專利名稱：開關(guān)設(shè)備、尤其地用于離岸風(fēng)能設(shè)備的開關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中壓開關(guān)設(shè)備，尤其為用于實現(xiàn)用于離岸風(fēng)能設(shè)備(Offshore-Windenergieanlage,也稱為海上風(fēng)能設(shè)備)的負(fù)荷隔離(Lasttrennung)的中壓開關(guān)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在至今為止的離岸風(fēng)力田(Windpark)中，常常通過簡單的海底電纜(Seekabel)使單個的風(fēng)能設(shè)備相互連接。這具有的缺點為，不可分離在大的風(fēng)力田的單個的設(shè)備之間的中壓電網(wǎng)之內(nèi)單個的電纜區(qū)段(Kabelstrecke)。通過在每個風(fēng)能設(shè)備中應(yīng)用負(fù)荷隔離器(Lasttrenner)可實現(xiàn),可將單個的風(fēng)能設(shè)備與中壓電網(wǎng)分離。此外，風(fēng)能設(shè)備通常具有功率開關(guān)(Leistungsschalter),以用于控制風(fēng)能設(shè)備到中壓電網(wǎng)中的能量供應(yīng)。這種類型的開關(guān)設(shè)備(中壓開關(guān)設(shè)備)通常設(shè)置在金屬箱或罩殼中，其氣體密封·地封閉負(fù)荷隔離器和功率開關(guān)。例如，在故障情況中，在這種中壓開關(guān)設(shè)備中可形成故障電弧，其加熱絕緣氣體并且導(dǎo)致高的溫度和高的壓力。其中，產(chǎn)生故障電弧的原因可為絕緣失效、過壓或人員的誤操作。故障電弧以及由此產(chǎn)生的熱的、可能有毒的氣體表現(xiàn)為對于停留在開關(guān)設(shè)備的周圍的人員的、以及對于開關(guān)設(shè)備自身的高的風(fēng)險。雖然，金屬封裝的開關(guān)設(shè)備可抵抗數(shù)百mbar的過壓。但是，較高的內(nèi)壓可導(dǎo)致?lián)p壞。出于這些原因，這種類型的中壓開關(guān)設(shè)備需要這樣的可能性，即，從罩殼的內(nèi)部中將壓力卸載到開關(guān)設(shè)備的周圍環(huán)境中。為此，通常在開關(guān)設(shè)備的金屬箱或罩殼中設(shè)置安全隔板(Berstscheibe)、泄壓閥(Druckentlastungsklappe)或類似者以及如有可能吸收裝置(Absorbereinrichtung),其位于罩殼的側(cè)向的或后部的(riickwjirtig)罩殼壁中或位于罩殼的上側(cè)處。如果在風(fēng)力設(shè)備(Windkraftanlage,也稱為風(fēng)力潤輪機(jī))中應(yīng)用這種類型的中壓開關(guān)設(shè)備，至今為止已知兩種進(jìn)行壓力卸載的可能性。在第一種情況中，將壓力通過中壓開關(guān)設(shè)備卸載到風(fēng)力設(shè)備的塔筒的內(nèi)部中。由此，可使位于塔筒內(nèi)部中的人員有危險，并且在故障電弧情況(SUrlichtbogenfall)之后通常必須凈化塔筒內(nèi)部，以移除可能有毒的分解產(chǎn)物的殘留物。如果在該處存在其它設(shè)備并且這些設(shè)備未氣體密封地與塔筒內(nèi)部的環(huán)境隔開，在故障電弧情況中產(chǎn)生的氣體和分解產(chǎn)物同樣分布在這些設(shè)備中，從而引起附加的凈化成本。根據(jù)在塔筒的內(nèi)部中的環(huán)境的污染度，此外可為必要的是，僅僅在穿著防護(hù)服的情況下才允許人員進(jìn)入塔筒，這表示用于重新運(yùn)行的附加的成本。