DE102014219154A1

DE102014219154A1 - Medium voltage base station and wind farm with a medium voltage base station

Info

Publication number: DE102014219154A1
Application number: DE102014219154.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Martens; Malte Könitz
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gedanken, eine Mittelspannungs-Basisstation in einem Gehäuse vorzusehen, welche einem 20-Fuß oder 40-Fuß Standardcontainer entspricht. In dem Gehäuse sind ein Niederspannungsbereich (200) zur Aufnahme von Niederspannungskomponenten, ein Mittelspannungsbereich (300) zur Aufnahme von Mittelspannungskomponenten sowie eine Wand (117) dazwischen vorgesehen.The invention relates to a concept of providing a medium-voltage base station in a housing which corresponds to a 20-foot or 40-foot standard container. In the housing there are provided a low voltage area (200) for receiving low voltage components, a medium voltage area (300) for receiving medium voltage components and a wall (117) therebetween.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mittelspannungs-Basisstation und einen Windpark mit einer Mittelspannungs-Basisstation.The present invention relates to a medium voltage base station and a wind farm having a medium voltage base station.

Windparks mit mindestens einer Windenergieanlage erzeugen elektrische Leistung und geben diese Leistung an ein Versorgungsnetz ab, soweit ausreichend Wind vorhanden ist. Wenn kein Wind vorhanden ist, dann kann entsprechend auch keine elektrische Leistung von dem Windpark an das Versorgungsnetz abgegeben werden. Wenn viel Wind vorhanden ist, dann kann es vorkommen, dass der Windpark mehr elektrische Leistung erzeugt, als von dem Versorgungsnetz aufgenommen werden kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Versorgungsnetz ein sogenanntes Inselnetz darstellt. In anderen Fällen kann es vorkommen, dass zu viel Energie in dem Versorgungsnetz vorhanden ist, d. h. es wird mehr Energie in das Versorgungsnetz eingespeist, als durch Verbraucher entnommen wird. Dies kann wiederum dazu führen, dass die Netzfrequenz und/oder Netzspannung sich außerhalb der gewünschten Bereiche befindet.Wind farms with at least one wind turbine generate electrical power and deliver this power to a supply network, as long as there is sufficient wind. If there is no wind, then no electric power can be correspondingly delivered from the wind farm to the supply network. If there is a lot of wind, then it may happen that the wind farm generates more electrical power than can be consumed by the utility grid. This is the case in particular if the supply network is a so-called island grid. In other cases, there may be too much energy in the utility grid, i. H. More energy is fed into the grid than is consumed by consumers. This, in turn, may cause the grid frequency and / or grid voltage to be outside the desired ranges.

Die elektrischen Versorgungsnetze weisen typischerweise eine Mittelspannung, d. h. eine Spannung von z. B. 20 kV auf. Wenn ein Windpark elektrische Leistung an das Versorgungsnetz abgeben will, dann muss diese Leistung entsprechend auf den Mittelspannungsbereich transformiert werden, damit die elektrische Leistung von dem Energieversorgungsnetz aufgenommen werden kann. Dazu wird typischerweise ein Transformator verwendet, welcher die Ausgangsspannung einer Windenergieanlage auf den Mittelspannungsbereich transformieren kann.The electrical grids typically have a medium voltage, i. H. a voltage of z. B. 20 kV on. If a wind farm wants to provide electrical power to the utility grid, then that power must be appropriately transformed to the medium voltage range so that the electrical power can be absorbed by the utility grid. For this purpose, a transformer is typically used, which can transform the output voltage of a wind turbine to the medium voltage range.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mittelspannungs-Basisstation vorzusehen, welche zusammen mit einer Windenergieanlage oder einem Windpark eine Zwischenspeicherung von Energie ermöglicht.It is thus an object of the present invention to provide a medium-voltage base station which, together with a wind turbine or a wind farm, enables intermediate storage of energy.

