CN107394652A - 一种风电塔筒内嵌式智能升压变电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,属于变电装置技术领域。所述智能升压变电装置包括变压室、高压室、低压室、第一安装底座、控制柜、变流柜和智能监控单元,变压室内设有变压器及散热风机,高压室内设有高压柜,低压室内设有低压柜,变压室和高压室装设于同一水平位置上,第一安装底座装设于变压室和高压室的顶部,低压室、控制柜和变流柜均间隔装设于第一安装底座上,控制柜和变流柜均与低压室连接,变压器均与高压柜和低压柜连接;第一安装底座上还设有散热风道及开设有通孔,散热风道通过通孔与变压室的散热口连通;智能监控单元设于所述风电塔筒的内壁上。本发明不仅能够节约建造成本,还可实现远程控制和智能保护。

Description

一种风电塔筒内嵌式智能升压变电装置
【技术领域】
本发明涉及变电装置技术领域,具体涉及一种风电塔筒内嵌式智能升压变电装置。
【背景技术】
在众多新型可再生能源中,风能分布范围广泛,风力发电技术比较成熟而且成本相对较低,在改善能源结构以及节能减排方面的作用受到了人们越来越多的关注,成为目前国际上可再生能源领域发展最快的清洁能源。风能是我国大力提倡发展的环保型能源、无污染的清洁能源。国际风能研究机构MAKE发布《2016中国风电市场展望报告》,该报告预计,2016年-2025年期间,中国新增并网容量将达到263GW,占全球新增并网容量的43%;吊装容量则将在未来十年保持年均新增25.5GW,在2025年达到累计吊装容量393.7GW。随着国家正在制定长远的风力发电规划,大力发展和加快开发利用风力发电,国家大型风电产业的发展更快,风力发电升压箱式变电站必将有很大的市场。
目前国内风电常规方式为在塔筒外安装预装式变电站或组合式变压器实现风能转化和传输。传统方案的设备资源构成如下:1)风机、配套设备及塔筒;2)预装式变电站;3)变电站基础土建;4)塔筒到预装式变电站的低压连接电缆。安装于塔筒外的箱变在施工和建造方面的成本一直比较高,对社会资源有和环境有很大的浪费。
【发明内容】
针对上述存在的问题,提供一种能够降低建造成本的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置。本装置可将风电机组输出的0.6~0.69kV低压电通过干式升压变压器升高到35kV高压电,结构简单,体积小,便于移动。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,包括变压室、高压室及低压室,所述变压室内设有变压器及散热风机,所述高压室内设有高压柜,所述低压室内设有两台低压柜;还包括第一安装底座、控制柜、变流柜和智能监控单元,所述变压室和高压室间隔地装设于同一水平位置上,所述第一安装底座装设于所述变压室和高压室的顶部,所述低压室、控制柜和变流柜均间隔装设于所述第一安装底座上,所述控制柜和变流柜均通过电缆与所述低压室连接,所述变压器的高压输出端与所述高压柜的输入端连接,所述变压器的低压输出端与所述低压柜的输入端连接;
所述第一安装底座上还设有用以供所述变压器散热的散热风道,且所述第一安装底座上还开设有通孔,所述散热风道通过所述通孔与所述变压室的散热口连通;
所述智能监控单元设于所述风电塔筒的内壁上;所述智能监控单元包括控制器、信息采集模块、无线通讯模块、监测模块、非电量保护模块和报警模块,所述信息采集模块、监测模块、非电量保护模块、报警模块均与所述控制器连接,其中所述信息采集模块与所述控制器通过所述无线通讯模块连接,所述监测模块还通过所述无线通讯模块与所述非电量保护模块连接;
所述信息采集模块与所述变压器连接,用于采集所述变压器的电流、电压信息,并通过所述无线通讯模块传输至所述控制器,所述报警模块用于根据所述控制器接收到的电流、电压信息进行报警;所述监测模块用于监测所述风电塔筒内的环境温度、变压器的内部故障、变压器温度和所述内嵌式智能升压变电装置内的各路开关状态,所述非电量保护模块根据所述监测模块的监测结果对所述变压器的内部故障和所述内嵌式智能升压变电装置内的各路开关进行跳闸保护或发送信号至所述控制器,所述控制器控制报警模块实行报警;所述散热风机还与所述控制器连接,以使所述控制器根据监测模块监测到的所述风电塔筒内的环境温度和变压器温度控制所述散热风机的档位大小。