另一用于壓力卸載的可能性在于，在通道中收集在故障電弧情況中產(chǎn)生的氣體和分解產(chǎn)物，并且之后將其穿過風(fēng)能設(shè)備的塔筒的外壁引導(dǎo)到外部的環(huán)境中。然而，在塔筒的外壁中的孔代表結(jié)構(gòu)的不期望的機(jī)械減弱。此外困難在于，將在塔筒周圍環(huán)境中的外部氣候(Aufienklima)與塔筒的內(nèi)部空間或與開關(guān)設(shè)備的罩殼的內(nèi)部隔尚。尤其地，主要在壓力卸載裝置處通過濕氣的滲入產(chǎn)生該問題，該壓力卸載裝置形成在外部氣候和開關(guān)設(shè)備的罩殼的內(nèi)部空間之間的分隔器。由此，在離岸風(fēng)能設(shè)備中該壓力卸載裝置持續(xù)地暴露在侵蝕性的海洋氣候中，從而壓力卸載裝置的構(gòu)件有腐蝕風(fēng)險。例如，從文件EP O 620 626 Al中已知用于中壓開關(guān)設(shè)備的開關(guān)室組件(Schaltzellenanordnung),在其中，在室的一個中出現(xiàn)干擾時在覆蓋側(cè)可通過可擺動地支承的壓力卸載閥激活壓力卸載，以使得將在壓力下產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出到開關(guān)設(shè)備的周圍環(huán)境中。同樣，從出版物US 7，054，143 B2中已知一種中壓開關(guān)設(shè)備，在其中通過在覆蓋側(cè)安置在開關(guān)設(shè)備的罩殼處的導(dǎo)出通道導(dǎo)出處于壓力下的氣體。從出版物W098/19377中已知一種中壓開關(guān)設(shè)備，在其中設(shè)置用于故障電弧的吸收裝置，其中，吸收裝置實施在中壓開關(guān)設(shè)備的后側(cè)的和/或側(cè)向的區(qū)域中，以用于導(dǎo)出處于壓力下的氣體或分解產(chǎn)物。 此外，從出版物EP I 477 668 Al中已知，風(fēng)力渦輪功率模塊布置在風(fēng)能設(shè)備的塔筒中，其中，風(fēng)力渦輪功率模塊布置在塔筒的基座上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為，設(shè)置風(fēng)能設(shè)備、尤其地帶有開關(guān)設(shè)備的離岸風(fēng)能設(shè)備，在其中進(jìn)行壓力卸載并且避免在出現(xiàn)電弧的情況中氣體和分解產(chǎn)物保留在封閉的環(huán)境的內(nèi)部中，并且此外不減弱外罩(Aufienhiille)的結(jié)構(gòu)。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求I的風(fēng)能設(shè)備實現(xiàn)。在從屬的權(quán)利要求中給出其它有利的設(shè)計方案。本發(fā)明涉及一種用于提供電能的風(fēng)能設(shè)備。該風(fēng)能設(shè)備包括
-帶有塔筒內(nèi)部空間的塔筒；
-用于切換電流的開關(guān)設(shè)備，尤其地中壓開關(guān)設(shè)備，其中，開關(guān)設(shè)備布置在塔筒內(nèi)部空間中的罩殼中；
-與塔筒內(nèi)部空間分離的導(dǎo)出腔；