Diese Aufgabe wird durch eine Mittelspannungs-Basisstation nach Anspruch 1 sowie durch einen Windpark nach Anspruch 6 gelöst.This object is achieved by a medium-voltage base station according to claim 1 and by a wind farm according to claim 6.

Die Erfindung betrifft einen Gedanken, eine Mittelspannungs-Basisstation in einem Gehäuse vorzusehen, welche einem 20-Fuß oder 40-Fuß Standardcontainer entspricht. In dem Gehäuse sind ein Niederspannungsbereich zur Aufnahme von Niederspannungskomponenten, ein Mittelspannungsbereich zur Aufnahme von Mittelspannungskomponenten sowie eine Wand dazwischen vorgesehen.The invention relates to a concept of providing a medium-voltage base station in a housing which corresponds to a 20-foot or 40-foot standard container. In the housing, a low voltage area for receiving low voltage components, a medium voltage range for receiving medium voltage components and a wall therebetween are provided.

In dem Niederspannungsbereich kann eine Verarbeitung einer Gleichspannung erfolgen. In dem Mittelspannungsbereich kann eine Wechselspannung erfolgen. Aus der Gleichspannung in dem Niederspannungsbereich wird durch beispielsweise einen Wechselrichter Wechselspannung erzeugt, die durch einen Transformator in den Mittelspannungsbereich transformiert wird. Aus der Wechselspannung im Mittelspannungsbereich kann über den Transformator und den Wechselrichter eine Gleichspannung für den Niederspannungsbereich erzeugt werden. Damit kann Leistung von dem Gleichspannungsbereich im Niederspannungsbereich in den Wechselspannungsbereich im Mittelspannungsbereich und umgekehrt transformiert werden.In the low-voltage range, a processing of a DC voltage can take place. In the medium voltage range, an AC voltage can be done. From the DC voltage in the low voltage range is generated by, for example, an inverter AC voltage, which is transformed by a transformer in the medium voltage range. From the AC voltage in the medium voltage range, a DC voltage for the low voltage range can be generated via the transformer and the inverter. Thus, power can be transformed from the DC voltage range in the low voltage range to the AC voltage range in the medium voltage range and vice versa.

Optional können im Niederspannungsbereich eine Mehrzahl von Gleichspannungs-Gleichspannungswandlern und eine Mehrzahl von Leistungsschränken vorgesehen sein. Die Leistungsschränke können Wechselstrom in Gleichstrom und Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln. In dem Niederspannungsbereich kann eine Steuereinheit zum Steuern der gesamten Anlage vorgesehen sein.Optionally, a plurality of DC-DC converters and a plurality of power cabinets may be provided in the low voltage range. The power cabinets can convert AC to DC and DC to AC. In the low voltage range, a control unit for controlling the entire system may be provided.

Die erfindungsgemäße Mittelspannungs-Basisstation weist in dem Niederspannungsbereich einen Gleichspannungsein- bzw. ausgang und an dem Mittelspannungsbereich einen Mittelspannungsein- bzw. ausgang auf.The medium-voltage base station according to the invention has a DC voltage input or output in the low-voltage region and a medium-voltage input or output at the medium-voltage region.

Der Gleichspannungsanschluss der Mittelspannungs-Basisstation kann an einen Gleichspannungs-Zwischenkreis einer Windenergieanlage oder alternativ an eine Speichereinheit bzw. Akkumulatoreinheit angeschlossen sein, wobei die Akkumulatoreinheit zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie verwendet wird. Wenn die Windenergieanlage beispielsweise mehr Energie erzeugt als sie an das Energieversorgungsnetz abgeben kann, dann kann diese überschüssige Energie beispielsweise mittels der Mittelspannungs-Basisstation in einem Batterieblock oder einem Akkumulatorblock oder Container (d. h. ein Container mit einer Mehrzahl von Akkumulatoreinheiten oder Batterieeinheiten) zwischengespeichert werden. Wenn dann nicht mehr ausreichend Wind vorhanden ist, dann kann die zwischengespeicherte Energie von den Akkumulatoreinheiten dann über die Mittelspannungs-Basisstation an das Energieversorgungsnetz abgegeben werden.The DC voltage connection of the medium-voltage base station may be connected to a DC intermediate circuit of a wind energy plant or alternatively to a storage unit or accumulator unit, wherein the accumulator unit is used for temporarily storing electrical energy. For example, if the wind turbine generates more power than it can deliver to the power grid, then this excess power may be cached by, for example, the medium voltage base station in a battery pack or accumulator block or container (i.e., a container having a plurality of accumulator units or battery units). If then no longer sufficient wind is available, then the cached energy from the accumulator units can then be delivered via the medium voltage base station to the power grid.

