[发明专利]包括结合风轮机选择地提供电弧闪光保护的断路器的装置

说明书

装置提供关于风力涡轮机的电弧闪光保护。在一个实施里中，风力涡轮机(10)包括生成交流电功率的风力涡轮机发电机(12)。变压器(14)具有耦合至负载的高压侧(16)。断路器(18)适配为选择性地减少风力涡轮机可得带的电弧闪光能量。断路器可以布置为当检测到故障条件时提供在发电机和变压器的低压侧(20)之间的电路中断。断路器包括电弧闪光保护模式(24)和正常保护模式(22)。响应于感测到的条件，自动设置多个模式中的相应模式，以使得断路器可以根据设置的模式的保护功能执行电路中断。

技术领域

本发明一般地涉及风力涡轮机，并且特别地涉及包括适配为结合风力涡轮机选择性地提供电弧闪光保护的断路器的装置。

背景技术

风力涡轮机使用自然可用的风能以环境友好的方式发电。实用级(utilitygrade)风力涡轮机(例如，设计为向公用电网提供电功率的风力涡轮机)当连接到电网时可能生成实质高等级的电弧闪光危害。电弧闪光危害(目前由标题为“Electrical Safety inthe Workplace(NFPA 70E)”的标准定义)指代“与由电弧引起的能量的可能释放相关联的危险情况”。

电弧可以生成实质高温并且创建压力波(与爆炸没有什么不同)，除了排出热、电离气体之外还引起金属颗粒、设备部件和其他松散项从电弧闪光区域排出。如果人类存在于这种电弧闪光危害附近，则可能产生身体伤害或者更糟的情况。适用的政府规程以及适用的电法规规定设计为保护在这种电弧闪光区域作业的人员的警告、标记和个人防护用品(PPE)，诸如服装、眼镜、手套等。然而，对于互连到电网的电设备，电弧闪光等级可以超过由这种PPE提供的保护的最大等级多倍。鉴于前述考虑，需要对于风力涡轮机的环境中的电弧闪光保护的、有成本效益的和可靠的解决方案。公开的实施例被认为成功地解决至少这种需要。

附图说明

鉴于附图在下面的描述中解释本发明，附图示出：

图1是可以从体现本发明的各方面的装置获益的风力涡轮机的示意表示。

图2是包括电弧闪光保护模式和正常保护模式的公开的断路器的示意表示。

图3是连接到集电器系统(collector system)的多个风力涡轮机的示意表示，其中，这种风力涡轮机可以从体现本发明的各方面的相应装置单独获益。

具体实施方式

本发明人已经聪明地认识到，某些结合风力涡轮机的减轻电弧闪光危害的已知技术可以实质上繁琐和/或成本高。例如，通过断开连接给定风力涡轮机到电网的升压变压器去除到电力网的电路连接能够引起各种不利。首先，断开这种升压变压器可能实质上繁重，这是因为这种变压器一般仅在其高压侧上可断开(如可能在一个示例中涉及接近34.5kV的电压电平)，这反过来要求涉及适合地有资格服务于承载这种电压电平的电设备的技术人员。第二，这种变压器的断开也可能引起断开与给定涡轮机相关联的集电器系统(在一个示例应用中，集电器系统可以包括多达15个风力涡轮机的馈电串)。也就是说，风力涡轮机的整个串可以临时停止使用，这能够有害地影响风力发电厂的发电能力。

鉴于这种认识，本发明人提出创新的装置，其包括有成本效益的和可靠的设备，诸如适配为结合给定风力涡轮机选择性地提供电弧闪光保护的断路器之类，以使得人员可以(在减少暴露给电弧闪光能量的情况下)执行维修操作，如可以涉及可以在风力涡轮机的塔架的相对紧密的间隔之内安排的电面板和/或电设备的维修。

在下面的详细描述中，阐述各种特定细节，以提供这种实施例的完全理解。然而，本领域的技术人员将理解本发明的实施例可以在不需要这些特定细节的情况下实践，本发明不限于描绘的实施例，并且本发明可以以各种替代实施例实践。在其他实例中，没有详细描述本领域的技术人员将容易理解的方法、过程和部件，以避免不必要的和繁琐的说明。