CN101473136A - 用于与电网相连的风轮机及风轮机场的接地系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接到电网的风轮机的接地系统。该风轮机包括至少一个电力系统，例如低或高压电系统和电缆(16)，至少一个控制系统例如SCADA系统和控制电缆(18)，以及/或者至少一个安全系统例如雷电保护系统，其中在该风轮机内为所述系统建立从一个限定的位置(12)到地电势的连接。在其它实施例中，风轮机包括至少两个电力系统，例如雷电保护系统和低或高压电系统，通过至少一个基座接地系统(8)和至少一个导电系统(9)建立地电势，所述基座接地系统包括至少一个部分或完全嵌入风轮机基座(6)中的接地线，所述导电系统从所述风轮机(1)径向延伸入地，其中在风轮机内为所述系统建立从限定的位置到所述地电势的连接。本发明还涉及一种用于风轮机场的接地系统。

Description

用于与电网相连的风轮机及风轮机场的接地系统

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一例如低压或高压电力系统和电缆，至少一个控制系统一例如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。

在本发明的一个方面中，所述接地系统包括一个或多个从所述风轮机径向延伸入地的导电装置，例如所述装置为长度在约30至50米之间并沿基本相对的方向延伸的两个导线。

使接地系统包括从风轮机径向延伸入地的导线是有利的，因为由此建立了良好且可靠的接地连接。

此外，使导线径向延伸入地是有利的，因为例如与垂直接地杆相比，基本水平的接地导线更容易安装入地，并且能够将它们安装在与主电力电缆或其它电缆所用的相同的电缆沟内。这使得不需要或需要很少的额外挖掘来安装水平接地导线。

此外，当接地导线安装在与进入或离开风轮机的其它电缆相同的电缆沟内时，该接地导线也可用作地内其它电缆的雷电保护。

在本发明的一个方面中，所述接地系统包括两个导电装置，该导电装置在水平面中以不小于80度的相互角从所述风轮机延伸入地。

例如在雷电保护系统中仅有进入地的导电装置的大约第一个40米可有效地传导高频雷击。因此给接地系统设置两个沿基本相对的方向延伸或者至少在水平面中形成不小于80度的中间角的导电装置是有利的，以便确保导电装置覆盖尽可能大的区域，以便确保接地系统的效率不会因导电装置安放过近而减小。

在本发明的一个方面中，所述导电装置中至少一个的一端连接到分站的接地系统、相邻风轮机的接地系统、电网变电站的接地系统或电网的高压电缆的接地系统。

这是有利的，因为由此可使风轮机的电势与任何电设备的接地连接的电势相等，所述电设备例如连接有风轮机的主电力电缆。

在本发明的一个方面中，所述接地系统包括基座接地系统，该基座接地系统包括至少一个嵌入所述基座内的接地线。

用于大型现代风轮机的基座通常利用具有优良导电性能的金属杆或网加强，并且由于基座非常大并且基座与周围土壤接触的表面因此也非常大，因此在基座中嵌入接地线是有利的。

在本发明的一个方面中，所述至少一个接地线包括用于电连接于所述基座中的金属加强件的装置。

通过使接地线连接到基座中的加强件，能够以简单且廉价的方式建立大的、可靠的且有效的接地连接。

在本发明的一个方面中，所述导电装置和/或所述接地线是裸露的铜绞线。

铜是导电性很好的导体，并且是比较耐用且活性低的材料，裸露的绞线具有大的电容和表面使得这种电缆特别适于固结到风轮机的基座中或挖入地内以形成接地连接。

在本发明的一个方面中，所述接地系统包括一个或多个金属基座支承结构，该支承结构包围所述风轮机基座并且/或者嵌入风轮机基座内。

某些基座类型例如墩式基座包括金属支承结构，其形式为由例如为波纹状的金属板制成的管或盒状壳体。该支承结构比较大并且覆盖风轮机下的多数地面，这是有利的，因为由此可建立良好且可靠的接地连接。

本发明还提供了一种连接到电网的风轮机。该风轮机包括至少两个电力系统，例如雷电保护系统和低或高压电系统，地电势，该地电势由至少一个基座接地(系统)以及至少一个导电装置建立，该基座接地系统包括至少一个部分或完全嵌入风轮机基座中的接地线，该导电装置从所述风轮机径向延伸入地，其中，在风轮机内从一个限定的位置为所述系统建立到所述地电势的连接。

