[实用新型]带限位功能的风力发电机组扭缆保护装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种带限位功能的风力发电机组扭缆保护装置。

背景技术

风力发电机组是将风能转化为电能的一种装置，如图1所示，一般由机舱100、塔筒101和风轮102组成，为了实现机组的电能传输和自动控制，必须通过动力电缆和控制电缆连接位于机舱100和塔筒101底部的相关设备。其中，连接机舱发电机和塔基变流器/变压器/开关柜的动力电缆规格最大数目最多。为了实现机组的偏航运动(旋转机舱，以使风轮正面朝向来风方向)，从机舱连至塔基的电缆，不能完全固定，必须有一段自由悬垂的扭转段电缆103可以随机组偏航一起做扭转运动，扭转后的状态如图2所示；同时，随着电缆逐渐被扭转成螺旋状，该段电缆的底部必定会被提升，为了避免电缆被绷紧甚至拉断，扭转段电缆103底部必须要形成U型弯曲段104，随着机组不断偏航，U型弯曲段104的底部不断升高，直至机组偏航至设定的极限位置，随后机组反转回初始位置，扭转段电缆103才逐渐回复。

在机组工作过程中，若不采取相关保护措施，扭转段电缆将会被扭成一束。电缆散热条件将急剧恶化，不仅会加速电缆绝缘层及护套层的热老化，使其物理机械性能下降；也将降低该段电缆的许用载流，使电缆存在超载的可能。同时，随着间距减小，电缆间的电磁影响也会加大。

为解决上述问题，必须要设计保护装置来分隔电缆，保证电缆间的间隙。专利US20100247326A1/EP2352919A1/CN101939538A公开了一种塔架布线方式，利用多个定位板来起到电缆分隔的作用。各定位板通过悬挂装置依次悬挂在机舱底部。扭转段电缆穿过定位板上的电缆通孔；偏航时，定位板也将随电缆一起转动，保证了机组运行过程中电缆间的间隙。但是，定位板与电缆间没有固定措施：当机组偏航时，电缆不仅有转动还会有提升，而定位板不可能完全同步地上下移动，这必定会造成电缆与定位板在电缆孔处相互的摩擦；机组并网发电时，将不间断的振动，也会使两者不停的发生碰撞、摩擦；这都将加速电缆的损坏，一旦电缆护套完全破损，即需要停机进行电缆更换，极大地增加机组维护成本。

为了避免电缆与(活动式)分隔装置间的相互摩擦与碰撞，先后出现了一些固定式分隔装置，即将电缆与分隔装置进行有效固定。专利CN202280948U公布了一种电缆固定装置来起到电缆分隔的作用，该装置包括外圈构件和内圈构件，外圈构件内壁和内圈构件外壁上有对应的半圆凹槽，两个凹槽即组成了电缆孔，将电缆放置在其中后，即可通过螺栓缩小内外圈构件间的间隙，从而夹紧电缆，将该装置固定在电缆上。在扭转段电缆上，每隔一段距离安装一个固定装置。机组偏航时，各固定装置将随电缆一起转动，从而确保了电缆间的间隙；同时，由于电缆与固定装置通过螺栓进行了固定，两者之间不再会有相互摩擦与碰撞，虽然避免了电缆与分隔装置的碰撞与摩擦，但将分隔装置固定在电缆上后，其下方的所有电缆就重量而言，将会形成一个整体；而扭转段电缆数目一般较多，不仅各电缆规格与分布不相同，其与分隔装置的紧固程度也不可能完全相同。机组偏航时，各电缆的扭转程度、提升程度都会有所不同；固定式分隔装置下方电缆的总重，将不会均匀地分散到上方电缆，必定会使局部几根电缆上产生更大的拉力，加速电缆损坏。同时，固定装置的重量将会承载在电缆上，虽然该类装置普遍采用尼龙、橡胶或塑料等密度相对较小的高分子材料制作，但随着机组向大功率方向发展，机组电缆规格与数目都会增加，为保证合理的间隙，固定装置的尺寸与重量也会相应增加，其自重对电缆的影响也会逐渐增大。

上述两类技术，还存在同一问题：扭转段电缆一般自由悬挂在机组顶段塔筒中心，由于电缆自重作用，电缆自下而上所受到的拉力将会逐渐增大，这将导致扭转段电缆的扭转刚度分布不均；偏航过程中，整个扭转段电缆的扭转程度也会成不均匀分布，底部电缆扭转的程度将会明显超过顶部电缆，扭转产生的损伤也更大。两类分隔装置都仅仅能起到电缆分隔的作用，并不能改善扭转的不均匀度。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，公开了一种带限位功能的风力发电机组扭缆保护装置，其要解决的技术问题在于：一方面，该装置将扭转段电缆与扭揽环(分隔装置)之间固定连接，避免电缆受到分隔装置的摩擦被磨损，另一方面，通过悬挂构件将分隔装置悬挂，避免扭转段电缆在扭转过程中可能的受力不均，以及因承载分隔装置的重量而加速破坏。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种带限位功能的风力发电机组扭缆保护装置，包括：

-扭揽环，沿扭转段电缆上下等间距设置；