CN104812975B - 用于馈入电能的中转站以及具有这样的中转站的风能发电厂 - Google Patents

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Abstract

一种用于将本地提供的电能、尤其由风能设备提供的电能馈入到电网中的中转站(1)。根据本发明提出，中转站的外壳(3)具有可巡查的第一腔(5)和借助于排气管路与外界连接的第二腔(11)，其中第一腔(5)和第二腔(11)借助于共同的凹部彼此连接，控制单元(7)闭锁共同的凹部(13)，并且控制单元(7)的壳体(10)在凹部(13)的闭锁部的区域中是敞开的和/或具有期望断裂部位，所述期望断裂部位适合于在所述控制单元(7)之内产生电弧时失效。

Description

用于馈入电能的中转站以及具有这样的中转站的风能发电厂
技术领域
本发明涉及一种用于将本地提供的、尤其由一个或多个风能设备提供的电能馈入到电网中的中转站。本发明还涉及一种具有一个或多个这样的中转站的风能发电厂。
背景技术
越来越多地使用风能设备来提供电能。借助于发电机，由风力产生的旋转运动由转子转换为交流压，所述交流压之后从风能设备中导出并且最后馈入到在下文中也称作电网的供电网络中。为了馈入，借助于不同的控制机构以所需的形式引入由风能设备产生的电压。为此通常需要使用逆变器和/或整流器，以及一个或多个变压器。这些中间步骤在风能设备本身或者在风能设备外部的相应的控制装置中进行。如果在风能设备外部需要控制机构并且需要其他基础设施来馈入，那么为此将控制机构安装在外壳中，以便一方面确保对于外部影响的防护和另一方面确保保护环境以免电压损伤。容纳到电网上的接口的外壳在本专业中称作中转站。
在所述中转站中设有控制单元，所述控制单元用于提供输送给中转站的电压，使得所述电压能够经由电网侧的线路接口馈入到电网中。为此在中转站之内电流方向和/或变压所需的程度在相应的应用情况下与所使用的风能设备和可能在中间连接的其他站有关。
由于在这样的有时收集由多个风能设备提供的电能并且准备用于馈入的中转站上出现高的电压或电流，在控制单元中存在短路的风险。在此在极端情况中会发生，在控制单元内部中形成电弧，所述电弧之后引起在中转站内部中的气体爆炸，伴随着强的烟雾产生和压力波的传播。尤其对于在电弧形成的时间点位于中转站中的人员，这是大的健康风险。
从现有技术中已知为了在人员可能停留的区域中尽可能快地消除在中转站中出现的烟雾的不同预防措施。然而在这样的中转站的基本的设备安全性方面始终需要改进。
鉴于风能设备的销售数量持续提高和由于再生能源的份额增长引起发电装置的分散的组织的增长尤其附加地存在确保在具有经济性效率的中转站中的安全性改进的目的。
发明内容
由此，本发明基于的目的是，提出一种中转站，所述中转站以经济上尽可能高效的方式和方法提供对人员的改进的保护以免在中转站中形成电弧的后果。
根据本发明，通过根据本发明的实施例的中转站，本发明实现其基本目的。由此尤其，本发明在开头提到的类型的中转站方面通过下述方式实现所述目的：所述中转站具有电网侧的线路接口；控制单元，所述控制单元构建为用于调节电网馈入、尤其用于转换本地提供的电能和借助于电网侧的线路接口进行电网馈入；和优选不受天气影响的且能封闭的外壳，线路接口、连接机构和控制单元设置在所述外壳之内，其中外壳具有可巡检的第一腔和借助于排气管路与外界连接的第二腔，第一腔和第二腔借助于共同的凹部彼此连接，控制单元闭锁共同的凹部，并且其中控制单元的壳体在凹部的闭锁部的区域中是敞开的和/或具有期望断裂部位，所述期望断裂部位适合于在控制单元之内产生电弧时失效。在此，本发明利用下述认知：当在人员可能停留的区域遭受尽可能小的压力波和特别是所形成的烟雾时，最大地保护位于中转站中的人员保护以免受压力波和烟雾产生的影响。代替致力于将压力波和烟雾从人员区域中快速引出，本发明遵循的方法是，在可能存在人员的区域中尽可能地根本不让压力传播和烟雾产生出现。因此，所提出的解决方案设计为，在中转站中的控制单元以前述方式定位在到第二腔的穿通开口之上，其中控制单元构成为，使得在控制单元中产生的电弧和伴随其产生的压力波循着最小电阻的路径，传播穿过共同的凹部并且到人员不停留的第二腔中。因为所述第二腔与排气管路连接，可以将压力波和所产生的烟雾通过所述排气管路从外壳中引出。由此，相比于已知的解决方案显著地减少对于可能位于第一腔中的人员的烟雾和压力负荷。
优选地，排气管路根据本发明具有排废管，所述排废管与止回元件有效连接，其中止回元件构建为，在第二腔中存在过压时释放排废管。在此，过压理解为在第二腔中相对于在外壳之外的环境压力存在的空气压力。
止回元件优选可在闭塞位置和释放位置之间来回运动。更优选地，止回元件位于常闭的位置(NC)、所谓的闭塞位置，并且借助于在第二腔中存在的过压在达到临界压力值起可以从闭塞位置运动到释放位置中，以及在低于临界压力值时可以借助于重力和/或借助于复位机构自动地运动回到所述闭塞位置中。如果设有附加的返回闭塞机构，以辅助重力并且提高出现触发的临界压力值，那么优选的是所述复位机构构成为拉力弹簧。
根据本发明的一个特别优选的实施方式，第二腔设置在第一腔之下并且通过共同的壁与所述第一腔隔开。在此，壁理解为底或顶元件如共同的底或顶板。根据所述实施方式特别有利的是，不需要放弃已经建立的空间划分设计方案。电网侧的连接线路优选铺设在中转站的“地下室”中，即进入第二腔中。第二腔在中转站已建立并且已装入时优选至少分部段地装入在土层中。根据本发明，在中转站中在第一腔之下其余未利用的空腔现在附加地承担用作排气管路的拓宽部的功能。
