CN111600271A - 一种潮流能机组的电气布线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种潮流能机组的电气布线系统，包括：电气密封舱，设置在漂浮式水上平台上，包括变流器柜、变压器柜及主控柜；水下的潮流能发电机组，包括接线端子箱、发电机、齿轮箱和轮毂，主控柜通过接线端子箱与发电机、齿轮箱和轮毂相连并电控制；海缆护管，设置在电气密封舱和潮流能发电机组之间，包括第一电缆布线桥架和第二电缆布线桥架，变流器柜、变压器柜及主控柜的动力电缆通过第一电缆布线桥架与潮流能发电机组中的接线端子箱相连；变流器柜、变压器柜及主控柜的信号电缆通过第二电缆布线桥架与接线端子箱相连。本发明保证了潮流能发电机组密封性；防止了电缆受海水侵蚀；实现了与水下潮流能发电机组的供电与通信功能。

Description

一种潮流能机组的电气布线系统
技术领域
本发明涉及潮流能发电领域，尤其涉及一种潮流能机组的电气布线系统。
背景技术
目前，我国对潮流能发电装置的研制已经进行了多年，潮流能发电机组一般由叶轮系统、机械传动系统、电气系统、控制系统、密封系统、腐蚀防护系统、监控系统等组成。其中，叶轮系统由叶片与轮毂组成，捕获海洋潮流的动能转换成机械能；通过主轴、齿轮箱与联轴器舱组成的传动系统传递能量；经过发电机转化为电能，通过海缆护管与海平面以上的变流器、变压器及控制柜等连接；控制系统实现机组启动、发电、停机过程的安全运行；密封系统阻止海水泄露进入机组内部；腐蚀防护系统阻止、减弱海水对机组金属结构的腐蚀破坏；监控系统对机组运行状态进行远程监控、数据记录和储存。
潮流能发电机组位于水下，如果按照普通风力发电机组那样，把变流器柜、主控柜放在潮流能发电机组内部，与其一起置与水下，一方面柜内电气元件在潮湿环境中容易出现故障，维护检修时需要将潮流能发电机组提升至海面以上进行维护，维护成本高，另一方面也不利于人为操作潮流能发电机组的运行。另外，水下潮流能发电机组对密封性要求极高，如何合理布线而不影响机组的密封性也是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种潮流能机组的电气布线系统，节约了变流器柜、变压器柜及主控柜的维修成本，保证了机组密封性；将电缆通过海缆护管到水下潮流能发电机组，防止了电缆受海水侵蚀；实现了变流器柜、变压器柜、主控柜与水下潮流能发电机组的供电与通信功能。
为实现上述目的，本发明的一种潮流能机组的电气布线系统的具体技术方案为：
一种潮流能机组的电气布线系统，包括：电气密封舱，设置在漂浮式水上平台上，包括变流器柜、变压器柜及主控柜；水下的潮流能发电机组，包括接线端子箱、发电机、齿轮箱和轮毂，主控柜通过接线端子箱与发电机、齿轮箱和轮毂相连并电控制；海缆护管，设置在电气密封舱和潮流能发电机组之间，包括第一电缆布线桥架和第二电缆布线桥架，变流器柜、变压器柜及主控柜的动力电缆通过第一电缆布线桥架与潮流能发电机组中的接线端子箱相连；变流器柜、变压器柜及主控柜的信号电缆通过第二电缆布线桥架与接线端子箱相连。
进一步，潮流能发电机组包括相连通的尾舱、发电机、中间舱、齿轮箱和轮毂，轮毂上设置有叶片。
进一步，潮流能发电机组内设置有水下视频监控系统，分别设置在轮毂、中间舱及尾舱处。
进一步，轮毂通过空心通轴与滑环相连，轮毂通过主轴与齿轮箱相连通，主轴套设在空心同轴的外部。
进一步，轮毂内设置有变桨控制柜，变桨控制柜中的电缆穿过空心同轴通过滑环与接线端子箱的输出端相连，接线端子箱的输入端与主控柜相连。
进一步，接线端子箱的输入端与主控柜的电缆相连，输出端的部分端头通过电缆与潮流能发电机组中执行机构相连。
进一步，发电机、中间舱、齿轮箱上均设置有电缆穿线孔，接线端子箱输出端的部分电缆穿过电缆穿线孔分别与发电机、中间舱、齿轮箱相连。
本发明的一种潮流能机组的电气布线系统的优点在于：
1)对水下潮流能发电机组电气控制柜布局与布线合理，能够方便机组进行维护，并且保护电缆不受波浪、潮流的影响；
2)将故障率较高的变流器柜、变压器柜及主控柜放置在水上平台密封舱里，通过海缆护管给水下潮流能发电机组供电与通信，不仅节约了变流器柜、变压器柜及主控柜的维修成本，保证了机组密封性；另一方面电缆通过海缆护管到水下潮流能发电机组，防止了电缆受海水侵蚀；