使用风轮机基座是用以建立接地连接的简单、可靠且有效有方式，并且通过利用导电装置对此进行补充可建立特别可靠且有效的接地连接，所述导电装置在地内从所述风轮机基本水平的延伸，该接地连接分布在围绕风轮机的较大区域内。

通过将不同接地系统集中到风轮机中的一个限定的位置，可与电力系统形成有效且可靠的连接，由此消除或减少了在风轮机内或周围出现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。

在本发明的一个方面中，所述轨道的材料为不锈钢。

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。

在本发明的一个方面中，所述接地系统包括一个或多个从所述风轮机径向延伸入地的导电装置，例如所述装置为长度在约30至50米之间并沿基本相对的方向延伸的两个导线。

在本发明的一个方面中，所述接地系统包括两个导电装置，该导电装置在水平面中以不小于80度的相互角从所述风轮机径向延伸入地。

在本发明的一个方面中，所述导电装置中至少一个的一端连接到分站的接地系统、相邻风轮机的接地系统、电网变电站的接地系统或电网的高压电缆的接地系统。

本发明还提供了一种风轮机场，它包括至少两个根据权利要求1至23之一的风轮机。

使用其中电力系统等在风轮机内一个限定的位置连接到接地系统的风轮机来形成风轮机场是有利的，因为风轮机场中的单个风轮机的效率取决于风轮机场中的其它风轮机的效率。如果所有风轮机都设有接地系统以及根据本发明的与接地系统的连接，则可减少单个风轮机出现故障的风险，由此增加整个风轮机场的总效率。

在本发明的一个方面中，所述至少两个风轮机通过所述风轮机的接地系统互连。

通过使风轮机互连可平衡风轮机场中的单个风轮机间的任何电势差。这是有利的，因为风轮机间的电势差可能会破坏特别是风轮机中的电设备，并且对操作或维护风轮机的人员有危险。

在本发明的一个方面中，所述接地系统包括一个或多个从所述风轮机径向延伸入地的导电装置，所述导电装置互连以形成一个或多个接地互连线。

导电装置本质上具有优异的导电性能，使这些来自单个风轮机的导电装置相连以形成互连线，风轮机间将不需要的其它电势平衡装置。由此建立了有效且廉价的用于均衡风轮机间的电势差的装置。

附图说明

下面将参照附图说明本发明，在附图中：

图1示出现在技术已知的大型现代风轮机的前视图；

图2示出包括接地系统的风轮机基座的侧视剖面图；

图3示出风轮机基座中的内部接地系统的侧视剖面图；

图4示出与图3所示相同的风轮机基座中的内部接地系统的俯视剖面图；

图5示出包括轨道的第一实施例的风轮机塔架的俯视剖面图；

图6示出包括轨道的第二实施例的风轮机塔架的俯视剖面图；

图7示出包括轨道的风轮机塔架的前视剖面图；

图8示出风轮机场中的电缆设置的俯视示意图；

图9示出包括接地系统的墩基座实施例的侧视剖面图；

图10示出包括接地系统的墩基座实施例的俯视图。

具体实施方式

图1示出现代风轮机1，它包括安放在基座6上的塔架2以及安放在塔架2顶部的风轮机机舱3。机舱3上通过低速轴连接有风轮机转子4，该转子包括三个风轮机叶片5，该低速轴从机舱3的前面伸出。

图2示出包括接地系统7的风轮机基座侧视剖面图。

在本发明的该实施例中，接地系统7包括至少两个为风轮机1建立地电势的不同的独立系统8、9、11。所述至少两个不同的独立系统8、9、11在风轮机1内的一个限定的位置连接到一单独的轨道12。第一系统是基座接地8自身，第二系统是两个从风轮机1径向延伸入地的导电装置9。

在该优选实施例中，第二系统包括两个金属丝(电线)9，各金属丝从基座沿相反方向延伸至少40米D2，其中一个金属丝9的最远离风轮机1的端部将连接到相邻分站21的接地系统。但在其它实施例中，该系统可包括其它数目的金属丝9，例如一个、三个、四个、五个或更多。

