[發(fā)明專利]風(fēng)力渦輪機(jī)變壓器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280052614.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN103918046A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·希勒布蘭特;F·沙洛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): H01F27/40
• 分類號(hào): H01F27/40
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的填充液體的變壓器。

背景技術(shù)

風(fēng)能設(shè)施通常包括連接到電網(wǎng)或其它這樣的網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)。典型的設(shè)施包括幾個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)，且通常被稱為“風(fēng)力農(nóng)場”。風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)包括安裝到位于塔的頂部處的艙的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子具有多個(gè)葉片，并經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸連接到位于艙內(nèi)部的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的輸出連接到轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器通常包括用于將發(fā)電機(jī)的AC電壓輸出轉(zhuǎn)換成DC電壓的整流器和用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成具有與電網(wǎng)頻率兼容的頻率的AC電壓的逆變器。來自轉(zhuǎn)換器的輸出連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的主變壓器(也被稱為高電壓(HV)變壓器)，其將來自發(fā)電機(jī)的相對(duì)低電壓輸出轉(zhuǎn)換成適合于傳輸?shù)诫娋W(wǎng)或傳輸?shù)焦?yīng)電力的中間變電站或公用電網(wǎng)的高電壓。

大多數(shù)現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)還包括向艙提供低電壓(一般大約120-400V)AC電力的源的輔助變壓器(也被稱為低電壓(LV)變壓器)。這個(gè)輔助變壓器給艙內(nèi)的多個(gè)輔助部件(例如照明)供電，照明在維修人員正在艙內(nèi)工作時(shí)是需要的。輔助變壓器還向俯仰和偏航機(jī)構(gòu)提供電力源，這允許這些系統(tǒng)即使在渦輪機(jī)不產(chǎn)生電力時(shí)也被操作。輔助變壓器通常容納在艙內(nèi)，并連接在主變壓器的低電壓側(cè)上，從轉(zhuǎn)換器輸出獲取輔助變壓器的輸入。輔助變壓器還可與變電站相關(guān)聯(lián)，在這種情況下輔助變壓器可給多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)供電。

發(fā)明內(nèi)容

在實(shí)施例中，提供了包括填充液體的主變壓器以及輔助變壓器的風(fēng)力渦輪機(jī)的變壓器組件，其中輔助變壓器經(jīng)由高電壓連接而連接在主變壓器的高電壓側(cè)上。

附圖說明

為了使本發(fā)明可被更容易理解，現(xiàn)在將通過僅例子的方式參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的變壓器組件的示意圖，其中主變壓器和集成輔助變壓器設(shè)置在單獨(dú)的殼體中；以及

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，其中主變壓器和輔助變壓器位于公共殼體中。

具體實(shí)施方式

在轉(zhuǎn)到附圖的詳細(xì)描述之前，將討論本發(fā)明的幾個(gè)更一般的項(xiàng)。

如上所指示的，現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)包括用于對(duì)由風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力進(jìn)行升壓以用于提供到電網(wǎng)的主變壓器。風(fēng)力渦輪機(jī)還通常包括用于將電力供應(yīng)到渦輪機(jī)中的輔助功能的輔助變壓器。

公用事業(yè)規(guī)模風(fēng)力渦輪機(jī)的電流產(chǎn)生一般具有2-5兆瓦(MW)的最大額定功率。發(fā)電機(jī)輸出大約0.66到1千伏(kV)的低電壓(LV)，其通過主變壓器升壓到大約10-33kV的電壓。發(fā)電機(jī)的LV輸出實(shí)現(xiàn)高電流，這意味著在發(fā)電機(jī)和主變壓器之間需要昂貴的重負(fù)載布線。因此，由于經(jīng)濟(jì)和實(shí)踐原因，主變壓器一般位于艙內(nèi)部，以便最小化所需的布線的長度。目前，在大部分風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的主變壓器是干式的。

將風(fēng)力農(nóng)場定位成近海的變得日益普遍。一般近海風(fēng)力農(nóng)場包括連接到近海變電站的風(fēng)力渦輪機(jī)陣列。近海變電站將來自該風(fēng)力渦輪機(jī)陣列的10-33kV總輸出轉(zhuǎn)換成一般大約132kV的高電壓(HV)，用于傳輸?shù)疥懮线B接點(diǎn)(例如電網(wǎng))。

由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)，存在生產(chǎn)能夠有越來越高的功率輸出的較大風(fēng)力渦輪機(jī)的動(dòng)力。適合于近海使用的下一代公用事業(yè)規(guī)模風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)當(dāng)具有超過5MW的最大額定功率。這樣的風(fēng)力渦輪機(jī)可采用具有大約3kV的中電壓(MV)輸出的發(fā)電機(jī)，其連接到功率轉(zhuǎn)換器。來自發(fā)電機(jī)的MV輸出實(shí)現(xiàn)比上面描述的LV發(fā)電機(jī)低的電流輸出。這使較輕的電纜能夠在發(fā)電機(jī)和主變壓器之間被使用。于是將主變壓器定位在艙外部、在塔下(down-tower)位置處例如在塔內(nèi)部或在相鄰于塔的混凝土底層上，即，“底座安裝型(pad-mounted)”變得可行。

將主變壓器定位在艙外部提供較大的設(shè)計(jì)自由，因?yàn)樽儔浩鞯脑O(shè)計(jì)不被艙內(nèi)部的有限空間約束。因此，可以使用能夠輸出較高電壓的較大主變壓器。設(shè)想了能夠?qū)?kV?MV輸出轉(zhuǎn)換成一般在20-72.5kV的范圍內(nèi)的HV輸出的主變壓器。較高的電壓對(duì)于近海風(fēng)力農(nóng)場是特別合乎需要的，因?yàn)樗稍试S風(fēng)力渦輪機(jī)的陣列直接連接到陸上變電站，而沒有對(duì)昂貴的近海變電站的要求。

在高電壓(例如66kV)下的干式變壓器是在市場上不可獲得的。因此提出利用市場上可獲得的用于產(chǎn)生這些高電壓的填充液體的變壓器。填充液體的變壓器包括密封容器，其填充有絕緣液體(例如礦物油或合成流體)。變壓器繞組浸沒在流體中，流體用于使變壓器的帶電零件電絕緣和提供在使用中變得非常熱的變壓器部件的必要冷卻的雙重目的。