CN101725151A - 包含电力和控制设备的风力涡轮机塔架基础 - Google Patents

包含电力和控制设备的风力涡轮机塔架基础 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包含电力和控制设备的风力涡轮机塔架基础。具体而言，提供了一种具有形成于基础内的至少一个腔体(220)的塔架基础(250)。腔体的至少一部分位于地平面的下方，且腔体包含电气设备(240)。

Description

包含电力和控制设备的风力涡轮机塔架基础
技术领域
本发明大体涉及塔架基础。特别地但不限于此，本发明涉及用于风力涡轮机的塔架基础，其中，该基础包括电力和控制设备。
发明背景
最近，作为环保且成本相对低廉的替代能源，风力涡轮机已经受到越来越多的关注。随着这种不断增加的兴趣，已做出大量努力来发展可靠且高效的风力涡轮机。
通常，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。转子安装到位于桁架或管状塔架顶部的壳体或外罩上。公用级风力涡轮机(即设计成为公共电网提供电能的风力涡轮机)可以具有大型转子(例如直径为30米或更长)。这些转子上的叶片将风能转换成旋转扭矩或力，旋转扭矩或力驱动可通过齿轮箱旋转地联接到转子上的一个或多个发电机。齿轮箱将涡轮转子的固有的低的旋转速度提高，以使发电机将机械能有效地转换成电能，电能被供给到公共电网中。
若干技术装置需要塔架或铁塔，以使装置安装到其上。这样的装置的非限制性实例是风力涡轮机、用于广播或移动远程通信中的天线塔、用于桥梁工程中的塔门，或者电杆。通常，塔架由钢制成，且必须连接到由钢筋混凝土制成的基础上。在这些情况下，典型的技术解决方案是在塔架的底部提供大型的坚固的钢筋混凝土基础。在典型的应用中，塔架基础在地平面下方延伸大约12米，且直径可为大约18米或更长。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种具有形成于基础内的至少一个腔体的塔架基础。腔体的至少一部分位于地平面的下方，且腔体包含电气设备。
附图说明
图1显示了可应用本发明的实施例的风力涡轮机。
图2是根据本发明的一个实施例的塔架基础的截面图。
部件列表
100 风力涡轮机
110 塔架
120 外罩
130 毂
140 叶片
150 基础
210 地平面
220 腔体或底座
230 底板平面
235 通道门
240 电力变压器
242 电压分配系统
244 控制面板
250 基础
270 管道系统
272 风扇
具体实施方式
现将详细参照本发明的各种实施例，附图中示出了这些实施例的一个或多个实例。各个实例是为解释本发明而提供的，且不意图作为本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可用于其它实施例上或结合其它实施例使用，以再产生又一个实施例。本发明意在包括这样的修改和变型。
图1显示了可有利地应用本发明的实施例的风力涡轮机。但是，应当理解，本发明不限于或约束于风力涡轮机，而是还可应用于用于其它技术领域中的塔架结构。特别地，本发明的各种实施例也可应用于用于广播或移动远程通信中的天线塔，或者应用于用于桥梁工程中的塔门。因此，虽然将参考风力涡轮机来举例说明本发明的方面，但是本发明的范围不限于此。
图1所示的风力涡轮机100包括在其顶端上支撑有外罩120的塔架110。包括转子毂130和转子叶片140的转子附连到外罩120的一侧。塔架110安装在基础150上。通常，塔架基础150由钢筋混凝土制成。
传统的基础150通常为钢筋混凝土制成的实体。电力和控制设备(例如电力变压器、变换器、开关柜等)常常容纳在塔架外的单独的外壳中，或者容纳在塔架内的地平面处。当高压设备存储在塔架内的地平面处时，维护人员必须多加小心。在基底处，塔架的内部是很大的，但是很快就会挤满了高压电力和控制设备。当电力和控制设备容纳在塔架的基底中时，在塔架的基底处没有许多空间给维护人员。如果被不正确地接触，这个设备中的一些(例如电力变压器)可能是很危险的。因此，在将电力和控制设备保持在涡轮机100内的同时，降低对维护人员的危害的风险将是有利的。
图2是根据本发明的一个实施例的塔架基础的截面图，其中，电力和控制设备可容纳在塔架基础内。塔架110座落在基础250的顶部上。基础250定位成使得基础的大部分在地平面210的下方。腔体220形成于基础250内，从而使得基础250的一部分是中空的。腔体220基本形成于地平面210的下方，且尺寸设置成容纳维护人员和电力和/或控制设备(例如电力变压器、变换器、低压分配系统、中压分配系统、高压分配系统、开关柜等)。将理解的是，腔体220可由一个或多个“空间”形成，或者被分割成多个区。
在大多数已知的风力涡轮机中，通过地平面附近的梯子或阶梯可进入入口门。根据本发明的方面，维护人员可通过传统的装置进入塔架，而且还可在没有接触危险设备或电力和控制设备的危险的情况下进入塔架。230示出了入口点的底板平面。可在底板230中提供进入口或舱口235。或者，可通过阶梯和/或入口门(未示出)来提供到底座或腔体220的通道。
电力变压器240、电压分配系统242和控制面板244可容纳在腔体220内。另外的设备也可容纳在腔体220中，或者设备中的一些可移入塔架110的基底中(例如控制面板244)。本发明的一个优点是危险设备可位于更安全的位置。
底座或腔体220可通过多种方式来冷却或加热。在一个实施例中，管道系统270可从腔体220被向上引至塔架110的内部或外部。可在管道系统270的入口处提供适当的过滤器，以防止颗粒物质或水进入腔体220。空气可由一个或多个风扇272通过管道系统270吸入。风扇272可构造成将空气从腔体220排到塔架110的基底中，或者排到塔架的外部。
塔架底座或腔体220还可通过其他方式来加热或冷却，例如设置在风力涡轮机100附近的地热系统。在地热实例中，热交换器(未示出)可放置在腔体220中，且适当的管道可连接到电力和控制设备上。管道可从热交换器被向下引至周围的土地中，以完成地热系统。在另外的实施例中，地热加热和/或冷却系统可为开环型或闭环型。由于腔体的地下的性质，腔体的温度也将更加一致，而且这减小了周围环境中的热循环的大小。电气设备在这种更加一致的温度和降低的热循环的环境中将维持得更久。腔体220中的环境与塔架110的内部相比，在较暖的季节(例如夏季)中将较凉，且在较寒冷的季节(冬季)中将较暖。如可看到的，将电气设备存储在基础250的底座或腔体220中有许多益处。
在本发明的另外的方面，可建立分开的区域，以容纳不同类型的设备。可将第一区域建立在底板230的上方，用于无危险的设备(例如控制面板)。可将第二区域建立在腔体220中，用于中等危险的设备(例如低压分配系统)，且可将第三区域建立在腔体220中，用于更加危险的设备(例如电力变压器)。第一区域通过底板230与第二区域和第三区域分开。第二区域和第三区域可通过腔体220内的间隔物或壁而彼此分开，或者彼此间隔开，且可用视觉标记来指示此分开。
本发明所提供的另外的益处是：灵敏的电气设备可通过容纳或安装在腔体220内而与塔架振动隔离。塔架振动可能会导致电气构件或设备的加速的老化。底座或腔体220可用于使灵敏的设备与不希望的振动隔离开。为了提供更进一步的隔振，设备可放置在腔体220内的减振架上。
将电力和控制设备存储在基础250的腔体220中还提供更加安全的存储位置。塔架110的主要入口门提供对腔体220中的设备的第一屏障，通道门235提供第二屏障。
如果需要，可将除湿设备包括在腔体220内，或者包括在通气系统270和272中。在非常潮湿的环境中(例如沿海或热带地区)，这可能是期望的附加。
另外的设备也可存储在腔体220内。例如，电力存储装置可位于腔体220内，以存储多余的或非高峰的发电。电力存储装置可包括电池(例如钠-硫电池)、大容量电存储(MES)装置、压缩空气存储器、电容器，以及其它适当的装置或系统。电网连接设备也可容纳在基础250内。
虽然已经根据多种特定的实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将认识到，可以权利要求书的精神和范围内的修改来实施本发明。