进一步地,所述智能监控单元还包括均与所述监测模块和非电量保护模块连接的存储模块,用于对所述变压器的内部故障和保护控制记录进行存储。
进一步地,所述散热风道包括第一散热风道和第二散热风道,所述第一散热风道通过所述通孔与所述变压室的散热口连通,所述第二散热风道与所述第一散热风道连通;所述第一散热风道为纵向安装于所述第一安装底座上的竖直散热风道,所述第二散热风道为横向安装于所述控制柜和变流柜上方的环状散热风道。
进一步地,所述低压柜通过下出线母线桥与所述变压器的低压输出端通过铜排进行搭接。
进一步地,所述变流柜与所述低压室之间形成一维护通道,所述控制柜与所述低压室位于所述维护通道的同一侧。
进一步地,两台所述低压柜之间通过插拔式接线端子连接。
进一步地,所述变压器为干式变压器,所述干式变压器的高压线圈采用分层分段绕制,并采用填料树脂真空浇注;所述干式变压器的低压绕组采用铝箔绕制,且匝间通过树脂预浸聚合布进行绝缘。
进一步地,所述风电塔筒内嵌式智能升压变电装置还包括设于所述第一安装底座上的升高底座,所述变流柜设于所述升高底座上。
进一步地,所述智能升压变电装置还包括第二安装底座,所述变压室和高压室安装于所述第二安装底座上。
进一步地,所述智能升压变电装置装设于所述风电塔的塔筒内底部,所述风电塔的塔筒侧壁上开设有散热孔。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
1、本发明的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置及内嵌有该装置的风电塔,其将变电设备整合于风电塔的塔筒内,相较于现有技术在塔筒外设置升压变箱式变电站的方案,其缩短了风机与变电设备之间的距离,因此,可采用较短的连接电缆进行连接,同时无需另建造土建基础安装箱式变电站,可以节约钢材等能源,从而降低建造成本。
2、本发明的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其在变流柜、低压室之间设有维护通道,方便设备的后期维护;同时,采用风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,可利用风电塔的塔筒对变电装置进行保护,避免变电设备在塔筒外遭受风沙冰雪的侵蚀、牲畜破坏的问题。
3、本发明中的智能监控单元通过信息采集模块、监测模块等可以收集高低压开关的运行状态、电气参数、变压器运行温度、塔筒内部环境等参数,并通过非电量保护模块进行保护控制,实现信息采集、非电量保护、远方控制和通讯功能,最终达到远程控制和智能保护,满足了风电站全面智能化、“无人值班,少人值守”的运行管理方式。
【附图说明】
图1为本发明一较佳实施例中风电塔的部分结构示意图;
图2为本发明一较佳实施例中风电塔筒内嵌式智能升压变电装置的立体结构示意图;
图3为本发明一较佳实施例中智能监控单元的连接框图。
主要元件符号说明:
附图中,100-风电塔、1-塔筒、2-变压室、21-变压器、22-散热风机、3-高压室、4-低压室、5-第一安装底座、6-控制柜、7-变流柜、8-智能监控单元、81-控制器、82-信息采集模块、83-无线通讯模块、84-监测模块、85-非电量保护模块、86-报警模块、87-存储模块、9-低压电缆、10-散热风道、101-第一散热风道、102-第二散热风道、11-维护通道、12-第二安装平台、13-升高底座。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例
请同时参见图1-图3,一种风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,该内嵌式智能升压变电装置装设于风电塔100的塔筒1内底部,塔筒1的侧壁上开设有散热孔(图未示)。
在本实施例中,风电塔100的塔筒1大致呈一中空圆柱状。本实施例风电塔筒内嵌式智能升压变电装置包括变压室2、高压室3、低压室4、第一安装底座5、控制柜6、变流柜7和智能监控单元8。变压室2内设有变压器21和散热风机22,高压室3内设有高压柜(图未示),低压室23内设有两台低压柜(图未示)。其中低压柜通过下出线母线桥与变压器21的低压输出端通过铜排进行搭接。两台低压柜之间通过插拔式接线端子连接,实现两台低压柜之间的快速分离和连接,便于后期检修时将低压柜从塔筒门洞中移出。