Optional können mehrere Mittelspannungs-Basisstationen kaskadiert werden, d. h. es können mehrere parallel zueinander geschaltet werden. Damit kann die durch die Basisstationen verarbeitbare elektrische Leistung erhöht werden.Optionally, multiple medium voltage base stations may be cascaded, i. H. several can be connected in parallel. Thus, the processable by the base stations electrical power can be increased.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.Advantages and embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 shows a schematic representation of a wind turbine according to a first embodiment,

2 und 3 zeigen jeweils eine Seitenansicht einer Mittelspannungs-Basisstation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 and 3 each show a side view of a medium voltage base station according to a second embodiment of the invention,

4 zeigt eine schematische Schnittansicht, eine Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 4 shows a schematic sectional view, a medium-voltage base station according to the second embodiment,

5A bis 5D zeigen jeweils eine perspektivische und schematische Darstellung einer Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 5A to 5D each show a perspective and schematic representation of a medium-voltage base station according to the second embodiment,

6 zeigt eine schematische Seitenansicht der Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 6 shows a schematic side view of the medium voltage base station according to the second embodiment,

7 zeigt eine weitere seitliche Darstellung einer Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 7 shows a further side view of a medium-voltage base station according to the second embodiment,

8 und 9 zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht einer Mittelspannungs-Basisstation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und 8th and 9 each show a schematic sectional view of a medium-voltage base station according to a second embodiment, and

10 und 11 zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht einer Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 10 and 11 each show a schematic sectional view of a medium-voltage base station according to the second embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Windenergieanlage 10 weist einen Turm 12 und eine Gondel 14 auf dem Turm 12 auf. Der Turm 12 kann eine Mehrzahl von Turmsegmenten aufweisen, welche aufeinander platziert sind, um den Turm 12 auszubilden. An der Gondel 14 ist ein aerodynamischer Rotor 16 mit drei Rotorblättern 18 und einem Spinner 11 vorgesehen. Der aerodynamische Rotor 16 wird im Betrieb der Windenergieanlage durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch einen Rotorläufer eines Generators G, welcher direkt oder indirekt mit dem aerodynamischen Rotor 16 gekoppelt ist. Der elektrische Generator G ist in der Gondel 14 angeordnet und erzeugt elektrische Energie. Der Pitchwinkel der Rotorblätter 108 kann durch Pitchmotoren an den Rotorblattwurzeln der jeweiligen Rotorblätter 108 verändert werden. Der elektrische Generator G erzeugt elektrische Energie, welche optional in eine Gleichspannung umgewandelt wird und über elektrische Leitungen oder Schienen 21 als Gleichspannungs-Zwischenkreis entlang des Turms 12 zu einer Leistungselektronikeinheit 19 geleitet wird. In der Leistungselektronikeinheit 19 kann eine Gleichspannung-Wechselspannungsumwandlung beispielsweise mittels eines Wechselrichters erfolgen. Der Ausgang der Leistungselektronikeinheit 19 kann dann optional durch einen Transformator auf einen Mittelspannungsbereich transformiert und an ein Energieversorgungsnetz ausgegeben werden. 1 shows a schematic representation of a wind turbine according to a first embodiment of the invention. The wind turbine 10 has a tower 12 and a gondola 14 on the tower 12 on. The tower 12 may comprise a plurality of tower segments placed one on top of the tower 12 train. At the gondola 14 is an aerodynamic rotor 16 with three rotor blades 18 and a spinner 11 intended. The aerodynamic rotor 16 is set in operation of the wind turbine by the wind in a rotational movement and thus also rotates a rotor rotor of a generator G, which directly or indirectly with the aerodynamic rotor 16 is coupled. The electric generator G is in the nacelle 14 arranged and generates electrical energy. The pitch angle of the rotor blades 108 can by pitch motors on the rotor blade roots of the respective rotor blades 108 to be changed. The electric generator G generates electrical energy, which is optionally converted into a DC voltage and via electrical lines or rails 21 as a DC link along the tower 12 to a power electronics unit 19 is directed. In the power electronics unit 19 For example, a DC-AC conversion can be done by means of an inverter. The output of the power electronics unit 19 can then optionally be transformed by a transformer to a medium voltage range and output to a power grid.

