CN109904825A - 保护装置及包含其的风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护装置及包含其的风力发电机组。保护装置用于保护第一待保护件和第二待保护件，保护装置包括：上部组件，其上设有第一磁性吸附件，上部组件中设有第一待保护件；下部组件，其上设有第二磁性吸附件，下部组件中设有第二待保护件。当保护装置处于通电状态时，第一磁性吸附件和第二磁性附件相吸附，上部组件和下部组件相接合，第一待保护件与第二待保护件相导通。当保护装置处于断电状态时，第一磁性吸附件和第二磁性吸附件相分离。当第一待保护件和第二待保护件为扭缆时，能够实现对扭缆的自动解缆，而无需停机通过偏航电机驱动机组回转专门解缆操作，从而能够实现对扭缆的保护。

Description

保护装置及包含其的风力发电机组

本申请要求申请日为2019年1月4日的中国专利申请CN201910009279.2的优先权。本申请引用上述中国专利申请的全文。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种保护装置及包含其的风力发电机组。

背景技术

风力发电机组在自然环境下需要运行20至25年，风力发电机组正常运行有一套安全保证体系，控制策略会主动根据程序设定，使风力发电机组执行各项操作。但出现无电力保障的停机(如在小风、大风、极端气候条件如台风、地震；机组安装初期、电网断电、故障检修等处于停机或停机断电状态)时，控制系统不起作用，风力发电机组存在较大的安全隐患。其中，小风会使塔架产生涡激振动，而风轮又难以自动偏航，使得扭缆(扭缆属于动力电缆，动力电缆还包括普通电缆)会扭转，容易损坏扭缆。在现有技术中，当扭缆扭转2.5圈时，通常是机组停机专门解缆操作。而现有技术中，很少有无电状态对扭缆进行自动解缆以对扭缆进行保护的装置。也就是说，只有通电状态专门解缆操作，断电时较难通过自动解缆保护扭缆的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中解缆需要停机专门解缆操作、断电时较难通过自动解缆保护扭缆的缺陷，提供一种保护装置及包含其的风力发电机组。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种保护装置，用于保护第一待保护件和第二待保护件，其特点在于：所述保护装置包括：

上部组件，所述上部组件上设有第一磁性吸附件，所述上部组件中穿设有所述第一待保护件；

下部组件，所述下部组件上设有第二磁性吸附件，所述下部组件中穿设有所述第二待保护件；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述第一磁性吸附件和所述第二磁性附件相吸附，所述上部组件和所述下部组件相接合，所述第一待保护件与所述第二待保护件相导通；

当所述保护装置处于断电状态时，所述第一磁性吸附件和所述第二磁性吸附件相分离，所述上部组件和所述下部组件相分离，所述第一待保护件与所述第二待保护件不导通。

在本方案中，当保护装置处于断电状态时，上部组件和所述下部组件相分离后，上部组件和下部组件能够自由旋转，当第一待保护件和第二待保护件为扭缆时，能够实现对扭缆的自动解缆，而无需停机通过偏航电机驱动机组回转专门解缆操作，从而能够实现对扭缆的保护。特别是，机组长期停电，机组可自由偏航，上部组件和下部组件处于断开状态，扭缆可自由转动。

较佳地，所述上部组件内穿设有第一连接件，所述第一连接件与所述第一待保护件间隔设置；

所述下部组件内穿设有第二连接件，所述第二连接件与所述第二待保护件间隔设置并与所述第一连接件相对设置；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述第一连接件与所述第二连接件相接合；

当所述保护装置由所述通电状态切换到所述断电状态时，所述第一连接件和所述第二连接件相分离。

较佳地，所述第一连接件和所述第二连接件的接合面为螺旋面。

在本方案中，接合面设置为螺旋面，该螺旋面近似于斜面，有利于增大第一连接件和第二连接件的接触面积，当第一连接件和第二连接件为连接光纤的光纤端子时，螺旋面形式的接合面有利于实现光纤的位置对准，有利于传输光信号。

较佳地，所述第二连接件具有第一端部和第二端部，所述第一端部与所述第一连接件相接合，所述第二端部截面尺寸小于所述第一端部的截面尺寸；

所述保护装置还包括弹簧，所述弹簧位于所述下部组件的内部，所述弹簧套设于所述第二端部，且所述弹簧压设于所述第一端部和所述下部组件的底部之间。

在本方案中，当保护装置为通电状态时，弹簧使得第一连接件和第二连接件实现弹性接触。当保护装置由通电状态切换为断电状态时，弹簧能够为第一连接件提供背离第二连接件的作用力，有利于使得第一连接件背离第二连接件移动。

