BRPI0519480B1 - Electrical component with refrigeration circuit for underwater operation - Google Patents

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BRPI0519480B1
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Findeisen Jörg
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Abstract

componente elétrico com circuito de refrigeração para a operação subaquática. a presente invenção refere-se a um componente elétrico com condutos de enrolamento, especialmente um transformador, abrangendo um circuito de refrigeração com uma unidade de troca de calor. de acordo com a invenção, os elementos de refrigeração da unidade de troca de calor podem ser envoltos pela corrente de um primeiro líquido e possibilitam assim a troca do calor resultante durante a operação do componente elétrico, o componente elétrico de acordo com a invenção é concebido especialmente para aplicações offshore, sendo que o componente elétrico fica disposto em planos distintos de uma plataforma e, assim, requer apenas uma pequena demanda de espaço.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPONENTE ELÉTRICO COM CIRCUITO DE REFRIGERAÇÃO PARA A OPERAÇÃO SUBAQUÁTICA**.
[001] A presente invenção refere-se a um componente elétrico e/ou eletrônico, especialmente um transformador, abrangendo um circuito de refrigeração com uma unidade de troca de calor. Além disso, a invenção abrange a ligação de tais componentes em plataformas offshore, bem como a configuração de tais plataformas.
[002] A exiguidade de locais de instalação no interior bem como as elevadas velocidades do vento no mar fazer do aproveitamento de energia eólica em offshore uma alternativa economicamente interessante em comparação com a instalação onshore de instalações de energia eólica. Estações de transformação a serem erigidas no que concerne ao mar constituem um item essencial de custo na ligação da rede de um parque eólico offshore, [003] Os componentes elétricos empregados, como por exemplo, transformadores, retifica dores e conectores, ou devem ser montados e operados, segundo o estado atual da técnica, em um plano de plataforma que se encontra acima da água, ou instalados dentro de segmentos encapsulados, como por exemplo a torre de uma instalação de energia eólica. Assim é que a DE 103 13 036 A1 descreve um processo para a montagem de uma instalação de energia eólica. O módulo de potência na invenção é especial mente um transformador, que apresenta um suporte, que assenta sobre o fundamento da instalação de energia eólica e é em seguida completa mente encerrada pela torre da instalação de energia eólica.
[004] A desvantagem nessa invenção é, contudo, que a energia térmica resultante devido à operação do transformador ascende descontroladamente para dentro da torre da instalação de energia eólica e não é especifica mente descarregada pelo transformador. Uma eficaz e uniforme descarga de calor do transformador não é garantida com essa invenção.
[005] Além disso, dessa maneira, só é possível a instalação de componentes elétricos, cujas dimensões se situem nitidamente aquém do diâmetro da torre. A disposição dos componentes elétricos bem acima da superfície do mar é há muito conhecida do estado atual da técnica.
[006] Pressuposto da elevada modalidade de construção de plataformas offshore é que para a projeção das plataformas necessárias na região de offshore seja tomada como base de cálculo para a construção a assim chamada onda do século, que corresponde â máxima onda de maré alta possível dos últimos cem anos na respectiva região. Com base nessas condições construtivas, secundários são os componentes elétricos, como transformadores, e outros componentes de uma estação de transformação em alto mar, dispostos nitidamente acima do nível de água para proteção contra a destruição por uma onda do século em planos de plataforma, o que está associado a custos consideráveis para a montagem e operação das plataformas. Devido às grandes alturas acima do nível do mar das plataformas assim construídas devem ser satisfeitas exigências de estabilidade muito altas pela construção e pelos materiais da plataforma empregados. Bases para instalações de energia eólica são conhecidas, por exemplo, da DE10310708A1 e requerem um elevado dispêndio de construção.
