述的柔性連接條13連接到兩個導電軌段91、92上時，可以手動地改變它們的形狀。這些連接條13可以補償例如由於溫度變動而引起的材料膨脹或收縮。
圖3示出了兩個平行導電軌段911和912的立體圖。這些導電軌段通過螺釘15緊固地擰緊在保持設備14上。在此，可以設置絕緣裝置以把導電軌段911、912與保持設備14絕緣地隔開。當然，可選擇地，保持設備14本身也可以由絕緣材料製成。保持設備14自身緊固地擰至塔段的內壁上。
為防止導電軌段911、912在風力系統工作過程中受到接觸，還設有一個保護板16，與導電軌段911、912一樣，所述的保護板16在塔2建立之前就已經安裝在各個塔段內。藉助於例如由硬橡膠製成的導引杆17，此保護套一方面得以固定，另一方面與塔段絕緣。然而，也可以使用其它的在此未示出的裝置來連接保護板16。
而且，其它設備——如電插座、燈等——也可以連接在設置成保護套的保護板16內部和/或上方，從而使得這些裝置也可以以一種簡單的方式進行預安裝。另外，將這些設備裝設在保護套16內避免了在塔內壁上的暴露安裝，從而減少了例如在塔的建立過程中和建立後掉落物體而引起的損傷危險。
圖4示出了依據本發明風力系統的第一構造。在此，電力模塊7優選地設置在吊艙4內且通過電纜18直接連接到發電機6。當在電力模塊7對產生的電能進行處理後，電能通過另一個電纜19而引入導電軌9，在該處，電能被導引而通過塔抵達塔基，電能從塔基通過連接線12而往外輸出至例如一個變電站40，所述的變電站40可鄰近或遠離風力系統。以虛線表示的電力模塊7』的另一可選位置也可以連接至吊艙4外側。為了清楚起見，沒有顯示從發電機6至電力模塊7』的連接電纜以及從電力模塊7』至導電軌9的連接電纜。
圖5示出了依據本發明風力系統的另一構造。在此，電力模塊包括至少兩個電力模塊單元71、72。第一電力模塊單元71設置在吊艙4內且對所產生的電能進行初處理，例如把電能初步轉換到一個不同的電壓範圍。然後在第二電力模塊單元72中對所產生的電能進行進一步的處理，所述的第二電力模塊單元72設置在塔頂下方，例如如圖所示位於塔基區域中。然而，第二電力模塊單元72也可以豎直地設置在塔2的下方，位於底座3上或者遠離塔基。類似地，第一電力模塊單元71也自然可以設置在吊艙4外側，如圖4所示。
圖6示出了依據本發明風力系統的一個構造，其形式為所謂的離岸風力系統。在此，此風力系統1建在另一錨固於海底25的底座3』上。實際上，在這種離岸風力系統中，電力模塊也可以設置在塔頂區域中或位於塔內的塔基區域中。然而，優選地，電力模塊7設置在陸地30上，且通過導電軌9而從塔頂送出的電能通過水下電纜12』輸送至電力模塊7。這具有以下的優點電力模塊7不需要額外的保護以避免海水的負面效應，且極大地簡化了電力模塊7的維護。
權利要求
1.一種風力系統，所述的風力系統具有一個由多個塔段構建的塔、一個設置在塔頂區域內的用於發電的發電機、一個電力模塊和用於輸送來自塔頂的發出的電能的載流裝置，其特徵在於所述載流裝置以分段形式預先安裝在所述各塔段內，且所述的電力模塊至少部分地設置在塔頂區域中和/或置於塔基之外。
2.如權利要求1所述的風力系統，其特徵在於所述載流裝置通過保持件連接在所述各塔段上。
3.如上述權利要求中任一項所述的風力系統，其特徵在於所述載流裝置通過一個蓋件，特別是一個金屬板蓋件而免於被接觸。
4.如上述權利要求中任一項所述的風力系統，其特徵在於所述載流裝置的各段僅在一個區域中——優選地在上部區域中——以組合狀態與相應的塔段剛性地連接。
5.如上述權利要求中任一項所述的風力系統，其特徵在於所述載流裝置形成為電纜。
6.如權利要求1至4中任一項所述的風力系統，其特徵在於所述載流裝置形成為導電軌。
7.如權利要求6所述的風力系統，其特徵在於設置柔性連接杆以繞過從塔的內壁突出的部分和/或連接所述導電軌的各個段。
8.如上述權利要求中任一項所述的風力系統，其特徵在於所述的電力模塊設置在風力系統吊艙的內部或外部，所述的吊艙設置在塔頂區域中。
9.如權利要求1至7中任一項所述的風力系統，其特徵在於所述風力系統形成為一離岸風力系統，且所述的電力模塊設置在陸地上。
10.如上述權利要求中任一項所述的風力系統，其特徵在於所述的電力模塊具有一個設置在塔頂區域中的第一電力模塊單元以及一個設置在所述塔頂下方的第二電力模塊單元，且設置所述的載流裝置以把電能從所述的第一電力模塊單元輸送到所述的第二電力模塊單元。
11.如上述權利要求中任一項所述的風力系統，其特徵在於設置所述的載流裝置以把電能從發電機輸送到所述的電力模塊。
12.風力系統塔的塔段，所述的塔由幾個塔段構建，且在塔頂區域中具有一個用於發電的發電機，所述塔段的特徵在於一個載流裝置預先安裝在所述塔段中，所述的載流裝置用於輸送來自塔頂的發出的電能。
全文摘要
本發明涉及一種產生交流電的風力系統，所述的風力系統具有一個包括多個塔段的塔、一個設置在塔頂的發電機、以及一個電力模塊，所述的電力模塊包括運輸從塔頂所產生的電流的載流裝置。本發明的目的在於可以更加迅速、簡單以及經濟地構建一個風力設備。為此，所述的載流裝置以分段的形式預先安裝在各塔段內，且電力模塊至少部分地設置在塔頂中和/或距塔基一定距離處。
文檔編號F03D9/00GK1745247SQ200380109555
公開日2006年3月8日 申請日期2003年11月7日 優先權日2003年2月12日
發明者艾勞埃斯·烏本 申請人:艾勞埃斯·烏本