较佳地，所述上部组件包括上部本体和设于所述上部本体的内部的上部电极，所述上部本体的外部与所述上部电极对应的位置处设有与所述上部电极导通的上部端子，所述上部端子连接于所述第一待保护件；

所述下部组件包括下部本体和设于所述下部本体的内部的下部电极，所述下部本体的外部与所述下部电极对应的位置处设有与所述下部电极导通的下部端子，所述下部端子连接于所述第二待保护件；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述上部电极和所述下部电极相接合并导通；

当所述保护装置处于断电状态时，所述上部电极和所述下部电极相分离。

较佳地，所述上部电极和所述下部电极均包括同心布置的多个环形电极单元，且多个所述环形电极单元沿所述电极的径向间隔设置。

在本方案中，上部电极和下部电极均为环形电极，有利于实现上部电极和下部电极在任意角度的接合。

较佳地，所述上部电极的环形电极单元的末端设有第一卡合部，所述下部电极的环形电极单元的末端设有第二卡合部；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述上部电极和所述下部电极通过所述第一卡合部和所述第二卡合部相卡合。

在本方案中，上部电极和下部电极卡合连接，有利于保证接合面积，使得接合后的电阻较小。

较佳地，所述第一卡合出部为凹陷部，所述第二卡合部为凸出部；

或，所述第一卡合部为凸出部，所述第二卡合部为凹陷部。

较佳地，所述第一卡合部为梯形槽，所述第二卡合部的截面形状为梯形。

较佳地，所述第一磁性吸附件为铁磁性金属，所述第二磁性吸附件为电磁铁。

在本方案中，当保护装置处于断电状态时，电磁铁的磁力消失，在重力的作用下，上部组件和下部组件相分离，上部组件和下部组件均处于悬垂状态，且上部组件和下部组件相对可旋转，使得第一待保护件和第二待保护件旋转，当第一待保护件和/或第二待保护件为扭缆时，能够使得扭缆能够随偏航一起转动，进而实现解缆。

较佳地，所述铁磁性金属套设于所述上部组件的外周面上。

较佳地，所述下部组件朝向所述上部组件的一端具有容置腔，至少所述上部组件中套设有所述铁磁性金属的部分位于所述容置腔内。

在本方案中，无论保护装置是处于通电状态还是处于断电状态，铁磁性金属均位于容置腔内，使得当处于断电状态时，上部组件和下部组件也不易分离。

较佳地，所述铁磁性金属的一端嵌设于所述上部组件的外周面、另一端抵接于所述下部组件的内壁面。

在本方案中，既能够实现对铁磁性金属的可靠限位，又能够减少占用的空间。

较佳地，所述保护装置还包括限位件，所述限位件设于所述下部组件的顶部，相对于所述铁磁性金属中朝向所述下部组件的内壁面的一端，所述限位件中朝向所述下部组件的中心轴线方向的一端更加靠近所述下部组件的中心轴线。

在本方案中，一方面，限位件能够起到一定的防尘作用；另一方面，限位件能够保证断电状态时上部组件和下部组件不分离。

本发明还提供一种风力发电机组，包括上部扭缆和下部扭缆，其特点在于，所述风力发电机组还包括上述保护装置，所述保护装置设于所述上部扭缆和所述下部扭缆之间，所述第一待保护件为所述上部扭缆，所述第二待保护件为所述下部扭缆。

在本方案中，如前所述，该保护装置能够实现扭缆的自动解缆，进而有利于实现风轮的自由偏航，能够较为可靠地保护扭缆。

本发明还提供一种风力发电机组，包括上部扭缆和下部扭缆、上部光纤和下部光纤，其特点在于，所述风力发电机组还包括上述保护装置，所述保护装置设于所述上部扭缆和所述下部扭缆之间，所述第一待保护件为所述上部扭缆，所述第二待保护件为所述下部扭缆；