[007] Ademais, é estado atual da técnica que a energia térmica a ser descarregada seja descarregada por radiadores e ventiladores adicionais, sendo que os radiadores e ventiladores ficam dispostos lado a lado na parede da caldeira do transformador. Para uma suficiente descarga de calor é necessária a disposição em grande área de uma pluralidade de radiadores na parede da caldeira do transformador. Nesses radiadores são dispostos ventiladores para ventilação vertical ou horizontal da parede da caldeira do transformador e aumentam, assim, o volume de construção requerido pelo transformador. O emprego de ventiladores requer igualmente a montagem de instalações e circuitos adicionais para disponibílização da tensão operacional e controle dos ventiladores. Para tanto deve ser disponibilizado espaço adicional nas proximidade imediatas do transformador. O consumo de energia dos ventiladores produz igualmente custos. O controle dos ventiladores deve ser disposto em armários de distribuição especiais com dispositivos de conexão. No transformador devem ser dispostos, com emprego de ventiladores, conectores de proteção do motor bem como aparelhos de monitoramento para segurança e controle, os quais geram custos de montagem e operação pardalmente elevados. Além disso, é necessária uma ligação elétrica entre o armário de distribuição de ventiladores e os ventiladores, que deve ser amplamente segura em correspondência às condições ambientais na operação offshore. O armário de controle de ventiladores e os próprios ventiladores requerem, além disso, inspeções e manutenções regulares, o que está associado a consideráveis custos especialmente em instalações offshore. Ademais, em função da estação do ano e do tempo na região offshore nem sempre trabalhos de inspeção e manutenção podem ser realizados por pessoal no próprio local.
[008] Alternativamente, do estado atual da técnica é conhecido um transformador subaquático, como por exemplo, da DE 101 27 276 A1, que é concebido para uma operação abaixo do nível do mar. Para a operação de um transformador subaquático em gerai não é necessária uma plataforma acima da superfície do mar. Mas é desvantajoso nos transformadores subaquáticos convencionais que estes transformadores subaquáticos não apresentem uma específica descarga de calor e, por isso, sejam dimensionados maiores do que seria propriamente necessário.
[009] Tais transformadores subaquáticos requerem, ademais, dispendiosos meios para garantia do equilíbrio da pressão quando de oscilações, termicamente condicionadas, de volume do meio de refrigeração e/ou isolamento.
[0010] Um outro transformador subaquático, que apresenta um segundo recipiente, que abraça completamente o primeiro recipiente e é equipado com buchas de cabo estanques à pressão, é descrito na EP1082736B1. Essa concepção tampouco é prevista para o emprego de pequenos transformadores de distribuição em profundidades extremas, não soluciona os problemas mencionados nem garante uma refrigeração eficaz.
[0011] Constituí objetivo da presente invenção, portanto, disponibilizar um componente etétrico e/ou eletrônico que requeira pouca manutenção, que possibilite uma efetiva descarga de calor quando da operação em alto mar e garanta então, simultaneamente, pequenas dimensões do componente elétrico e/ou eletrônico, Além disso, constitui objeto da invenção configurar uma usina de transformação offshore nitidamente mais econômica frente ao estado atual da técnica.
[0012] A seguir, nos termos da invenção, entende-se por um componente elétrico um componente elétrico e/ou eletrônico ou uma combinação de correspondentes componentes.
[0013] A designação transformador é empregada em substituição a componentes elétricos.
[0014] É previsto que o ao menos um elemento de refrigeração da unidade de troca de calor possa ser envolto pela corrente de um primeiro liquido, especialmente água do mar, sendo que a distância entre os elementos de refrigeração e as dimensões dos elementos de refrigeração devem ser selecionadas de tal maneira que resulte uma corrente circulante turbulenta do primeiro líquido em torno dos elementos de refrigeração. Em função da viscosidade do primeiro líquido selecio- nado são selecionadas as dimensões dos elementos de refrigeração e das respectivas distâncias. Graças a essa disposição pode ser assegurada uma efetiva descarga de calor resultante durante a operação do componente elétrico, pois pela corrente turbulenta grandes quantidades de líquido entram em contato com a unidade de troca de calor e absorvem e descarregam rapidamente o calor cedido pela unidade de troca de calor. Com o emprego do componente elétrico na região offshore, a unidade de troca de calor ê disposta sobre um plano de plataforma abaixo da superfície do mar e é assim possibilitada a troca de calor com a água do mar presente como primeiro líquido. As temperaturas médias da água do mar se situam por exemplo no Mar do Norte e no Mar Báltico em no máximo 20 °C e são portanto destacada-mente apropriadas como redutores de calor para a energia térmica resultante no componente elétrico, que é descarregada à água do mar circundante através da unidade de troca de calor.