在优选实施例中，金属丝9中的至少一个总是沿风轮机主电缆或缆线16延伸到其源头，该源头例如可为一个或多个相邻风轮机1或风轮机场10中的分站21，或者可以是电网的变电站或者高压电缆。由此金属丝9也可通过它们在地中的整个路径起到用于主电缆16的雷电保护装置的作用。

在此实施例中，两个金属丝9围绕风轮机对称安放，使得金属丝9之间的角度为180度，但在其它实施例中，金属丝9可不对称地安放。在一种优选实施例中，金属丝9之间可至少有最小值为90度的角度。

在此实施例中，金属丝9从基座6沿径向直线延伸，但在其它实施例中，金属丝9可以是弯曲的或弯折的，例如通过诸如岩石的障碍物。此外，在此实施例中，围绕风轮机的地面是平坦的，因此，如图所示，如果金属丝9以恒定的深度D1埋入，则该金属丝9水平延伸。如果周围地形是起伏的，或者如果风轮机位于坡地，则金属丝9仍从风轮机1径向延伸，但该金属丝9将不是水平的而是成角度的或弯曲的。

系统7中的导电装置9在此优选实施例中由裸露的50mm²铜绞线构成，以减小或消除电腐蚀的危险，但在其它实施例中，该导电装置可由其它导电材料例如钢、不锈钢、铝、银等制成，当然，根据土壤的品质、风轮机1的尺寸和输出以及众多其它因素，金属丝9的截面积可小于或大于50mm²。系统中的所述连接都是双倍的。

如果风轮机1是包括至少两个风轮机的风轮机场10的一部分，则可能设有第三接地系统7。然后，第一风轮机1的导电装置9可连接到第二风轮机1的导电装置9。在此实施例中，风轮机1之间的这些地线互连线11的仅第一个40米包括在由导电装置9相对于雷电保护系统提供的接地系统7中，因为只有裸金属丝9的所述第一个40米对接地系统有与在所述系统中流过的高频闪电电流相关的正面贡献。这一观点与雷电保护系统和EMC相关。

在此实施例中，接地系统7的所有部件在电腐蚀方面彼此都是中性的(具有相同的电势)。这样，接地系统7中不可能有电腐蚀。

所有接地连接以及引下线都以塔架2底部的主接地杆(main earthbonding bar)的形式连接到轨道12。所有引入电缆(电缆屏蔽线)也都连接到该主接地杆。这将参照图5、6、7更详细地说明。

在此实施例中，轨道12形成为单个直杆，但在本发明的其它实施例中，所述轨道12可为弯曲的，并且它的横截面可制成多种不同的形状，例如正方形、矩形、圆形、多边形等。

在本发明的该实施例中，出于消除电腐蚀的危险等原因，轨道12由不锈钢制成，但在其它实施例中，轨道12可由铜、钢、铝、银等制成。

图3示出风轮机基座6中的内部接地系统8的前视剖面图。

在此实施例中，嵌在钢筋加强式混凝土基座中的多个50mm²铜绞线15通过连接端子相连，以用于在例如沿接地线每5米处的铜接地线15和交叉加强钢筋之间的固定连接。在顶部，铜接地线15通过标准钢丝束连接到所有交叉加强钢筋。

本发明涉及连接到电网并对电网产生电能的所有类型的风轮机1，因此也涉及所有类型的风轮机塔架2，例如管状钢塔架2、混凝土塔架、栅格式塔架等。不同类型的塔架2可能需要不同类型的基座6，即使对于最常见类型的风轮机塔架2，即管形钢塔架2，也存在多种不同类型的基座6。

一种类型是在基座6内铸造多个带螺纹的销(未示出)，然后通过这些销将塔架2连接到基座。另一种基座类型的原理是在制造基座6期间，在基座6内铸造钢基座区段14形式的塔架的底部14，如图3所示。

在制造这种风轮机基座6时，首先要做的是在地上挖出一大坑，并安装底部加强层13和基座区段14。在本例中对基座接地8的工作必须由在基座6旁边展开在本例中为90米的接地线15开始。