3)实现了变流器柜、变压器柜、主控柜与水下潮流能发电机组的供电与通信功能。
附图说明
图1为本发明的电气布线系统的结构示意图。
图中：1、水上平台电气密封舱；11、变流器柜；12、变压器柜；13、主控柜；2、海缆护管；3、潮流能发电机组；31、尾舱；32、接线端子箱；33、滑环；34、电缆穿线孔；35、空心通轴；36、主轴；4、发电机；5、中间舱；6、齿轮箱；7、轮毂；71、变桨控制柜；8、叶片。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种潮流能机组的电气布线系统做进一步详细的描述。
如图1所示，其示为本发明的一种潮流能机组的电气布线系统，包括设置在漂浮式水上平台上的电气密封舱1、位于海水中的潮流能发电机组3、以及设置在电气密封舱1与潮流能发电机组3之间的海缆护管2。
具体来说，海缆护管设置在电气密封舱1和水下潮流能发电机组之间，用于保护电气密封舱1与水下的潮流能发电机组3之间连接的用于供电与通信的电缆。
进一步，呈漂浮式位于水上平台的电气密封舱1内设置有变流器柜11、变压器柜12及主控柜13(PLC)，用于专为潮流能发电机组3进行海上检修和维护。电气密封舱1不仅用于设置变流器柜11、变压器柜12及主控柜13，同时具有防止海水、雨水渗入的功能，防止电气密封舱内电气元件受海水腐蚀，保证了潮流能发电装置能够长期稳定运行。
进一步，变流器柜11设置在潮流能发电机组3中发电机4的定子与电网之间，变流器柜11用于将发电机4发出的电能经过整流、逆变后变成与电网电压、频率相同的电能输入电网。变压器柜12用于负责将电网电压690V变为380V，然后给位于海水中的潮流能发电机组3内部的电气元件供电。主控柜13用于负责潮流能机组的供电、控制、监控、通讯的功能。
进一步，海缆护管内设置有两条通过两条电缆布线桥架，电气密封舱1分别通过第一电缆布线桥架和第二电缆布线桥架与潮流能发电机组3相连。具体来说，电气密封舱1内的变流器柜11、变压器柜12及主控柜13的动力电缆、信号电缆分别通过第一电缆布线桥架、第二电缆布线桥架进行布线，实现强弱电分离，以防信号干扰。第一电缆布线桥架和第二电缆布线桥架位于海缆护管2内，通过海缆护管2实现保护电缆抵抗波浪、潮流的长期作用。
其中，变流器柜11、变压器柜12与主控柜13的动力电缆通过第一电缆布线桥架(以及海缆护管2的保护)进行布线与接线端子箱32(位于水下的潮流能发电机组3的尾舱31)的输入端相连，尾舱31内的接线端子箱32为转接施工线路，为一种布线和查线提供方便的接口装置，内部布置有各种型号的接线端子，用于实现电气连接。
此外，变流压柜11、变压器柜12与主控柜13的信号电缆通过第二电缆布线桥架(以及海缆护管2的保护)进行布线与接线端子箱32的输入端相连。
进一步，接线端子箱32的输出端上设置有多个端子，用于分别对应发电机4、齿轮箱6、轮毂7。电气密封舱1中的变流器柜11、变压器柜12、主控柜13的动力电缆与接线端子箱32的输入端相连，通过接线端子箱32上与发电机4相对应的输出端相连，以实现与发电机4相连。
进一步，水下的潮流能发电机组3包括相连通的尾舱31、发电机4、中间舱5、齿轮箱6、轮毂7，接线端子箱32位于尾舱31内。位于海水中的潮流能发电机组3设置有整体密封，以防止海水泄漏进入潮流能发电机组3内部，保护潮流能发电机组防止发生海水泄漏而发生损坏。此外，轮毂7通过空心通轴35与滑环33相连，轮毂7通过主轴36与齿轮箱6相连通，主轴36套设在空心同轴34的外部。空心通轴35设置在齿轮箱6、中间舱5、发电机4的中心处，轮毂7的变桨信号从变桨控制柜36发出与滑环33实现无泄漏风险相连，提高了潮流能发电机组3的可靠。
进一步，潮流能发电机组3还设置有水下视频监控系统，分别设置在潮流能发电机组3的轮毂7、中间舱5及尾舱3这三处关键部位，用于24小时不间断的观察潮流能发电机组内部的情况，对于发生的危险情况及时处理，通过整体密封以及水下视频监控系统的应用，大大提高了潮流能发电机组的可靠性。