[0015] Para garantia de uma elevada vazão do primeiro líquido na unidade de troca de calor, em uma execução preferida do componente elétrico dispositivos condutores de corrente estão dispostos em torno da unidade de troca de calor. Com isso, a água do mar como primeiro líquido é canalizado e dirigido para a unidade de troca de calor. Os dispositivos condutores de corrente são de tal maneira configurados que produzem uma corrente laminar na direção dos elementos de refrigeração, que em seguida, devido às dimensões dos elementos de refrigeração, é convertida em uma corrente turbulenta da água do mar. De outro lado, a forma do dispositivo de condução de corrente, especialmente com montagem localizada nas proximidades da troca de calor, pode ser providenciada de tal maneira que seja direta mente produzida uma corrente turbulenta e, devido às dimensões dos elementos de refrigeração da unidade de troca de calor, em seguida ainda mais reforçada.
[0016] A forma, tamanho e número dos dispositivos condutores de corrente são então selecionados em função das condições ambientais e das velocidades de corrente da água do mar nas proximidades da unidade de troca de calor. Como forma do dispositivo de condução de corrente são preferidas, sobretudo, disposições planas em grande área, que desviam e canalizam as correntes marinhas das distintas direções na direção da unidade de troca de calor. Uma forma a título de exemplo dos dispositivos condutores de corrente é descrita, por exemplo, na DE 10 2004 030 522.6.
[0017] Vantajosa mente, o componente elétrico está estanquemen-te fechado e pode ser completa mente envolto pela corrente de água do mar como primeiro líquido, sendo que a parede externa do componente elétrico apresenta reentrâncias e áreas de distanciamento para aumento da superfície e/ou dos dispositivos condutores de corrente para canalização do primeiro líquido. Pelo aumento da superfície do componente elétrico por meio de áreas de distanciamento e reentrâncias adicionais é assegurada uma eficaz descarga de calor não apenas pelo circuito de refrigeração, mas sim também pela parede externa imediata do componente elétrico. Pela água do mar envolvendo em corrente o transformador, devido ao aumento da área de troca de calor não apenas com relação à unidade de troca de calor, mas sim também com relação a toda a parede externa do transformador, é disponibilizada uma troca de calor tão grande quanto possível e, com isso, uma ótima refrigeração do transformador como componente elétrico.
[0018] Em uma configuração preferida, dentro do circuito de refrigeração circula um segundo líquido, especialmente um óleo de refrigeração, sendo que simultaneamente o circuito de refrigeração está ligado com um recipiente de expansão de líquido acima da superfície do primeiro líquido. O circuito de refrigeração está então unido através de um canal de ligação com o recipiente de expansão de líquido. Graças a essa configuração do componente elétrico é produzida dentro do componente a superpressão vantajosa para a segurança elétrica. Vantajosamente, esse recipiente é utilizado para absorção das oscilações de volume, termicamente condicionadas, do líquido refrigerante e/ou de isolamento do componente e/ou do circuito de refrigeração.
[0019] Simultaneamente, oscilações de pressão dentro do circuito de refrigeração podem ser compensadas pelo recipiente de expansão de líquido.
[0020] Um problema especial é a conexão elétrica sob água. Esse problema é solucionado, em uma outra forma de execução da invenção, pelo fato de que canais de condução cheios com óleo são guiados para a plataforma. Essa execução possibilita uma conexão ou troca segura e sem problemas dos cabos, pois os mesmos são conectados acima da superfície da água. A conexão se faz, vantajosamente, por meio de buchas de conexão de cabos. No exemplo de execução (figuras 2 e 3), o conduto do meio de refrigeração para o recipiente de expansão é combinado com o canal de condução para a ligação elétrica. Abaixo do recipiente de expansão está prevista uma caixa de conexão de cabos.
[0021] Além disso, é possível a utilização dos pilares de apoio da plataforma offshore como canal de cabo (figuras 3 e 5). Em uma forma de execução especial, também esses pilares de apoio podem ser cheios com um líquido isolante e, assim, utilizados como seguro canal de conduto isolado a óleo. Também aí, com emprego de um recipiente de expansão de óleo, é possivel a combinação do conduto de expansão de óleo para o recipiente de expansão situado acima do nível da água com o canal de conduto para a ligação elétrica em um pilar de apoio.