然后将接地线15从基座区段14的顶部向下拉到底部，并拉出到加强部分的外边缘。然后，沿整个基座6的边缘拉动接地线15，并沿所述边缘返回开始的位置。然后，返回基座区段14，但是拉到该基座区段背面，从而使该线足够松弛，以使接地线15随后能固定到加强钢筋的上层。然后将接地线15拉过剩余的路径，回到基座区段14下方，直至它所开始的主接地杆12为止。

接地线15的两端都安装(电缆锁定)在主接地杆12上，靠近该主接地杆的每端。

然后，沿接地线15，例如每隔5米，安放连接端子，以将接地线15连接到底部钢筋加强件13上。

此后，可安装加强件的上层，其上可安装附加连接。

一旦基座接地线15已经连接到主接地杆12，并且基座区段14已经凝结，就可在风轮机架设期间通过连接到主接地杆12而将该基座接地用作临时接地。

这样，在架设期间或者在便携式发电机组需要接地时，在处理风轮机1的零部件时避免风轮机1的任何部件，如叶片5、转子4、机舱3和塔架区段2等放静电。

图4示出与图3所示相同的风轮机基座6中内接地系统的俯视剖面图。

该图示出一个大致沿基座6的整个周界延伸的内部接地线15。该线15的一端连接到轨道12的一端，该线15的另一端连接到轨道12的另一端。

图5示出包括轨道12的第一实施例的风轮机塔架2的俯视剖面图。

在本发明的该实施例中，轨道12直接焊接到基座区段14的内表面，但在另一实施例中，轨道12也可通过螺栓连接到基座区段14，或者，如果基座不包括基座区段14，则轨道12可在基座6的紧上方安装到塔架2的底部。无论塔架2或基座6的设计或类型如何，本发明的目的都是在风轮机1内的一个限定的位置建立所有电能和/或信号传导电缆16、18、19与轨道12形式的地电势之间的连接。

防止人因接触电压而受伤害的保护措施通过风轮机1的引下线的设计而降到了可接受的水平。在该实施例中，雷电保护系统的引下线限定为整个塔架结构(自然引下线)，该结构在实实践中是一个大范围的金属框架。

防止人因阶跃电压而受伤害的保护措施通过借助于网状接地系统7使风轮机结构与周围土壤电势相等而降到了可接受的水平。在此设计中，整个基座接地(基座中的所有钢筋或网)与径向延伸的导电装置9相连，该导电装置还可用于风轮机场10中多个风轮机1之间的地互连线11。

由于各风轮机1中的所有金属部件直接在塔架2下方互连或连接到网状接地系统7，所以无论接地系统7中的电流多大，所有部件以及周围的土壤都能升到相同的电势。当所有金属部件以及周围土壤都处于同一电势(电压)时，将不会出现不可接受的接触电压或阶跃电压。

在此实施例中，进入塔架2的所有高压电缆16中的所有电缆屏蔽线或同轴接地线都直接在进入塔架2时连接到主接地杆12形式的轨道12上。这可通过剥开一部分高压电缆16以露出屏蔽线来实现。然后可通过铜弹簧、网和/或编织件将该屏蔽线连接到轨道12，以形成从屏蔽线到轨道12的环/回路。

也可将带有金属电缆屏蔽线的光纤电缆19在进入点处直接连接到主接地杆12。

所有常规的铜信号电缆、控制电缆或通信电缆18可经由安放在终端盒/等电位盒17中的防过压器(过压捕捉器)进入风轮机1，该盒17安装在主接地杆12附近或直接安装在其上。根据计划进入风轮机1中的电缆18的数量和类型来确定此盒17中的防过压器。

进入各风轮机1中的信号电缆或通信电缆18的数量和类型总是针对场地而特有的，而防过压器的数量和类型对于各风轮机1也是特有的。

信号电缆、控制电缆或通信电缆18的电缆屏蔽线将在进入的和离开的电缆18处都连接到等电位盒17中的接地端子上。

不带金属电缆屏蔽线的光纤电缆(未示出)可进入风轮机1而不使该电缆连接于主接地杆12。

图6示出包括轨道12第二实施例的风轮机塔架2的俯视剖面图。

在本发明的此实施例中，所有电能和/或信号传导电缆16、18、19和来自所有接地系统7、8、9、11的电缆都经由塔架2的底部处的轨道12连接于一个限定的区域。轨道12则进一步经由接地电缆20连接到塔架2，该接地电缆由此还建立了接地系统7与风轮机1的所有连接的金属部件之间的直接或间接电流传导连接。