所述第一连接件为第一光纤端子，所述上部光纤连接于所述第一光纤端子；

所述第二连接件为第二光纤端子，所述下部光纤连接于所述第二光纤端子。

本发明的积极进步效果在于：

在本方案中，当保护装置处于断电状态时，上部组件和下部组件相分离，上部组件和下部组件能够自由旋转，当第一待保护件和第二待保护件为扭缆时，能够实现对扭缆的自动解缆，而无需停机通过偏航电机驱动机组回转专门解缆操作，从而能够实现对扭缆的保护。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的保护装置的整体结构示意图。

图2为本发明一较佳实施例的保护装置的分解结构示意图。

图3为本发明一较佳实施例的保护装置的内部结构示意图，其中，保护装置处于闭合状态。

图4为本发明一较佳实施例的保护装置的另一内部结构示意图，其中，保护装置处于断电状态。

图5为本发明一较佳实施例的保护装置中下部组件的结构示意图。

图6为本发明一较佳实施例的风力发电机组的结构示意图。

附图标记说明：

10 上部组件

101 上部本体

102 上部电极

103 第一卡合部

104 上部端子

20 下部组件

201 下部本体

202 下部电极

203 第二卡合部

204 下部端子

30 第一磁性吸附件

40 第二磁性吸附件

50 第一连接件

60 第二连接件

70 弹簧

80 限位件

90 扭缆

901 上部扭缆

902 下部扭缆

100 保护装置

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

本实施例揭示一种保护装置，该保护装置用于保护第一待保护件和第二待保护件，参照图1-5予以理解，保护装置包括上部组件10和下部组件20。其中，上部组件10上设有第一磁性吸附件30，上部组件10中穿设有第一待保护件，下部组件20上设有第二磁性吸附件40，下部组件20中穿设有第二待保护件。当保护装置处于通电状态时，第一磁性吸附件30和第二磁性附件相吸附，上部组件10和下部组件20相接合，第一待保护件与第二待保护件相导通。当保护装置处于断电状态时，第一磁性吸附件30和第二磁性吸附件40相分离，上部组件10和下部组件20相分离，第一待保护件与第二待保护件不导通。

在本实施方式中，当保护装置处于断电状态时，上部组件10和下部组件20相分离，上部组件10与下部组件20能够自由旋转，当第一待保护件和第二待保护件为扭缆时，能够实现对扭缆的自动解缆，而无需停机通过偏航电机驱动机组回转专门解缆操作，从而能够实现对扭缆的保护。特别是，机组长期停电，机组可自由偏航，上部组件和下部组件处于断开状态，扭缆可自由转动。

进一步地，参照图2-5予以理解，上部组件10内穿设有第一连接件50，第一连接件50与第一待保护件间隔设置，下部组件20内穿设有第二连接件60，第二连接件60与第二待保护件间隔设置并与第一连接件50相对设置。其中，当保护装置处于通电状态时，第一连接件50与第二连接件60相接合。当保护装置由通电状态切换到断电状态时，上部组件10和下部组件20相分离，带动第一连接件50和第二连接件60也彼此分离。

进一步地，继续参照图2-5予以理解，第一连接件50和第二连接件60的接合面为近似为斜面的螺旋面。其中，将接合面设置为螺旋面，有利于增大第一连接件50和第二连接件60的接触面积，且当第一连接件50和第二连接件60为连接光纤的光纤端子时，螺旋面形式的接合面有利于实现光纤的位置对准，有利于传输光信号。

更进一步地，第二连接件60具有第一端部和第二端部，第一端部与第一连接件50相接合，第二端部截面尺寸小于第一端部的截面尺寸。

继续参照图3-4予以理解，保护装置还包括弹簧70，弹簧70位于下部组件20的内部，弹簧70套设于第二端部，且弹簧70压设于第一端部和下部组件20的底部之间。

其中，当保护装置为通电状态时，弹簧70使得第一连接件50和第二连接件60实现弹性接触。当保护装置由通电状态切换为断电状态时，弹簧70能够为第一连接件50提供背离第二连接件60的作用力，有利于使得第一连接件50背离第二连接件60移动。

继续参照图2-5予以理解，上部组件10包括上部本体101和设于上部本体101的内部的上部电极102，上部本体101的外部与上部电极102对应的位置处设有与上部电极102导通的上部端子104，上部端子104连接于第一待保护件。下部组件20包括下部本体201和设于下部本体201的内部的下部电极202，下部本体201的外部与下部电极202对应的位置处设有与下部电极202导通的下部端子204，下部端子204连接于第二待保护件。其中，当保护装置处于通电状态时，上部电极102和下部电极202相接合并导通；当保护装置处于断电状态时，上部电极102和下部电极202相分离。