-壓力卸載裝置，其連接在罩殼的內(nèi)部和導(dǎo)出腔之間，以用于在開關(guān)設(shè)備的罩殼的內(nèi)部和導(dǎo)出腔之間存在壓力差時激活，從而可將過壓釋放(abbauen)到導(dǎo)出腔中。以上風(fēng)能設(shè)備的想法在于，通過將例如在出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的氣體和分解產(chǎn)物導(dǎo)出到導(dǎo)出腔中而設(shè)置開關(guān)設(shè)備的壓力卸載。導(dǎo)出腔基本上與開關(guān)設(shè)備位于其中的塔筒內(nèi)部空間分隔，并且優(yōu)選地具有足夠大的體積以用于容納處于壓力下的氣體。由此可實現(xiàn)，可避免將氣體導(dǎo)出到塔筒內(nèi)部空間中，從而不會通過常常有毒的氣體損害布置在該處的其它裝置或位于該處的人員。此外，以上風(fēng)能設(shè)備具有的優(yōu)點為，可取消穿過塔筒的外壁的壓力卸載通道，其可損害外壁的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，開關(guān)設(shè)備可設(shè)有用于消除通過切換電流引起的電弧的裝置。根據(jù)一種實施形式，可通過分隔底部限制塔筒內(nèi)部空間，其中，通過分隔底部和基座的內(nèi)部體積限定導(dǎo)出腔，其中塔筒被安放在基座上。尤其地，壓力卸載裝置可在這樣的區(qū)域中布置在分隔底部(Trennboden)中，SP，開關(guān)設(shè)備的罩殼布置在該區(qū)域之上。此外可設(shè)置成，開關(guān)設(shè)備具有多個開關(guān)裝置，開關(guān)裝置布置在相應(yīng)的電纜聯(lián)接空間(Kabelanschlussraum)之上,其中，開關(guān)設(shè)備的罩殼借助于框架與分隔底部的區(qū)域相連接，其中，框架形成氣體導(dǎo)出通道，以用于將被引導(dǎo)穿過電纜聯(lián)接空間的氣體和/或分解產(chǎn)物輸送到壓力卸載裝置處。根據(jù)一種實施形式，壓力卸載裝置可具有封閉板，以用于封閉孔，其中，通過保持元件保持封閉板，保持元件在預(yù)定的斷裂負(fù)荷時屈服(nachgeben)，由此封閉板使孔暢通(freigeben)。此外，封閉板可通過接地導(dǎo)體與孔設(shè)置在其中的框架相連接。此外，導(dǎo)出腔的體積可為罩殼的體積的至少10倍。 根據(jù)一個方面，風(fēng)能設(shè)備可構(gòu)造成離岸風(fēng)能設(shè)備。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)解釋優(yōu)選的實施形式。其中
圖I顯示了離岸風(fēng)能設(shè)備的示意性的圖示以及基部區(qū)域的截面圖，中壓開關(guān)設(shè)備設(shè)置在該基礎(chǔ)區(qū)域中；
圖2以前視圖顯示了風(fēng)能設(shè)備的內(nèi)部空間的區(qū)域的詳細(xì)的圖示，開關(guān)設(shè)備布置在該區(qū)域中；
圖3以側(cè)視圖顯示了風(fēng)能設(shè)備的內(nèi)部空間的區(qū)域的詳細(xì)的圖示，開關(guān)設(shè)備布置在該區(qū)域中；
圖4顯示了在分隔底部的平面中的截面圖，該分隔底部將風(fēng)能設(shè)備的塔筒的內(nèi)部空間與導(dǎo)出區(qū)域相互分隔；
圖5a-5b顯示了用于使用在圖1-4的組件中的壓力卸載板的不同的視圖。
具體實施例方式在圖I至4中示出了離岸風(fēng)能設(shè)備I的不同的視圖。風(fēng)能設(shè)備I包括基座2，基本上向上逐漸變細(xì)的、柱形的塔筒3被安放在基座2上。在塔筒3的與基座2相對的上端部處布置有可繞柱形的塔筒3的垂直的軸線運(yùn)動的發(fā)電機(jī)頭部4，在發(fā)電機(jī)頭部4處布置有多葉的風(fēng)輪5。風(fēng)能設(shè)備I的基座被夯入(einrammen)、引入或安放到海底中，并且在高度上伸出超過海平面幾米、例如6至7米。基座2可由鋼或抗水的混凝土或類似者制成。塔筒3固定地且相對于水密封地連接在伸出超過海平面的基座2上，并且基本上表示基座2在垂直方向上的延長?；?可具有空腔，該空腔在其上側(cè)處通過分隔底部6封閉。