[發明專利]包括結合風輪機選擇地提供電弧閃光保護的斷路器的裝置

有效

• 申請號: 201510264331.0
• 申請日: 2015-05-22
• 公開（公告）號: CN105089933B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: E.B.貝克爾三世;R.J.納爾遜
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 周少杰

裝置提供關于風力渦輪機的電弧閃光保護。在一個實施里中，風力渦輪機(10)包括生成交流電功率的風力渦輪機發電機(12)。變壓器(14)具有耦合至負載的高壓側(16)。斷路器(18)適配為選擇性地減少風力渦輪機可得帶的電弧閃光能量。斷路器可以布置為當檢測到故障條件時提供在發電機和變壓器的低壓側(20)之間的電路中斷。斷路器包括電弧閃光保護模式(24)和正常保護模式(22)。響應于感測到的條件，自動設置多個模式中的相應模式，以使得斷路器可以根據設置的模式的保護功能執行電路中斷。

技術領域

本發明一般地涉及風力渦輪機，并且特別地涉及包括適配為結合風力渦輪機選擇性地提供電弧閃光保護的斷路器的裝置。

背景技術

風力渦輪機使用自然可用的風能以環境友好的方式發電。實用級(utilitygrade)風力渦輪機(例如，設計為向公用電網提供電功率的風力渦輪機)當連接到電網時可能生成實質高等級的電弧閃光危害。電弧閃光危害(目前由標題為“Electrical Safety inthe Workplace(NFPA 70E)”的標準定義)指代“與由電弧引起的能量的可能釋放相關聯的危險情況”。

電弧可以生成實質高溫并且創建壓力波(與爆炸沒有什么不同)，除了排出熱、電離氣體之外還引起金屬顆粒、設備部件和其他松散項從電弧閃光區域排出。如果人類存在于這種電弧閃光危害附近，則可能產生身體傷害或者更糟的情況。適用的政府規程以及適用的電法規規定設計為保護在這種電弧閃光區域作業的人員的警告、標記和個人防護用品(PPE)，諸如服裝、眼鏡、手套等。然而，對于互連到電網的電設備，電弧閃光等級可以超過由這種PPE提供的保護的最大等級多倍。鑒于前述考慮，需要對于風力渦輪機的環境中的電弧閃光保護的、有成本效益的和可靠的解決方案。公開的實施例被認為成功地解決至少這種需要。

附圖說明

鑒于附圖在下面的描述中解釋本發明，附圖示出：

圖1是可以從體現本發明的各方面的裝置獲益的風力渦輪機的示意表示。

圖2是包括電弧閃光保護模式和正常保護模式的公開的斷路器的示意表示。

圖3是連接到集電器系統(collector system)的多個風力渦輪機的示意表示，其中，這種風力渦輪機可以從體現本發明的各方面的相應裝置單獨獲益。

具體實施方式

本發明人已經聰明地認識到，某些結合風力渦輪機的減輕電弧閃光危害的已知技術可以實質上繁瑣和/或成本高。例如，通過斷開連接給定風力渦輪機到電網的升壓變壓器去除到電力網的電路連接能夠引起各種不利。首先，斷開這種升壓變壓器可能實質上繁重，這是因為這種變壓器一般僅在其高壓側上可斷開(如可能在一個示例中涉及接近34.5kV的電壓電平)，這反過來要求涉及適合地有資格服務于承載這種電壓電平的電設備的技術人員。第二，這種變壓器的斷開也可能引起斷開與給定渦輪機相關聯的集電器系統(在一個示例應用中，集電器系統可以包括多達15個風力渦輪機的饋電串)。也就是說，風力渦輪機的整個串可以臨時停止使用，這能夠有害地影響風力發電廠的發電能力。

鑒于這種認識，本發明人提出創新的裝置，其包括有成本效益的和可靠的設備，諸如適配為結合給定風力渦輪機選擇性地提供電弧閃光保護的斷路器之類，以使得人員可以(在減少暴露給電弧閃光能量的情況下)執行維修操作，如可以涉及可以在風力渦輪機的塔架的相對緊密的間隔之內安排的電面板和/或電設備的維修。

在下面的詳細描述中，闡述各種特定細節，以提供這種實施例的完全理解。然而，本領域的技術人員將理解本發明的實施例可以在不需要這些特定細節的情況下實踐，本發明不限于描繪的實施例，并且本發明可以以各種替代實施例實踐。在其他實例中，沒有詳細描述本領域的技術人員將容易理解的方法、過程和部件，以避免不必要的和繁瑣的說明。