图7示出包括轨道12的风轮机塔架2的前视剖面图。

在此实施例中，所有电缆和电线都在单独的进入点(SPE)22处连接到接地系统7，该进入点在此情况下为风轮机塔架2底部处地平面紧上方的位置，在该位置处所有电缆和电线都通过基座6中的管道进入或离开风轮机1。

电能和/或信号传导电缆16、18、19以及来自所有接地系统7、8、9、11的电缆可通过多种不同的方式连接到轨道12。一种众所周知的方式是在电缆的端部设置电缆锁(cable lock)，然后通过贯穿该电缆锁中的孔的螺栓将它连接于轨道12。

在此实施例中，等电位盒17安放在轨道12旁，但在本发明的其它实施例中，所述盒17可直接安放在轨道12上。

在此实施例中轨道12连接到低或高压电系统形式的电力系统(根据IEC，低电压系统是低于1000伏的所有系统，高电压系统是所有高于1000伏的系统)。该轨道还连接到SCADA(数据采集和监控)形式的控制系统。该SCADA系统是常用于风轮机场10中的大规模、分布式测量(和控制)系统，但也适用于单独安置的风轮机1。

此外，轨道12连接到雷电保护系统形式的安全系统，该系统确保当雷电击中风轮机时，该电能被引导入地而不损坏风轮机1。

图8示出风轮机场10中的电缆设置的俯视示意图。

在本发明的该实施例中，8个单独的风轮机1通过接地互连线11形式的接地系统7的导电装置9彼此相连且连接到分站21。

该分站21可包括变压器，用以促进SCADA系统的主控制功能的设备，容纳/调节、存贮室以及其它设施。

接地互连线11既作为接地系统7的一部分，又作为高压电缆16的雷电保护系统的一部分，所述接地互连线在各风轮机1之间以及风轮机1与分站之间延伸。

在各塔架2的底部安装有主接地杆12。所有接地连接7、8、9、11都直接连接到所有风轮机11中的该轨道12。此外，电缆一旦进入风轮机1之后就形成与所有电缆或电缆屏蔽线的等电势连接。

此外，各风轮机1和分站21通过同心电缆屏蔽线或接地线连接，该屏蔽线或接地线形成连接风轮机1和分站21的高压电缆16的一部分。基于这种所有风轮机1和分站21在同一电网中的双互连，接地系统7可认为是多接地的HV(高压)中性导体系统。

沿单独的风轮机1之间或风轮机1和分站21之间的各高压电缆16连接处安装有裸露铜绞线9，该铜绞线由此形成接地互连线11。

在优选的实施例中，接地互连线11沿着高压电缆16一起埋入，但高于该高压电缆，以使线11在它们的整个地内路径上作为高压电缆16的雷电保护(系统)。但在世界上某些地区，可能存在规定接地互连线11的其它布置的地方法规或法令，例如在高压电缆16的下方或旁边。

通常，在与高压电缆16和接地互连线11相同的电缆沟中不安放信号电缆或通信电缆。只有不带金属电缆屏蔽线的光纤电缆可安放在与高压电缆16和接地互连线11相同的电缆沟中。

如果容纳有金属电线、屏蔽线、护套、带等的信号电缆、控制电缆或通信电缆18与高压电缆16和接地互连线11在地中安放过近，则存在通信设备和电缆因靠近高压电缆16和接地系统7而被损坏的大风险。这种损坏是由在高压系统中的接地故障或短路期间、在通信电缆18中感生的电压引起的。

容纳有金属电线、屏蔽线、护套、带子等的通信电缆18优选安放在独立的电缆沟中，当与容纳有高压电缆16的电缆沟平行延伸时，离该电缆沟至少1米。当通信电缆18穿过高压电缆16和接地互连线11的电缆沟时，在交叉点与低压电缆的距离优选不小于0.3米。