依照根据本发明的中转站的另一优选的实施方式，排气管路从第二腔中穿过穿引开口延伸到第一腔中并且穿过第一腔，并且从外壳的侧或顶壁中从第一腔中引出。
通过排气管路直至其从外壳中引出的点完全地铺设在外壳之内，更好地保护所述排气线路以免受外部影响。此外，在中转站内部的密封面的状态检查由此能够实现。另一优点在于，中转站的外部尺寸并不附加地通过安装件如在外部铺设的排气管路来提高。
根据另一优选的实施方式，排气管路借助于优选可分开的法兰穿过穿引开口从第二腔引入第一腔中。优选地，法兰具有两个分别将排气管路包围至一半的子半部。法兰作为可分开的法兰的实施方案具有的优点是，例如在排气管路需要维修或更换时，所述法兰能更容易地从排气管路松开。能以这种方式更换的法兰的另一优点是，能够实现中转站的外壳的统一的构造方式。对于任意大小的开关设备可以使用将第一腔与第二腔隔开的相同的底板。根据控制装置的大小，作为排废管横跨第一腔的排气管路必须具有不同的直径。然而，通过选择匹配的、优选可分开的法兰可能的是，在底板始终相同的情况下使用不同直径的排气线路，其方式是：将法兰相应地一方面匹配于排气管路并且另一方面匹配于穿引开口的大小。
根据第二方面，本发明涉及一种风能发电厂。本发明在所述风能发电厂方面实现本发明所基于的目的，所述风能发电厂具有一个或多个用于提供电能的风能设备和借助于电线路与一个或多个风能设备连接的一个或多个中转站，其中多个中转站中的一个或至少一个根据之前所述的优选的实施方式、尤其根据本发明的实施例构成。
附图说明
在下文中，根据优选的实施方式和参照附图详细阐述本发明。在此示出：
图1示出根据一个优选的实施例的中转站的示意立体图，以及
图2示出贯穿根据图1的中转站的示意横截面视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个优选实施例的中转站1。图2示出贯穿所述中转站的示意横截面视图。中转站1具有外壳3，所述外壳具有装入土层中的基座区域4和留在土层之上的结构6。在结构6上设有能闭锁的门9。在基座区域4中设有多个线路穿引部12、14和16。线路穿引部12、14、16优选用作线缆引入部。在基座区域4的另一区域中，在图1中在角部区域中设置有接地点23。中转站在其四角部处分别具有成对相对置的止挡点18以用于安装提升索具。所述止挡点中的两个在图1中示出。由于概览性的原因，在图2中未示出所述止挡点。
在中转站1内部设置有示例地示作开关柜的控制单元7。控制单元7优选具有壳体10并且其中具有一个或多个切换设备和/或仪表盘(Messfelder)。所述控制单元设置在底板8上。在将第一腔5和第二腔11彼此隔开的底板8中设有第一凹部13。控制单元7以直接邻接于凹部13的方式设置在所述凹部上。第二腔11通过借助于控制单元7闭锁凹部13与第一腔5隔开。
此外，在底板8中构成穿引开口15。在穿引开口15中装入排废管17，所述排废管穿过穿引开口15向下延伸到第二腔11中并且从顶壁22向上从第一腔5中引出。替选地，优选经由侧壁的实施方案。由排废管17构成的排气管路借助于法兰21固定在中转站1的底板8上。法兰21用混凝土浇注加固到底板8中，并且优选构成为钢法兰。排废管17为了最优地固定在法兰21上优选具有相应地构成的凸缘，所述凸缘能借助于常用的凸缘连接机构与法兰21耦合。在排废管17的在图2中的上端部上设置有呈活门形式的止回元件19。活门由于其重力，可选地附加地在由一个或多个复位元件例如弹簧辅助下保持在示出的关闭位置中。在所述位置中，排气管路是关闭的且闭塞的。
根据图2的中转站1装入周围环境的土层101中，使得能够进行电网侧的连接线缆在土层中直接进入到第二腔11中的铺设，并且第一腔另一方面从外部借助于门9保持可巡查。
如果由于例如电路故障而产生电弧，那么所述电弧从为产生地点的控制单元沿着朝最小电阻的路径的方向传播。由于控制单元7的壳体10的壁设计为对于这样的损坏情况有足够的稳定性，所以电弧和伴随其产生的压力波(由于气体点燃)向下传播，因而由虚线示出的控制单元7向下基本上敞开地构成或具有预先确定的失效部位，所述失效部位在控制单元7之内的压力升高的情况下“将路径释放”。电弧和压力波以及随着其产生的烟雾在出现这样的事故时沿箭头50方向首先向下传播。除了少量烟雾通过控制单元7的可能的不密封的部位排出到第一腔5中以外，第一腔5保持尽可能不受压力波和尤其所产生的烟雾妨碍。所述烟雾侵入到第二腔11中并且之后通过排出管路、尤其排废管17沿箭头52方向传播。在超过特定的、能预测的压力波值时，活门释放排气管路，并且烟雾和过压从外壳3中向外泄漏到环境中。在实现从图2示出的闭塞位置朝释放位置方向的释放之后，在中转站1内部的压力快速地又下降到对于触发临界的阈值之下，由此活门又回退到其原始的闭塞位置中。由此，中转站1的内腔保持尽可能免受外部影响，而同时能够将大部分的危害健康的烟雾排出。
借助于示出的实施方式，本发明提供用于改进设备安全性的机构。在中转站1内部的第一腔5通过有针对性地将电弧导出到第二腔11中而变得更安全。由于第一腔5即使在干扰情况下在确保干扰电弧导出之后能够视作基本上无压力波，尤其由于电弧对位于第一腔5内部的人员造成的危险显著降低。

