[发明专利]用于与电网相连的风轮机及风轮机场的接地系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种连接到电网的风轮机以及一种风轮机场。 

背景技术

现有技术中已知的风轮机包括锥形的风轮机塔架以及安放在塔架顶部的风轮机机舱。机舱上通过低速轴连接有带有多个风轮机叶片的风轮机转子，如图1所示该低速轴从机舱的前部伸出。 

由例如短路、雷击等故障情况引起的过压对风轮机、可能操作风轮机的人员具有潜在的非常大的危害，或者它至少降低了所产生的能量的品质。因此已知要为风轮机设置某种接地系统。 

美国专利US 6,932,574 B2中示出一种风轮机，该风轮机包括雷电保护系统和用于连续释放风轮机叶片的静电电荷的系统。所述雷电保护和静电释放是借助于风轮机基座以及垂直入地的接地电极将这些系统接地而实现的。 

这种接地系统的问题是可能难以维持接地连接的质量和稳定性，因为确保风轮机的所有部件都总是安全地接地、且在风轮机内或周围不发生潜在的危害或危险的电势差是很困难的。 

因此，本发明的目的是提供一种不具有上述缺点的安全的接地系统。 

发明内容

本发明提供了一种连接到电网的风轮机。该风轮机包括至少一个电系统—例如低压或高压电力系统和电缆，至少一个控制系统—例如SCADA系统和控制电缆，以及/或者至少一个安全系统例如雷电保护系统，其中， 在风轮机中为所述系统建立从一个限定的位置到地电势的连接。 

由于多种不同原因，现代大型风轮机需要接地。首先，雷电保护系统需要良好地接地以防止雷击损坏风轮机或周围物体，且风轮机中几乎所有其它电力部件也需要安全接地。通常，这些系统已经以不同方式在风轮机的不同位置接地。 

通过将所述系统在风轮机内一个限定的地点连接到接地系统，可实现安全且有效的接地连接以使不同系统、风轮机的不同部件以及周围地面之间的电势相等。这样是有利的，因为避免了或者极大地减少了不同接地系统和/或风轮机的不同部件和/或风轮机周围区域之间的潜在的危险和/或破坏性电势差。 

在本发明的一个方面中，所述一个限定的位置包括由导电材料制成的轨道，该轨道具有用于所述系统的连接装置，例如连接孔和环，以用于建立轨道和所述系统的电缆屏蔽线之间的连接。 

使用由导电材料制成的轨道来建立一个限定的位置是有利的，因为轨道是用于结合所有需要接地的电缆等的简单、廉价且同时有效的装置。 

在本发明的一个方面中，所述轨道的材料为不锈钢。 

用不锈钢制造轨道是有利的，因为这是非常耐用并具有良好导电性的材料。此外通过制造不锈钢的轨道可避免或至少极大地减少电腐蚀的危险。 

在本发明的一个方面中，所述一个限定的位置是用于电缆、控制导线等进入风轮机的单个进入点(SPE)。 

在所有电力电缆、控制导线、雷电保护电缆等进入或离开风轮机的位置建立所述一个限定的位置是有利的，因为由此能够确保在这些电线或电缆在连接到它们的位于风轮机内或外的目的地之前以简单的方式将它们接地。这样就避免了或进一步减少了风轮机内或周围的危险的或破坏性的电势差的风险。 

在本发明的一个方面中，所述一个限定的位置位于风轮机基座区段内，例如紧靠地面上方。 

通过在风轮机塔架内紧靠地面上方建立一个限定的位置，可使所有电 缆、电线、部件等通常通过嵌入基座中的输送道在刚进入风轮机内之后或刚要离开风轮机之前接地。 

在本发明的一个方面中，所述一个限定的位置设置在管状塔架环内，例如带有与环内侧的连接的第一塔架环内侧。 

由此实现了本发明的有利实施例。 

在本发明的一个方面中，所述一个限定的位置设置在栅格塔架内，例如具有与塔架的不同钢材轮廓/剖面的连接。 

由此实现了本发明的有利实施例。 

在本发明的一个方面中，所述系统与限定的位置的连接部分是电力电缆的屏蔽线、控制电缆的屏蔽线、雷电保护系统的引下线和/或光纤电缆的屏蔽线。 

使所有电线和电缆屏蔽线、雷电保护系统的引下线以及其它需要接地的部件连接到风轮机塔架内的一个限定的位置是有利的，因为由此确保了所有进入或离开风轮机的导电元件以安全且可靠的方式与地电势相等。 

在本发明的一个方面中，所述限定的位置还连接到接地系统，所述接地系统部分或完全嵌入风轮机基座内。 

由于风轮机基座直接在风轮机下方，并且该基座提供了受控的且可预测的环境，因此使接地系统部分或完全嵌入基座内是有利的。