[0022] De preferência, no canal de ligação estão dispostos condutos de ligação elétricos para o componente elétrico, sendo que os con- dutos de ligação são de tal maneira constituídos que não sofrem danos químicos e/ou físicos pelo segundo líquido, por exemplo, graças a um revestimento externo dos condutos de ligação ou à sua seleção de material. O canal de ligação pode assim ser completa mente integrado no circuito de refrigeração e cheio com o segundo líquido, como por exemplo, óleo de refrigeração. Nesse caso, os condutos de ligação elétricos estão integrados no circuito de refrigeração e são guiados no plano da plataforma situado acima da superfície do mar. Sobre esse plano da plataforma se processa, através de peças de contato e buchas de conexão de cabo apropriadas, a conexão elétrica do componente elétrico, que se encontra abaixo da superfície do mar, com os condutos de suprimento de tensão exteriores. Alternativamente, no canal de ligação se estendem dois poços de ligação separados entre si, os quais de um lado preservam os condutos de ligação elétricos e, de outro lado, produzem uma ligação separada entre o recipiente de expansão de liquido e o circuito de refrigeração. Nessa configuração do componente elétrico, os condutos de ligação elétricos não precisam ser especialmente protegidos pelo óleo de refrigeração contra danos químicos e/ou físicos.
[0023] Em uma forma de execução preferida, os componentes do componente elétrico, especial mente a unidade de troca de calor, a conexão externa elétrica e o recipiente de expansão de liquido, estão dispostos em planos distintos de uma plataforma. Os planos da plataforma se encontram em parte abaixo da superfície do mar. Essa disposição possibilita um efetivo aproveitamento de espaço do componente elétrico na plataforma e uma essencial redução do tamanho da plataforma, especial mente em montagens para aplicações offshore. As áreas afetadas pela carga eólica e pela onda do século são acentua-damente reduzidas pela redução do tamanho da plataforma e podem até mesmo ser total mente eliminadas. Resulta assim, igualmente, uma solicitação essencialmente menor dos pilares de apoio da plataforma. Devido à solicitação reduzida da construção estática da plataforma não são necessárias ancoragens dos pilares de apoio no fundo do mar de grandes dimensões, o que evita custos e poluições ambientais do subsolo.
[0024] De preferência, os condutos de ligação elétricos e/ou canais de refrigeração ficam dispostos dentro dos apoios da plataforma, O assentamento de conduto e de canal dentro dos apoios da plataforma permite evitar a disponibüização de um canal de ligação separado entre a unidade de troca de calor disposta abaixo da superfície do mar e o componente elétrico disposto em distintos planos da plataforma e/ou o recipiente de expansão para o liquido refrigerante e/ou isolamento disposto acima da superfície da água. Além disso, os condutos de ligação e canais de refrigeração estão protegidos contra influência exteriores, como por exemplo, corrosão pela água do mar, fortes correntes da água do mar ou carga eólica.
[0025] A invenção será detalhadamente descrita com auxílio dos seguintes desenhos. Mostram: [0026] Figura 1 - uma representação esquemática do componente elétrico de acordo com a invenção acima da superficie do mar sobre uma plataforma;
[0027] Figura 2 - uma representação esquemática do componente elétrico de acordo com a invenção abaixo da superficie do mar com um recipiente de expansão de liquido;
[0028] Figura 3 - uma representação esquemática do componente elétrico de acordo com a invenção disposto na torre de uma instalação de energia eólica offshore abaixo da superficie do mar;
[0029] Figura 4 - uma representação esquemática do componente elétrico de acordo com a invenção abaixo da superfície do mar com dispositivos condutores de corrente de acordo com a invenção;
[0030] Figura 5 - uma representação esquemática da plataforma de acordo com a invenção.
[0031] A figura 1 mostra um transformador de acordo com a invenção como componente 1 elétrico, que fica disposto sobre uma plataforma 15 acima da superfície do mar, sendo que a água do mar define o primeiro líquido 4 nos termos da invenção. O circuito de refrigeração 6a, 6b está unido com uma unidade de troca de calor 2, que fica disposta junto ou abaixo da superfície do primeiro liquido 4 - portanto da superfície do mar. Os elementos de refrigeração 3 da unidade de troca de calor 2 são envoltos em corrente pela água do mar 4 e descarregam eficazmente o calor que se encontra no meio de refrigeração do circuito de refrigeração 6a, 6b. A distância entre os elementos de refrigeração 3 e as dimensões dos elementos de refrigeração 3 relativamente à direção de corrente do primeiro líquido 4 são selecionadas de tal maneira que é produzida uma corrente turbulenta do primeiro líquido 4.