具体地，在本实施方式中，上部电极102和下部电极202均包括同心布置的多个环形电极单元，且多个环形电极单元沿电极的径向间隔设置。其中，上部电极102和下部电极202均为环形电极，有利于实现上部电极102和下部电极202在任意角度的接合。

另外，上部电极102的环形电极单元的末端设有第一卡合部103，下部电极202的环形电极单元的末端设有第二卡合部203；其中，当保护装置处于通电状态时，上部电极102和下部电极202通过第一卡合部103和第二卡合部203相卡合。上部电极102和下部电极202卡合连接，有利于保证接合面积，使得接合后的电阻较小。

具体地，在本实施例中，第一卡合出部为凹陷部，第二卡合部203为凸出部。在其他可替代的实施方中，也可将第一卡合部103设置为凸出部，将第二卡合部203设置为凹陷部。另外，参照图3和图4予以理解，第一卡合部103为梯形槽，第二卡合部203的截面形状为梯形。

更进一步地，在本实施方式中，第一磁性吸附件30为铁磁性金属，第二磁性吸附件40为电磁铁。其中，当保护装置处于断电状态时，电磁铁的磁力消失，在重力的作用下，上部组件10和下部组件20相分离，上部组件10和下部组件20均处于悬垂状态，上部组件10和下部组件20能够自由旋转，使得第一待保护件和第二待保护件旋转，进而能够实现解缆。具体地，铁磁性金属可以为铁、镍或钴。当然，第一磁性吸附件30也可为非金属磁性材料，如铁氧体。

参照图2-4予以理解，铁磁性金属套设于上部组件10的外周面上。下部组件20朝向上部组件10的一端具有容置腔，至少上部组件10中套设有铁磁性金属的部分位于容置腔内。其中，无论保护装置是处于通电状态还是处于断电状态，铁磁性金属均位于容置腔内，使得当处于断电状态时，上部组件10和下部组件20也不完全脱离。

另外，铁磁性金属的一端嵌设于上部组件10的外周面、另一端抵接于下部组件20的内壁面。采用上述设置，既能够实现对铁磁性金属的可靠限位，又能够减少占用的空间。

参照图1-4予以理解，保护装置还包括限位件80，限位件80设于下部组件20的顶部，相对于铁磁性金属中朝向下部组件20的内壁面的一端，限位件80中朝向下部组件20的中心轴线方向的一端更加靠近下部组件20的中心轴线。采用上述设置，一方面，限位件80能够起到一定的防尘作用；另一方面，限位件80能够保证断电状态时上部组件10和下部组件20不完全脱离。

本实施例还提供一种风力发电机组，参照图6所示，该风力发电机组包括上部扭缆901和下部扭缆902，风力发电机组还包括上述保护装置100，保护装置100设于上部扭缆901和下部扭缆902之间，第一待保护件为上部扭缆，第二待保护件为下部扭缆。如前所述，该保护装置能够实现扭缆的自动解缆，进而有利于实现风轮的自由偏航，能够较为可靠地保护扭缆。

本实施例还提供了另一种风力发电机组，该风力发电机组包括上部扭缆和下部扭缆、上部光纤和下部光纤，其特点在于，风力发电机组还包括上述保护装置，保护装置设于上部扭缆和下部扭缆之间，第一待保护件为上部扭缆，第二待保护件为下部扭缆，且第一连接件50为第一光纤端子，上部光纤连接于第一光纤端子，第二连接件60为第二光纤端子，下部光纤连接于第二光纤端子。

需要说明的是，在风力发电机组中，保护装置也可以设置在扭缆的末端，则此时，第一待保护件为扭缆，第二待保护件便为普通的电缆。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种保护装置，用于保护第一待保护件和第二待保护件，其特征在于：所述保护装置包括：

上部组件，所述上部组件上设有第一磁性吸附件，所述上部组件中穿设有所述第一待保护件；

下部组件，所述下部组件上设有第二磁性吸附件，所述下部组件中穿设有所述第二待保护件；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述第一磁性吸附件和所述第二磁性附件相吸附，所述上部组件和所述下部组件相接合，所述第一待保护件与所述第二待保护件相导通；