Claims (8)

1.一种用于将本地提供的电能馈入到电网中的中转站(1)，所述中转站具有：
-电网侧的线路接口；
-控制单元(7)，所述控制单元构建为用于调节电网馈入，其中所述本地提供的电能和所述电网馈入借助于电网侧的线路接口被转换；和
-不受天气影响的且能封闭的外壳(3)，在所述外壳之内设置有所述线路接口、连接机构和所述控制单元(7)，其中
-所述外壳(3)具有能巡检的第一腔(5)和第二腔(11)，其中所述第二腔(11)设置在所述第一腔(5)之下，所述第二腔通过共同的壁(8)与所述第一腔隔开，并且其中所述第一腔(5)和第二腔(11)借助于排气管路与外界连接，其中所述排气管路具有带有止回元件(19)的排废管(17)，其中所述止回元件(19)构建为，在所述第二腔(11)中存在过压时中释放所述排废管(17)，
-所述第一腔(5)和所述第二腔(11)借助于共同的凹部彼此连接，
-所述控制单元(7)闭锁所述共同的凹部(13)，并且
其中所述控制单元(7)的壳体(10)在所述凹部(13)的闭锁部的区域中是敞开的和/或具有期望断裂部位，所述期望断裂部位适合于在所述控制单元(7)之内产生电弧时失效。
2.根据权利要求1的中转站(1)，
其中所述止回元件(19)在闭塞位置和释放位置之间来回运动。
3.根据权利要求2所述的中转站(1)，
其中所述止回元件(19)借助于在所述第二腔(11)中存在的过压从达到临界的压力值起能从所述闭塞位置中运动到所述释放位置中，并且在低于所述临界的压力值时能借助于重力和/或借助于复位机构自动地回到所述闭塞位置中。
4.根据权利要求1或2所述的中转站(1)，
其中所述排气管路从所述第二腔(11)中通过穿引开口(15)延伸进入所述第一腔(5)并且延伸穿过所述第一腔(5)，并且从所述外壳(3)的侧壁或顶壁从所述第一腔(5)中引出。
5.根据权利要求4所述的中转站(1)，
其中所述排气管路借助于法兰(21)引导穿过所述穿引开口(15)。
6.根据权利要求1所述的中转站(1)，
其中所述本地提供的电能是由风能设备提供的电能。
7.根据权利要求5所述的中转站(1)，
其中所述法兰能分开。
8.一种风力发电厂，具有：
-一个或多个用于提供电能的风能设备，和
-一个或多个中转站(1)，所述一个或多个中转站借助于电线路与一个或多个所述风能设备连接，其中所述一个或多个中转站中的一个中转站根据权利要求1至7中任一项构成。
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