[0032] A figura 2 mostra um transformador 1 de acordo com a invenção, que fica disposto abaixo da superfície da água do mar 4 sobre o plano 10 mais inferior da plataforma 15, sendo que a unidade de troca de calor 2 se encontra igualmente abaixo da superfície da água do mar 4. A compensação de pressão do meio de refrigeração situado no circuito de refrigeração 6a, 6b, aqui um óleo de refrigeração, é garantida por um recipiente de expansão de líquido 7, que fica disposto acima da superfície da água do mar 4. A coluna de líquido no canal de ligação 8 entre o recipiente de expansão de liquido 7 e o transformador 1 produz igualmente uma pressão interna suficiente dentro do componente e de seu circuito de refrigeração 6a, 6b relativamente à pressão ambiente da água do mar 4 exterior. Esse recipiente de expansão é vantajosamente equipado com um desumidificador de ar 13, para impedir a penetração de umidade no líquido refrigerante e/ou isolamento.
Devido à pressão de liquido do primeiro liquido 4 sobre o componente 1 elétrico - e com isso sobre o circuito de refrigeração 6a, 6b - o recipiente de expansão de liquido 7 serve, de um lado, como reservatório ladrão e, de outro lado, ao estabelecimento da necessária pressão interna dentro do circuito de refrigeração 6a, 6b. Além disso, através do canal de ligação 8 entre o transformador 1 e o recipiente de expansão de líquido 7 podem ser guiados os condutos de ligação 9 elétricos para o transformador 1. Na parede externa do transformador 1 estão dispostas reentrâncias e áreas de distanciamento 12, que aumentam a emissão de calor pela área de troca de calor aumentada para a água do mar 4 circundante.
[0033] A figura 2 mostra ainda uma plataforma offshore 15 de acordo com a invenção, sendo que o plano 10a para alojamento de um componente elétrico está disposto abaixo da superfície da água 4. Pela construção da plataforma 15 de acordo com a invenção é possível reduzir o tamanho da plataforma 15 consideravelmente. No estado atual da técnica, até agora são conhecidas apenas plataformas cujos planos ficam dispostos bem acima da superfície da água e, com isso, garantem uma proteção contra a onda do século regionalmente distinta. Pela plataforma 15 de acordo com a invenção componentes elétricos, como por exemplo, componentes 1 elétricos de acordo com a invenção, podem ser dispostos abaixo da superfície da água 4 e ficam assim protegidos contra as influências na superfície da água.
[0034] O exemplo de execução representado mostra uma plataforma offshore para uma usina de transformação, caracterizada pelo fato de que os componentes de grande área e pesados, que são determinantes para o dimensionamento segundo massa, máxima carga eólica e a assim chamada onda do século, especialmente transformadores 1 e retificadores, são dispostos abaixo do nível da água em uma profundidade que se situa ao menos a uma amplitude 21 da onda do século 20 determinada no próprio tocai sob o nível do mar. De acordo com a invenção, os andares de plataforma previstos para o posicionamento dos grupos estruturais 1 da usina de transformação são de tal maneira configurados que são total ou parcialmente permeáveis a meios 4 fluentes. No exemplo de execução, todo o andar subaquático 10a é aberto lateral mente, de modo que contrapõe ás correntes da água do mar apenas uma pequena resistência, a ser considerada quando do dimensionamento, mas simultaneamente possibilita um bom acesso da água do mar aos componentes a serem refrigerados.
[0035] A figura 3 mostra, por sua vez, um transformador 1 de acordo com a invenção, cuja unidade de troca de calor 2 fica disposta abaixo da superfície da água do mar 4 sobre uma plataforma 15 e apresenta um recipiente de expansão de líquido, que fica disposto acima da água do mar 4. A plataforma 15 está disposta na figura 3 na região de torre 14 inferior de uma instalação de energia eólica e não requer pilares adicionais, chegando até à superfície do mar. A estabilidade do segmento de plataforma 10b superior é garantida exclusivamente pela ligação com a torre 14 da instalação de energia eólica. Pela redução do número dos pilares de plataforma atravessando a superfície do mar é ainda mais reduzida a área de incidência da assim chamada onda do século. Como aqui nem a região ativa da onda do século, nem pilares adicionais atingem a região ativa da onda do século e de fortes ventos, são possíveis essenciais economias para a montagem, a fundação e toda a construção da usina de transformação offshore.