变压室2和高压室3间隔地设于同一水平位置上,第一安装底座5装设于变压室2和高压室3的顶部,低压室4、控制柜6和变流柜7均间隔装设于第一安装底座5上。控制柜6和变流柜7均通过低压电缆9与低压室4连接。变流柜7与低压室4之间形成一维护通道11,控制柜6与低压室4位于维护通道11的同一侧。变压器21的高压输出端与高压柜的输入端连接,变压器21的低压输出端与低压柜的输入端连接。第一安装底座5上还设有用以供变压器21散热的散热风道10,且第一安装底座5上还开设有通孔(图未示),散热风道10通过所述通孔与变压室2的散热口连通。
智能监控单元8设于塔筒1的内壁上。智能监控单元8包括控制器81、信息采集模块82、无线通讯模块83、监测模块84、非电量保护模块85、报警模块86及均与监测模块84和非电量保护模85连接的存储模块。信息采集模块82、监测模块84、非电量保护模块85、报警模块86均与控制器81连接,其中信息采集模块82与控制器81通过无线通讯模块83连接,监测模块84与非电量保护模块85通过无线通讯模块83连接。信息采集模块82与变压器21连接,用于采集变压器21的电流、电压信息,并通过无线通讯模块83传输至控制器81,报警模块86用于根据控制器81接收到的电流、电压信息进行报警。监测模块84用于监测塔筒1内的环境温度、变压器21的内部故障、变压器21温度和内嵌式智能升压变电装置内的各路开关状态。非电量保护模块85根据监测模块84的监测结果对变压器21的内部故障和内嵌式智能升压变电装置内的各路开关进行跳闸保护或发送信号至控制器21,控制器21控制报警模块86实行报警。散热风机22还与控制器81连接,以使控制器81根据监测模块84监测到的塔筒1内的环境温度和变压器21的温度控制散热风机22的档位大小,使热空气能更好地经散热风道10流出,最终从塔筒1侧壁上的散热孔流出。存储模块87用于对变压器21的内部故障和保护控制记录进行存储。
本实施例中,变压器21为干式变压器,所述干式变压器的高压线圈采用分层分段绕制,填料树脂真空浇注;所述干式变压器的低压绕组采用箔式结构,用铝箔绕制。匝间绝缘为树脂预浸聚合布,经高温固化处理,预浸聚合布中的树脂释放出来后再加以固化,线圈整体采用填料树脂浇注,使整个绕组成为一个刚性整体。因此,本发明可靠性高,有效控制局部放电值、高压线圈具有良好的抗雷电冲击能力、极强的抗短路能力、抗开裂性能好、防潮、防尘、阻燃、自熄、噪音低、散热性能好、过载能力强的优点。可满足海上风机塔筒的安装要求。
本实施例中,散热风道10包括第一散热风道101和第二散热风道102,第一散热风道101通过通孔与变压室2的散热口连通,第二散热风道102与第一散热风道101连通。其中,第一散热风道101为纵向安装于第一安装底座5上的竖直散热风道,第二散热风道102为横向安装于控制柜6和变流柜7上方的环状散热风道。
进一步地,所述风电塔筒内嵌式智能升压变电装置还包括用以安装变压室2和高压室3的第二安装底座12和设于第一安装底座5上的升高底座13,变流柜7设于升高底座13上。
本发明风电塔筒内嵌式智能监控升压变电装置,是将干式升压变压器、高压柜、低压柜及相应辅助设备立体式布局,内嵌于风电塔的塔筒1内。它是将风电机组发出的低压电通过干式升压变压器升高到35kV后,经过高压柜并网输出的专用设备。该装置同时配置智能监控单元,可以对电站进行监视、远程控制,满足风电厂全面智能化的需求。
本发明中的智能监控单元8通过信息采集模块82、监测模块84等可以收集高低压开关的运行状态、电气参数、变压器运行温度、塔筒内部环境等参数,并通过非电量保护模块255进行保护控制,实现信息采集、非电量保护、远方控制和通讯功能,最终达到远程控制和智能保护,满足了风电站全面智能化、“无人值班,少人值守”的运行管理方式。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围,凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,包括变压室、高压室及低压室,所述变压室内设有变压器及散热风机,所述高压室内设有高压柜,所述低压室内设有两台低压柜,其特征在于:还包括第一安装底座、控制柜、变流柜和智能监控单元,所述变压室和高压室间隔地装设于同一水平位置上,所述第一安装底座装设于所述变压室和高压室的顶部,所述低压室、控制柜和变流柜均间隔装设于所述第一安装底座上,所述控制柜和变流柜均通过电缆与所述低压室连接,所述变压器的高压输出端与所述高压柜的输入端连接,所述变压器的低压输出端与所述低压柜的输入端连接;