同時，分隔底部6用作用于塔筒3的塔筒內(nèi)部空間17的底部封閉部。在分隔底部6上布置有中壓設(shè)備7，其具有負(fù)荷開關(guān)以用于切換通過發(fā)電機(jī)頭部4產(chǎn)生的電能、用于轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電流并且此外用于控制電能。此外，中壓開關(guān)設(shè)備可設(shè)有負(fù)荷隔離器，其使以下成為可能，即例如在故障的情況中或在維護(hù)時分離出作為在多個風(fēng)能設(shè)備之間的連接部的單個的電纜區(qū)段，而不必將正在運(yùn)行的風(fēng)能設(shè)備與使風(fēng)力田的風(fēng)能設(shè)備相互連接的中壓電網(wǎng)分離。在負(fù)荷下切換負(fù)荷開關(guān)時，通常出現(xiàn)電弧，在所謂的電弧腔中消滅該電弧。例如，通過氣體、壓縮空氣或液體消滅電弧。在故障時，在中壓設(shè)備7中可激活負(fù)荷開關(guān)，從而形成所謂的故障電弧。該故障電弧引起高的溫度并且與為了滅弧而設(shè)置的氣體或液體相結(jié)合導(dǎo)致有毒的或有害的氣體或分解產(chǎn)物。通過化學(xué)還原并且通過加熱在中壓設(shè)備7的罩殼的內(nèi)部中的氣體，在該處導(dǎo)致高壓。中壓設(shè)備7自身具有罩殼,基本上氣體密封地將罩殼內(nèi)部與中壓設(shè)備7的環(huán)境分隔或使罩殼內(nèi)部相對于中壓設(shè)備7的環(huán)境密封。在出現(xiàn)故障電弧時產(chǎn)生的有毒的或有害的氣體或分解產(chǎn)物在罩殼的內(nèi)部中產(chǎn)生提高的壓力。必須消除該過壓，以用于一方面保護(hù)中壓設(shè)備7的罩殼不受損害并且另一方面使接近中壓設(shè)備7成為可能，從而可采取這樣的措施，即在故障電弧情況之后使中壓設(shè)備7再次運(yùn)行。為了導(dǎo)出有毒的或有害的氣體或分解產(chǎn)物，設(shè)置壓力卸載裝置9。如此設(shè)計壓力卸載裝置9，即當(dāng)在中壓開關(guān)設(shè)備7的罩殼的內(nèi)部中出現(xiàn)過壓時將該過壓導(dǎo)出到與塔筒內(nèi)部空間17分隔的或分開的導(dǎo)出腔16中。例如,可利用基座2和分隔底部6在塔筒內(nèi)部空間17之下形成這種導(dǎo)出腔16。與中壓開關(guān)設(shè)備7的罩殼內(nèi)部的體積相比，如此形成的導(dǎo)出腔16通常具有大的體積(例如，10倍或更大的體積)和足夠的壁厚，從而可容納在中壓設(shè)備 7中形成的氣體和分解產(chǎn)物以及提高的壓力。在離岸風(fēng)能設(shè)備中，由于基座2超過海平面6至7米的高度及其約4m的直徑，在基座2中形成的導(dǎo)出腔16具有足夠的體積，以用于容納來自中壓開關(guān)設(shè)備7的罩殼內(nèi)部的處于壓力下的氣體。此外，利用鋼管形成基座2或基座2構(gòu)造成帶有大的壁厚的混凝土基座，其可無問題地承受產(chǎn)生的壓力。此外，通常不使用該導(dǎo)出腔16并且對于人員來說不可接近導(dǎo)出腔16，并且此外導(dǎo)出腔16不具有其它可由導(dǎo)入的氣體損害的裝置。中壓設(shè)備7通常具有這樣的結(jié)構(gòu)，即在其中在電纜聯(lián)接空間12之上設(shè)置帶有負(fù)荷開關(guān)和滅弧腔的相應(yīng)的開關(guān)裝置11。如果在故障電弧情況中通過材料的蒸發(fā)并通過加熱效應(yīng)產(chǎn)生帶有過壓的有害的氣體和分解產(chǎn)物，則可通過電纜聯(lián)接空間12將該氣體和分解產(chǎn)物導(dǎo)出到中壓開關(guān)設(shè)備7的底部?？稍O(shè)置氣體密封地布置在分隔底部6上的底架13，其基本上可具有中壓開關(guān)設(shè)備7的罩殼的橫截面積。