图9示出包括接地系统7的墩式基座24的实施例的前视剖面图。

在本发明的该实施例中，墩式基座24包括两个金属支承结构23，其形式为内波纹管壳和外波纹管壳。这两个结构23之间的距离通过多个带螺纹的杆25维持，该杆由金属例如钢制成，由此也形成这两个支承结构23之间的电连接。

墩式基座24是通常通过在地中挖出大的坑并在坑中安放两个同轴的金属支承结构23而形成的基座类型。基本上，这两个结构之间的空间设有多个锚固螺栓26，该空间随后被混凝土28填充。锚固螺栓26用于将塔架2连接于基座6。

在此实施例中，例如裸露的铜绞线形式的导电装置9连接到一个或多个带螺纹的螺栓25，并嵌入通过混凝土28，直至用于连接轨道12的基座的上表面上方。

结构23可以是镀锌的，但如果它们是镀锌的，则锌表面层将作为用于导电装置9的牺牲阳极。因此锌层将在较短的时间内消失。在本发明的此实施例中，整个基座6的整个外侧因此被混凝土或泥浆28(具有相同特性)覆盖，使得支承结构23的裸露的钢表面失去活性、耐腐蚀。在此实施例中，基座24的内管壳的内侧填充有混凝土28，但在其它实施例中仅可挖出环形电缆沟，其内径小于内管壳的内径，从而留出可填充混凝土28、泥浆或泥土的空腔。

为确保整个支承结构23都被混凝土或泥浆28封装，该结构23安放在多个例如由预制混凝土砖形式的间隔件27上，由此使混凝土或泥浆28能在制造基座24期间流到所述结构23的下方。

图10示出包括接地系统7的墩式基座24的实施例的俯视图。

在本发明的此实施例中，导电装置9形成为一个单独的电线，该电线部分地嵌入混凝土28，并且通过连接端子29或钢筋夹连接到基座24的顶部附近的所有4个螺纹杆。导电装置9的两个自由端被引导通过混凝土28，并直至用于连接轨道12的单个进入点22。

在本发明的此实施例中，墩式基座24还在两个环形金属支承结构23之间设有环形金属加强件30。

在本发明的其它实施例中，导电装置9可直接连接到金属支承结构23、环形加强件30等，或者该导电装置9可连接到其它数量的锚固螺栓26，例如1个、2个、3个、6个或更多。

上面已经参照接地系统7、塔架2、基座6和轨道12的具体示例举例说明了本发明。然而，应当理解，本发明不限于上述具体示例，而是可在如权利要求限定的本发明的范围内设计且改变为多种变型。

列表

1、 风轮机

2、 塔架

3、 机舱

4、 转子

5、 叶片

6、 基座

7、 接地系统

8、 基座接地(系统)

9、 导电装置

10、风轮机场

11、接地互连线

12、轨道

13、底部加强层

14、基座区段

15、接地线

16、高压电缆

17、等电位盒

18、信号电缆、控制电缆或通信电缆

19、光纤电缆

20、接地电缆

21、分站

22、单个进入点(SPE)

23、金属基座支承结构

24、墩式基座

25、螺纹杆

26、锚固螺栓

27、间隔件

28、混凝土

29、连接端子

30、环形加强件

D1、导电装置在地中的深度

D2、导电装置从风轮机的延伸尺寸

Claims (26)

1.一种连接到电网的风轮机(1)，所述风轮机(1)包括

至少一个电力系统，例如低或高压电系统和电缆(16)，

至少一个控制系统，例如SCADA系统和控制电缆(18，19)，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(1)中为上述系统建立从一个限定的位置到地电势的连接。

2.根据权利要求1的风轮机(1)，其特征在于，所述一个限定的位置包括由导电材料制成的轨道(12)，它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(12)和所述系统的电缆屏蔽线之间的连接。

3.根据权利要求2的风轮机(1)，其特征在于，所述轨道(12)的材料为不锈钢。

4.根据权利要求1至3之一的风轮机(1)，其特征在于，所述一个限定的位置是进入风轮机(1)的单个进入点(SPE)(22)，以用于电缆、控制导线等。

5.根据权利要求1至4之一的风轮机(1)，其特征在于，所述一个限定的位置位于基座区段(14)内，例如地面的紧上方。

6.根据权利要求1至4之一的风轮机(1)，其特征在于，所述一个限定的位置位于塔架环内，例如带有与环内侧的连接的第一塔架环内侧。

7.根据权利要求1至4之一的风轮机(1)，其特征在于，所述一个限定的位置位于栅格塔架内，例如具有与塔架的不同钢材轮廓的连接。

8.根据权利要求1至7之一的风轮机(1)，其特征在于，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。