[0036] Os dispositivos condutores de corrente 5 na figura 4 podem ser montados ou diretamente no transformador 1 posicionado abaixo da superfície do mar ou nas proximidades imediatas da unidade de troca de calor 2. A fixação dos dispositivos condutores de corrente 5 se dá, nesse caso, diretamente no transformador 1 ou na plataforma 15. Igualmente é possível dispor os dispositivos condutores de corrente 5 fora da plataforma 15 e assim garantir um campo de corrente suficiente para o transformador 1 de acordo com a invenção e para a unidade de troca de calor 2. A forma, tamanho e número dos dispositivos condutores de corrente 5 variam sendo o ambiente e a velocidade de corrente, sendo que ao lado de áreas lisas também podem ser empregados dispositivos condutores de corrente 5 como descritos por exemplo na DE 1Q 2004 030 522.6.
[0037] A figura 5 mostra um exemplo de execução, em que o componente elétrico está disposto na torre (11) de uma instalação de energia eólica de tal maneira que se encontra abaixo do nível da água (4) e fora da torre (11), bem como seu peso é suportado pela fundação da torre da usina eólica. Devido a essa disposição de acordo com a invenção do componente é possível reduzir consideravelmente os custos da plataforma. O componente elétrico é também disposto nesse exemplo de execução de tal maneira abaixo do nível da água (4) que acima do componente é mantida uma distância (22) do nivel do mar <4>, que é maior do que a amplitude (21) da onda do século (20) determinada para o local. Simultaneamente também nesse exemplo de execução é obtida a eficaz refrigeração do componente elétrico já descrita. O suprimento ou transmissão de energia é assegurado por cabos submarinos (representados como linha tracejada na figura 5). As linhas de suprimento elétricas estão então integradas na plataforma, especialmente nos apoios 11.
REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Componente elétrico com circuito de refrigeração para a operação subaquática, compreendendo condutos de enrolamento, abrangendo um circuito de refrigeração (6a, 6b) com uma unidade de troca de calor (2), caracterizado pelo fato de que ao menos um elemento de refrigeração (3) da unidade de troca de calor (2) pode ser envolto pela corrente de um primeiro líquido (4), sendo que as dimensões do elemento de refrigeração (3) e/ou a distância entre dois elementos de refrigeração (3) são selecionadas de tal maneira que resulte uma corrente circulante turbulenta do primeiro líquido (4) em torno do elemento de refrigeração (3),
2. Componente elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispositivos condutores de corrente (5) canalizam o primeiro líquido (4) para a unidade de troca de calor (2) e/ou para o componente elétrico (1).
3. Componente elétrico de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o componente (t) elétrico está estanque mente fechado e pode ser completa mente envolto pela corrente do primeiro liquido (4), sendo que a parede externa do componente elétrico (1) apresenta reentrâncias e áreas de distanciamento (12) para aumento da superfície e/ou dos dispositivos condutores de corrente (5) para canalização do primeiro liquido (4),
4. Componente elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que dentro do circuito de refrigeração (6a, 6b) circula um segundo líquido e o circuito de refrigeração (6a, 6b) está ligado com um recipiente de expansão de líquido (7) acima da superfície do primeiro líquido (4) através de um canal de ligação (8).
5. Componente elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, cheio com um liquido isolante e/ou de refrigera- çâo .caracterizado pelo fato de que esse componente (1) está ligado por um conduto de ligação (8) com um segundo recipiente (7) para o líquido isolante e/ou refrigerante, que fica posicionado acima do nível da água (4) e devido à pressão hidrostática do liquido que se encontra nesse recipiente conduz a uma superpressão no componente elétrico (1) e em sua instalação de refrigeração (2).
6. Componente elétrico de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que no canal de ligação (8) estão dispostos condutos de ligação elétricos (9) para o componente elétrico (1), sendo que os condutos de ligação (9) são de tal maneira constituídos que não sofrem danos químicos e/ou físicos pelo segundo líquido.
7. Componente elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que sobre uma plataforma (15) com ao menos dois planos (10a, 10b) estão dispostas a unidade de troca de calor (2), o componente elétrico {1), a conexão externa elétrica (16) e/ou o recipiente de expansão de líquido (7).