进一步，潮流能发电机组3内的轮毂7内设置有变桨控制柜71，变桨控制柜71中的电缆穿过空心同轴35通过滑环33与接线端子箱32的输出端相连，接线端子箱32的输入端与主控柜13相连，实现了主控柜13与变桨控制柜71之间的供电与通讯功能
进一步，轮毂上连接有叶片8，通过叶片8设计与控制设计结合，充分达到高效的能量捕获，同时利用变桨进行功率限制及对流控制，以实现能量捕获最大化。
进一步，接线端子箱32的输入端与主控柜13的电缆相连，输出端的部分端头通过电缆与潮流能发电机组3中执行机构相连，例如中间舱照明机构、发电机润滑油泵、齿轮箱润滑油泵、刹车系统、安全系统回路等，以实现主控柜11与潮流能发电机组3舱内各电气执行机构的供电与通讯功能。主控柜13内PLC通过时时采集数据并分析数据、发出命令实现智能控制，以提高潮流能发电机组3的可靠性及安全性。
进一步，电缆在潮流能发电机组3内部进行布线时，采用油管与电缆分开布线的方式，动力线与信号线分开布线的方式，保证安全性，同时保证潮流能发电机组运行的稳定性。并且，发电机4、中间舱5、齿轮箱6上均设置有电缆穿线孔34，在进行布线时，从尾舱3通向发电机4、中间舱5、齿轮箱6的电缆均从元器件预留的电缆穿线孔34中进行布线，以确保水下潮流能发电机组的密封性。
本发明的一种潮流能机组的电气布线系统，潮流能发电机组电气控制柜布局与布线合理，能够方便机组进行维护，并且保护电缆不受波浪、潮流的影响；将故障率较高的变流器柜、变压器柜及主控柜放置在水上平台密封舱里，通过海缆护管给水下潮流能发电机组供电与通信，不仅节约了维修成本、保证了机组密封性；另一方面电缆通过海缆护管到水下潮流能发电机组，防止了电缆受海水侵蚀；实现了变流器柜、变压器柜、主控柜与水下潮流能发电机组的供电与通信功能。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种潮流能机组的电气布线系统，其特征在于，包括：
电气密封舱(1)，设置在漂浮式水上平台上，包括变流器柜(11)、变压器柜(12)及主控柜(13)；
水下的潮流能发电机组(3)，包括接线端子箱(32)、发电机(4)、齿轮箱(6)和轮毂(7)，主控柜(13)通过接线端子箱(32)与发电机(4)、齿轮箱(6)和轮毂(7)相连并电控制；
海缆护管，设置在电气密封舱(1)和潮流能发电机组(3)之间，包括第一电缆布线桥架和第二电缆布线桥架，变流器柜(11)、变压器柜(12)及主控柜(13)的动力电缆通过第一电缆布线桥架与潮流能发电机组(3)中的接线端子箱(32)相连；变流器柜(11)、变压器柜(12)及主控柜(13)的信号电缆通过第二电缆布线桥架与接线端子箱(32)相连。
2.根据权利要求1所述的潮流能机组的电气布线系统，其特征在于，潮流能发电机组(3)包括相连通的尾舱(3)、发电机(4)、中间舱(5)、齿轮箱(6)和轮毂(7)，轮毂上设置有叶片(8)。
3.根据权利要求2所述的潮流能机组的电气布线系统，其特征在于，潮流能发电机组(3)内设置有水下视频监控系统，分别设置在轮毂(7)、中间舱(5)及尾舱(3)处。
4.根据权利要求2所述的潮流能机组的电气布线系统，其特征在于，轮毂(7)通过空心通轴(35)与滑环(33)相连，轮毂(7)通过主轴(36)与齿轮箱(6)相连通，主轴(36)套设在空心同轴(35)的外部。
5.根据权利要求2所述的潮流能机组的电气布线系统，其特征在于，轮毂(7)内设置有变桨控制柜(71)，变桨控制柜(71)中的电缆穿过空心同轴(35)通过滑环(33)与接线端子箱(32)的输出端相连，接线端子箱(32)的输入端与主控柜(13)相连。
6.根据权利要求1所述的潮流能机组的电气布线系统，其特征在于，接线端子箱(32)的输入端与主控柜(13)的电缆相连，输出端的部分端头通过电缆与潮流能发电机组(3)中执行机构相连。
7.根据权利要求1所述的潮流能机组的电气布线系统，其特征在于，发电机(4)、中间舱(5)、齿轮箱(6)上均设置有电缆穿线孔(34)，接线端子箱(32)输出端的部分电缆穿过电缆穿线孔(34)分别与发电机(4)、中间舱(5)、齿轮箱(6)相连。
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