Claims (10)

1.一种塔架基础(250)，包括：
形成于所述基础(250)内的至少一个腔体(220)，所述至少一个腔体的至少一部分位于地平面(210)的下方；以及
包含在所述至少一个腔体内的电气设备(240，242，244)。
2.根据权利要求1所述的塔架基础，其特征在于，所述塔架基础支撑风力涡轮机(100)的塔架(110)。
3.根据权利要求2所述的塔架基础，其特征在于，所述电气设备包括以下设备中的一个或多个：
电力变压器(240)，电压分配设备(242)，变换器，以及控制面板(244)。
4.根据权利要求1所述的塔架基础，其特征在于，所述塔架基础还包括位于所述至少一个腔体的上部分附近的通道门(235)，其中，所述通道门容许对所述至少一个腔体的内部的进入。
5.根据权利要求1所述的塔架基础，其特征在于，所述塔架基础还包括：
通气系统(270，272)，所述通气系统被提供用于加热和/或冷却所述至少一个腔体。
6.根据权利要求5所述的塔架基础，其特征在于，所述通气系统包括一个或多个风扇(272)。
7.根据权利要求5所述的塔架基础，其特征在于，所述通气系统包括地热加热和/或冷却系统。
8.根据权利要求1所述的塔架基础，其特征在于，所述塔架基础还包括：
一个或多个减振架；
其中，包含在所述至少一个腔体内的所述电气设备由所述一个或多个减振架支撑。
9.根据权利要求2所述的塔架基础，其特征在于，所述塔架基础还包括：
位于所述至少一个腔体内的至少一个能量存储装置；
其中，所述至少一个能量存储装置可用于存储由所述风力涡轮机产生的电能。
10.根据权利要求9所述的塔架基础，其特征在于，所述至少一个能量存储装置包括以下组中的至少一个或多个：
电池，大容量能量存储装置，电容器，以及压缩空气存储器。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100609