8. Componente elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que os condutos de ligação elétricos (9) e/ou canais de refrigeração (6a, 6b) e/ou o canal de ligação (8) estão dispostos dentro dos apoios (11) da plataforma (15).
9. Componente elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, instalado em uma plataforma offshore para uma usina de transformação, caracterizado pelo fato de que o componente elétrico fica de tal maneira disposto abaixo do nível da água (4) que acima do componente é mantida uma distância (22) do nível do mar (4) que é maior do que a amplitude (21) da onda do século (20) determinada para o local.
10. Componente elétrico de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os andares de plataforma (10a) previs- tos para o posicionamento dos grupos componentes (1) da usina de transformação são de tai maneira configurados que são total ou parcialmente permeáveis a meios (4) em corrente,
11, Componente elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, instalado em uma usina de transformação, caracterizado pelo fato de que a usina de transformação está de tal maneira disposta na torre (11) de uma instalação de energia eólica que se encontra abaixo do nível de água (4) e fora da torre {11), bem como seu peso é suportado pela fundação da torre da usina eólica,
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009017468A1 (de) * 2009-04-03 2010-10-07 Areva Energietechnik Gmbh Kühlsystem für ein elektrisches Umspannwerk insbesondere für eine Windkraftanlage
AU2010259959A1 (en) * 2009-06-11 2012-01-12 Abb Research Ltd. A versatile distribution transformer
DE112010003211B4 (de) 2010-03-22 2018-06-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Modulares Datenzentrum und Betriebsverfahren
EP2402962A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-04 Vetco Gray Controls Limited Transformer
US8305178B2 (en) * 2010-10-22 2012-11-06 Tai-Her Yang Electric equipment in which heat being dissipated through superficial temperature maintaining member and exchanging fluid
AU2011357986B2 (en) 2011-02-04 2015-10-29 Hitachi, Ltd. Wind turbine facility
JP5492832B2 (ja) * 2011-07-25 2014-05-14 株式会社日立産機システム 変圧器及び風力発電システム
DE102012016670B4 (de) * 2012-08-23 2015-04-09 STRABAG OW EVS GmbH Vorrichtung (genannt J-Tube) zum Schutz von Energieübertragungsseekabeln vor äußeren mechanischen Einflüssen an Offshore Plattformen
DK2733265T3 (en) * 2012-11-14 2018-03-12 Siemens Ag Cooling system for a transformer platform
EP2733266B1 (de) * 2012-11-14 2018-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Umspannplattform mit Kühlanlage
JP6081605B2 (ja) * 2013-09-20 2017-02-15 株式会社日立産機システム 洋上風力発電装置およびそれに用いる油入変圧器
DK2863053T3 (en) 2013-10-17 2016-05-17 Siemens Ag One-piece electrical device for connecting an offshore wind turbine with an electric submarine cable and method for mounting it
CN103996498B (zh) * 2014-06-11 2016-08-31 中国能建集团装备有限公司南京技术中心 一种海上变电站主变压器海水冷却系统
KR101551218B1 (ko) * 2014-12-30 2015-09-09 주식회사 태진에프티 해상풍력발전기용 수중 열교환기
DE102015206478A1 (de) * 2015-04-10 2016-10-13 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage mit Flüssigkeitskreislauf und Komponenten dafür
US9844167B2 (en) 2015-06-26 2017-12-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Underwater container cooling via external heat exchanger
US9801313B2 (en) 2015-06-26 2017-10-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Underwater container cooling via integrated heat exchanger
US10283253B2 (en) * 2015-08-29 2019-05-07 Abb Schweiz Ag Transformer system and transformer termination support
DE102016200800B4 (de) * 2016-01-21 2017-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Offshorebauwerk
DE102016218702A1 (de) * 2016-09-28 2018-03-29 Innogy Se Verfahren zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit von Seekabeln zur Energieübertragung sowie Kabeleinführung einer Offshore-Struktur