將罩殼氣體密封地安放到底架13上,從而底架13可容納引導(dǎo)通過電纜聯(lián)接空間12和設(shè)置在其下端部處的連接孔15的氣體，并且由此形成用于從多個開關(guān)裝置11中待導(dǎo)出的氣體的氣體導(dǎo)出通道14。底架13布置在分隔底部6中的壓力卸載裝置9之上，從而在故障情況中在氣體導(dǎo)出通道14中存在的過壓加載并且如有可能激活壓力卸載裝置9。代替將氣體和分解產(chǎn)物通過電纜聯(lián)接空間12和如有可能通過氣體導(dǎo)出通道14引導(dǎo)到壓力卸載裝置9，也可在罩殼的內(nèi)部空間(在其中設(shè)置開關(guān)裝置)和壓力卸載裝置9之間設(shè)置相應(yīng)的氣體管路。該氣體管路可將在罩殼的側(cè)壁中或上側(cè)上的孔和壓力卸載裝置9相互連接。例如，壓力卸載裝置9可包括安全隔板或壓力卸載閥。安全隔板為這樣的盤，即其在未激活的狀態(tài)中氣體密封地將中壓開關(guān)設(shè)備7的罩殼內(nèi)部的體積與在基座中的導(dǎo)出腔16的體積相互分隔，并且其在超過在體積空間之間的相應(yīng)于限定的激活壓力的壓力差時破碎。壓力卸載閥為固定的、常?？蓴[動地安裝的閥，其封閉在體積空間之間的孔。通過激活機(jī)構(gòu)將閥保持在關(guān)閉的位置中。如此設(shè)計激活機(jī)構(gòu)，即，一旦相應(yīng)于限定的激活壓力的壓力差超過預(yù)定的閾值時，激活機(jī)構(gòu)釋放閥。
在圖5a和5b中示出了另一用于構(gòu)造壓力卸載裝置9的可能性。圖5a至5c的壓力卸載裝置9顯示了基本上盤形的框架91，其帶有中心孔92，封閉板93固定在中心孔92中。借助于合適的保持元件94 (例如螺栓或插拔連接件)將封閉板93固定在框架91處，其表示理論斷裂部位。如此構(gòu)造保持元件94，即其在一定的力時屈服并且由此封閉板93從框架處松開并且形成孔，處于壓力下的氣體和分解產(chǎn)物可通過該孔漏出。當(dāng)壓力差作用到封閉板93上時,產(chǎn)生該一定的力。這種構(gòu)造方案具有的優(yōu)點為，不損壞框架91和封閉板93，從而僅僅需要新的保持元件94以用于使壓力卸載裝置9重新運(yùn)行，利用保持元件94將封閉板93固定在框架處。通過選擇保持元件94，可通過選擇保持元件94的相應(yīng)的斷裂負(fù)荷而選擇激活壓力。在框架91和封閉板93之間可以合適的方式設(shè)置接地電纜95，例如通過螺栓連接件將接地電纜95固定在封閉板93以及框架91處。由此，在激活壓力卸載裝置9時，除了使封閉板93接地，接地電纜95可防止，封閉板93完全地從框架91松開并且必須高成本地從導(dǎo)出腔16中收回(bergen)封閉板93。 參考標(biāo)號列表 I風(fēng)能設(shè)備
2基座 3塔筒
4發(fā)電機(jī)頭部 5風(fēng)力渦輪 6分隔底部 7中壓開關(guān)設(shè)備 9壓力卸載裝置 11開關(guān)裝置
12電纜聯(lián)接空間 13底架
14氣體導(dǎo)出通道 15連接孔 16導(dǎo)出腔 17塔筒內(nèi)部空間 91框架 92孔 93封閉板 94保持元件 95接地電纜
權(quán)利要求
1.一種用于提供電能的風(fēng)能設(shè)備(I)，其包括 -帶有塔筒內(nèi)部空間(17)的塔筒(3)； -用于切換電流的開關(guān)設(shè)備(7)，尤其為中壓開關(guān)設(shè)備，其中，所述開關(guān)設(shè)備(7)布置在所述塔筒內(nèi)部空間(17)中的罩殼中； -與所述塔筒內(nèi)部空間(7)分離的導(dǎo)出腔(16)； -壓力卸載裝置(9)，其連接在所述罩殼的內(nèi)部和所述導(dǎo)出腔(16)之間，以用于在所述開關(guān)設(shè)備(7)的罩殼的內(nèi)部和所述導(dǎo)出腔(16)之間存在壓力差時激活，從而可將過壓釋放到所述導(dǎo)出腔(16)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，其特征在于，所述開關(guān)設(shè)備(16)設(shè)有用于消除通過切換所述電流引起的電弧的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，其特征在于，通過分隔底部限制所述塔筒內(nèi)部空間(17)，其中，通過所述分隔底部(6)和所述基座(2)的內(nèi)部體積限定所述導(dǎo)出腔(2)，其中所述塔筒(3)安放在所述基座(2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，其特征在于，所述壓力卸載裝置(9)在這樣的區(qū)域中布置在所述分隔底部(6)中，即所述開關(guān)設(shè)備(7)的罩殼布置在所述區(qū)域之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，其特征在于，所述開關(guān)設(shè)備(7)具有多個開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置布置在相應(yīng)的電纜聯(lián)接空間(12)之上，其中，所述開關(guān)設(shè)備(7)的罩殼借助于框架與所述分隔底部￠)的區(qū)域相連接，其中，所述框架形成氣體導(dǎo)出通道(14)，以用于將被引導(dǎo)穿過所述電纜聯(lián)接空間(12)的氣體和/或分解產(chǎn)物輸送到所述壓力卸載裝置(9)處。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，其特征在于，所述壓力卸載裝置(9)具有封閉板(93)，以用于封閉孔(92)，其中，通過保持元件(94)保持所述封閉板(93)，所述保持元件(94)在預(yù)定的斷裂負(fù)荷時屈服，由此所述封閉板(93)使所述孔暢通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，其特征在于，所述封閉板(93)通過接地導(dǎo)體(95)與框架(92)相連接，所述孔(93)設(shè)置在所述框架(92)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，其特征在于，所述導(dǎo)出腔(16)的體積為所述罩殼的體積的至少10倍。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)能設(shè)備(I)，所述風(fēng)能設(shè)備(I)構(gòu)造成離岸風(fēng)能設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提供電能的風(fēng)能設(shè)備(1)，其包括帶有塔筒內(nèi)部空間(17)的塔筒(3)；用于切換電流的開關(guān)設(shè)備(7)、尤其地中壓開關(guān)設(shè)備，其中，開關(guān)設(shè)備(7)布置在塔筒內(nèi)部空間(17)中的罩殼中；與塔筒內(nèi)部空間(7)分離的導(dǎo)出腔(16)；壓力卸載裝置(9)，其連接在罩殼的內(nèi)部和導(dǎo)出腔(16)之間，以用于在開關(guān)設(shè)備(7)的罩殼的內(nèi)部和導(dǎo)出腔(16)之間存在壓力差時激活，從而可將過壓釋放到導(dǎo)出腔(16)中。
文檔編號F03D11/00GK102725524SQ201180008329
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者M.貝克, S.肯普費(fèi)爾 申請人:Abb 技術(shù)有限公司