当所述保护装置处于断电状态时，所述第一磁性吸附件和所述第二磁性吸附件相分离，所述上部组件和所述下部组件相分离，所述第一待保护件与所述第二待保护件不导通。

2.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述上部组件内穿设有第一连接件，所述第一连接件与所述第一待保护件间隔设置；

所述下部组件内穿设有第二连接件，所述第二连接件与所述第二待保护件间隔设置并与所述第一连接件相对设置；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述第一连接件与所述第二连接件相接合；

当所述保护装置由所述通电状态切换到所述断电状态时，所述第一连接件和所述第二连接件相分离。

3.如权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述第一连接件和所述连接件的接合面为螺旋面。

4.如权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述第二连接件具有第一端部和第二端部，所述第一端部与所述第一连接件相接合，所述第二端部截面尺寸小于所述第一端部的截面尺寸；

所述保护装置还包括弹簧，所述弹簧位于所述下部组件的内部，所述弹簧套设于所述第二端部，且所述弹簧压设于所述第一端部和所述下部组件的底部之间。

5.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述上部组件包括上部本体和设于所述上部本体的内部的上部电极，所述上部本体的外部与所述上部电极对应的位置处设有与所述上部电极导通的上部端子，所述上部端子连接于所述第一待保护件；

所述下部组件包括下部本体和设于所述下部本体的内部的下部电极，所述下部本体的外部与所述下部电极对应的位置处设有与所述下部电极导通的下部端子，所述下部端子连接于所述第二待保护件；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述上部电极和所述下部电极相接合并导通；

当所述保护装置处于断电状态时，所述上部电极和所述下部电极相分离。

6.如权利要求5所述的保护装置，其特征在于，所述上部电极和所述下部电极均包括同心布置的多个环形电极单元，且多个所述环形电极单元沿所述电极的径向间隔设置。

7.如权利要求6所述的保护装置，其特征在于，所述上部电极的环形电极单元的末端设有第一卡合部，所述下部电极的环形电极单元的末端设有第二卡合部；

其中，当所述保护装置处于通电状态时，所述上部电极和所述下部电极通过所述第一卡合部和所述第二卡合部相卡合。

8.如权利要求7所述的保护装置，其特征在于，所述第一卡合出部为凹陷部，所述第二卡合部为凸出部；

或，所述第一卡合部为凸出部，所述第二卡合部为凹陷部。

9.如权利要求8所述的保护装置，其特征在于，所述第一卡合部为梯形槽，所述第二卡合部的截面形状为梯形。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的保护装置，其特征在于，所述第一磁性吸附件为铁磁性金属，所述第二磁性吸附件为电磁铁。

11.如权利要求10所述的保护装置，其特征在于，所述铁磁性金属套设于所述上部组件的外周面上。

12.如权利要求10所述的保护装置，其特征在于，所述下部组件朝向所述上部组件的一端具有容置腔，至少所述上部组件中套设有所述铁磁性金属的部分位于所述容置腔内。

13.如权利要求12所述的保护装置，其特征在于，所述铁磁性金属的一端嵌设于所述上部组件的外周面、另一端抵接于所述下部组件的内壁面。

14.如权利要求12所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括限位件，所述限位件设于所述下部组件的顶部，相对于所述铁磁性金属中朝向所述下部组件的内壁面的一端，所述限位件中朝向所述下部组件的中心轴线方向的一端更加靠近所述下部组件的中心轴线。

15.一种风力发电机组，包括上部扭缆和下部扭缆，其特征在于，所述风力发电机组还包括如权利要求1-14中任意一项所述的保护装置，所述保护装置设于所述上部扭缆和下部扭缆之间，所述第一待保护件为所述上部扭缆，所述第二待保护件为所述下部扭缆。

16.一种风力发电机组，包括上部扭缆、下部扭缆、上部光纤和下部光纤，其特征在于，所述风力发电机组还包括如权利要求2-14中任意一项所述的保护装置，所述保护装置设于所述上部扭缆和下部扭缆之间，所述第一待保护件为所述上部扭缆，所述第二待保护件为所述下部扭缆；

所述第一连接件为第一光纤端子，所述上部光纤连接于所述第一光纤端子；

所述第二连接件为第二光纤端子，所述下部光纤连接于所述第二光纤端子。