DE102016125375A1 (de) * 2016-12-22 2018-06-28 Innogy Se Umspannstation, verfahren und vorrichtung für eine umspannstation
WO2018133964A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-26 Siemens Wind Power A/S Standardized platform arrangement of a wind turbine
EP3389088A1 (en) * 2017-04-12 2018-10-17 ABB Schweiz AG Heat exchanging arrangement and subsea electronic system
CN107871598A (zh) * 2017-07-10 2018-04-03 广东合新材料研究院有限公司 电磁线圈液冷系统
CN107545984A (zh) * 2017-09-28 2018-01-05 江苏容源电力设备有限公司 一种防灰挡雨的变压器外壳
NO344439B1 (en) 2018-01-22 2019-12-09 Aker Solutions As Method of installing an offshore transformer assembly
DE102018103555A1 (de) * 2018-02-16 2019-08-22 Innogy Se Bauelementdachkonstruktion einer bauelementvorrichtung einer offshore-umspannstation
EP3881342B1 (en) * 2018-11-14 2023-06-07 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine and method of maintaining a wind turbine
EP3715759A1 (de) * 2019-03-29 2020-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Kühlanlage, anordnung eines kühlers der kühlanlage, reinigungsvorrichtung für den kühler und system mit kühlanlage
DE102019122110A1 (de) * 2019-08-16 2021-02-18 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Schwimmende Windenergieanlage mit integriertem Umspannwerk
NO347378B1 (en) * 2019-09-10 2023-10-02 Aker Solutions As Offshore transformer assembly
CN111403149B (zh) * 2020-03-06 2021-01-15 杭州祥博传热科技股份有限公司 海水浸没式冷却系统
CN112510495B (zh) * 2020-11-16 2023-04-18 浙江江山博奥电气有限公司 一种海上防水防潮安全变电站
CN113314988B (zh) * 2021-04-27 2022-10-18 深圳中广核工程设计有限公司 一种海上换流站冷却系统稳定装置及控制方法
CN114093600B (zh) * 2022-01-19 2022-04-08 江苏天瑞变压器有限公司 一种压力补偿式水下变压器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1539837A (en) * 1919-08-15 1925-06-02 Westinghouse Electric & Mfg Co Transformer cooling system
GB371926A (en) * 1931-01-27 1932-04-27 British Electric Transformer C Improvements in or relating to means for dissipating heat generated in electrical apparatus immersed in liquid
DE1108775B (de) * 1957-12-21 1961-06-15 Siemens Ag Unterflurstationen fuer elektrische Grossgeraete, wie z. B. Transformatoren, Motoren und Generatoren
GB2028003A (en) * 1978-05-25 1980-02-27 Brush Transformers Ltd Liquid filled transformers
US4309734A (en) * 1979-11-05 1982-01-05 Trw Inc. Methods and apparatus for limiting electrical current to a subsea petroleum installation
JP3327142B2 (ja) * 1996-10-29 2002-09-24 三菱電機株式会社 油入電磁誘導機器
DE19805667A1 (de) * 1998-02-12 1999-08-26 Meyer Anlage für ein versorgungssicheres Windenergie-Stromnetzsystem
DE19816483C2 (de) * 1998-04-14 2003-12-11 Aloys Wobben Windenergieanlage
FI108087B (fi) 1998-06-02 2001-11-15 Abb Transmit Oy Muuntaja
ES2231183T3 (es) * 1999-05-07 2005-05-16 Neg Micon A/S Turbina eolica marina con refrigeracion por liquido.
GB2351124B (en) * 1999-06-03 2004-02-04 Anthony Moore A method of constructing, installing and operating a marine power station
NO313068B1 (no) * 2000-11-14 2002-08-05 Abb As Undersjoisk transformator - distribusjonssystem med et forste og et andre kammer
US6568287B2 (en) * 2000-12-29 2003-05-27 Waukesha Electric Systems Oil sampling system and method for electrical power devices
DE10101405A1 (de) * 2001-01-13 2002-07-18 Remmer Briese Off-Shore-Windkraftanlage
DE10127276B4 (de) * 2001-05-28 2004-06-03 Siemens Ag Unterwassertransformator und Verfahren zum Anpassen des Drucks im Außenkessel eines Unterwassertransformators
DE20206234U1 (de) * 2002-04-19 2002-08-08 Gelhard Theresia Schwimmfähige Windkraftanlage
DE10362067B4 (de) * 2003-02-01 2016-09-29 Aloys Wobben Verfahren zur Errichtung einer Windenergieanlage, Windenergieanlage
PL214873B1 (pl) 2003-02-01 2013-09-30 Aloys Wobben Elektrownia wiatrowa oraz sposób wznoszenia elektrowni wiatrowej
DE10308499A1 (de) * 2003-02-26 2004-09-16 Aloys Wobben Offshore-Windenergieanlage

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Publication number Publication date
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