9.根据权利要求1至8之一的风轮机(1)，其特征在于，所述限定的位置还连接到接地系统(7)，所述接地系统部分或完全嵌入风轮机基座(6)内。

10.根据权利要求9的风轮机(1)，其特征在于，所述接地系统(7)包括一个或多个从所述风轮机(1)径向延伸入地的导电装置(9)，例如所述装置为长度在约30至50米之间并沿基本相对的方向延伸的两个导线(9)。

11.根据权利要求9的风轮机(1)，其特征在于，所述接地系统(7)包括两个导电装置(9)，该导电装置在水平面中以不小于80度的相互角从所述风轮机(1)延伸入地。

12.根据权利要求10或11的风轮机(1)，其特征在于，所述导电装置(9)中至少一个的一端连接到分站(21)的接地系统、相邻风轮机(1)的接地系统、电网变电站的接地系统或电网的高压电缆的接地系统。

13.根据权利要求9的风轮机(1)，其特征在于，所述接地系统包括基座接地系统(8)，该基座接地系统包括至少一个嵌入所述基座(6)内的接地线(15)。

14.根据权利要求13的风轮机(1)，其特征在于，所述至少一个接地线(15)包括用于和所述基座(6)中的金属加强件电连接的装置。

15.根据权利要求9至14之一的风轮机(1)，其特征在于，所述导电装置(9)和/或所述接地线(15)是裸露的铜绞线。

16.根据权利要求9的风轮机(1)，其特征在于，所述接地系统(7)包括一个或多个金属基座支承结构(23)，该支承结构包围所述风轮机基座(6)并且/或者嵌入风轮机基座(6)内。

17.连接到电网的风轮机(1)，所述风轮机(1)包括

至少两个电力系统，例如雷电保护系统和低或高压电系统，

地电势，该地电势由以下部分建立

至少一个基座接地系统(8)，其包括至少一个部分或完全嵌入风轮机基座(6)中的接地线(15)，和

至少一个从所述风轮机(1)径向延伸入地的导电装置(9)，

其中，在风轮机(1)内从一个限定的位置为所述系统建立到所述地电势的连接。

18.根据权利要求17的风轮机(1)，其特征在于，所述一个限定的位置包括由导电材料制成的轨道(12)，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(12)和所述系统的电缆屏蔽线之间的连接。

19.根据权利要求18的风轮机(1)，其特征在于，所述轨道(12)的材料为不锈钢。

20.根据权利要求17至19之一的风轮机(1)，其特征在于，所述限定的位置还连接到接地系统(7)，所述接地系统(7)部分或完全嵌入风轮机基座(6)内。

21.根据权利要求20的风轮机(1)，其特征在于，所述接地系统(7)包括一个或多个从所述风轮机(1)径向延伸入地的导电装置(9)，例如所述装置为长度在约30至50米之间并沿基本相对的方向延伸的两个导线(9)。

22.根据权利要求20的风轮机(1)，其特征在于，所述接地系统包括两个导电装置(9)，该导电装置在水平面中以不小于80度的相互角从所述风轮机(1)径向延伸入地。

23.根据权利要求21或22的风轮机(1)，其特征在于，所述导电装置(9)中至少一个的一端连接到分站(21)的接地系统、相邻风轮机(1)的接地系统、电网变电站的接地系统或电网的高压电缆的接地系统。

24.一种风轮机场(10)，包括至少两个根据权利要求1至22之一的风轮机(1)。

25.根据权利要求24的风轮机场(10)，其特征在于，所述至少两个风轮机(1)通过所述风轮机(1)的接地系统(7)互连。

26.根据权利要求25的风轮机场(10)，其特征在于，所述接地系统(7)包括一个或多个从所述风轮机(1)径向延伸入地的导电装置(9)，所述导电装置(9)由此互连以形成一个或多个接地互连线(11)。

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