所述第一安装底座上还设有用以供所述变压器散热的散热风道,且所述第一安装底座上还开设有通孔,所述散热风道通过所述通孔与所述变压室的散热口连通;
所述智能监控单元设于所述风电塔筒的内壁上;所述智能监控单元包括控制器、信息采集模块、无线通讯模块、监测模块、非电量保护模块和报警模块,所述信息采集模块、监测模块、非电量保护模块、报警模块均与所述控制器连接,其中所述信息采集模块与所述控制器通过所述无线通讯模块连接,所述监测模块还通过所述无线通讯模块与所述非电量保护模块连接;
所述信息采集模块与所述变压器连接,用于采集所述变压器的电流、电压信息,并通过所述无线通讯模块传输至所述控制器,所述报警模块用于根据所述控制器接收到的电流、电压信息进行报警;所述监测模块用于监测所述风电塔筒内的环境温度、变压器的内部故障、变压器温度和所述内嵌式智能升压变电装置内的各路开关状态,所述非电量保护模块根据所述监测模块的监测结果对所述变压器的内部故障和所述内嵌式智能升压变电装置内的各路开关进行跳闸保护或发送信号至所述控制器,所述控制器控制报警模块实行报警;所述散热风机还与所述控制器连接,以使所述控制器根据监测模块监测到的所述风电塔筒内的环境温度和变压器温度控制所述散热风机的档位大小。
2.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:所述智能监控单元还包括均与所述监测模块和非电量保护模块连接的存储模块,用于对所述变压器的内部故障和保护控制记录进行存储。
3.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:所述散热风道包括第一散热风道和第二散热风道,所述第一散热风道通过所述通孔与所述变压室的散热口连通,所述第二散热风道与所述第一散热风道连通;所述第一散热风道为纵向安装于所述第一安装底座上的竖直散热风道,所述第二散热风道为横向安装于所述控制柜和变流柜上方的环状散热风道。
4.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:所述低压柜通过下出线母线桥与所述变压器的低压输出端通过铜排进行搭接。
5.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:所述变流柜与所述低压室之间形成一维护通道,所述控制柜与所述低压室位于所述维护通道的同一侧。
6.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:两台所述低压柜之间通过插拔式接线端子连接。
7.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:所述变压器为干式变压器,所述干式变压器的高压线圈采用分层分段绕制,并采用填料树脂真空浇注;所述干式变压器的低压绕组采用铝箔绕制,且匝间通过树脂预浸聚合布进行绝缘。
8.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:还包括设于所述第一安装底座上的升高底座,所述变流柜设于所述升高底座上。
9.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:所述智能升压变电装置还包括第二安装底座,所述变压室和高压室安装于所述第二安装底座上。
10.如权利要求1所述的风电塔筒内嵌式智能升压变电装置,其特征在于:所述智能升压变电装置装设于所述风电塔的塔筒内底部,所述风电塔的塔筒侧壁上开设有散热孔。
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