Der Ausgang der Leistungselektronikeinheit 19 kann optional auch die Gleichspannung des Gleichspannungs-Zwischenkreises darstellen, welche an eine Mittelspannungs-Basisstation ausgegeben werden kann. Mit anderen Worten die Gleichspannung des Gleichspannungs-Zwischenkreises kann direkt ausgegeben werden.The output of the power electronics unit 19 Optionally, it can also represent the DC voltage of the DC intermediate circuit, which can be output to a medium-voltage base station. In other words, the DC voltage of the DC link can be output directly.

2 und 3 zeigen jeweils eine Seitenansicht einer Mittelspannungs-Basisstation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Mittelspannungs-Basisstation 100 weist ein Gehäuse in Form eines 40-Fuß Containers mit einer Wandung 111 auf. Alternativ dazu kann auch ein 20-Fuß Container verwendet werden. Das Gehäuse 110 weist eine Wand 111, eine erste Tür 112, eine zweite Tür 113, eine dritte Tür 115 und eine vierte Tür 116 auf. Ferner können Luftschlitze 114 und eine Druckentlastungseinheit 118 vorgesehen sein. Die erste und zweite Tür 112, 113 ist jeweils an einer Stirnseite des Containers vorgesehen. 2 and 3 each show a side view of a medium-voltage base station according to a second embodiment. The medium voltage base station 100 has a housing in the form of a 40-foot container with a wall 111 on. Alternatively, a 20-foot container can be used. The housing 110 has a wall 111 , a first door 112 , a second door 113 , a third door 115 and a fourth door 116 on. Furthermore, louvers 114 and a pressure relief unit 118 be provided. The first and second door 112 . 113 is provided in each case on one end face of the container.

4 zeigt eine schematische Schnittansicht der Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Mittelspannungs-Basisstation 100 ist in einen Mittelspannungsbereich 300 und einen Niederspannungsbereich 200 unterteilt. Der Niederspannungsbereich 200 und der Mittelspannungsbereich 300 sind durch eine Wand 117 voneinander getrennt. Die Wand 117 erstreckt sich entlang des gesamten Querschnittes des Containers und kann an seinen Rändern beispielsweise mit den Wandungen 111 des Containers verschweißt werden. Damit ist ein direkter Zugang aus dem Niederspannungsbereich 200 in den Mittelspannungsbereich 300 und umgekehrt, nicht möglich. 4 shows a schematic sectional view of the medium voltage base station according to the second embodiment. The medium voltage base station 100 is in a medium voltage range 300 and a low voltage area 200 divided. The low voltage area 200 and the medium voltage range 300 are through a wall 117 separated from each other. The wall 117 extends along the entire cross-section of the container and can at its edges, for example, with the walls 111 of the container are welded. This is a direct access from the low voltage area 200 in the medium voltage range 300 and vice versa, not possible.

Der Niederspannungsbereich 200 weist eine Mehrzahl von Gleichspannungs-Gleichspannungswandlern 210 sowie eine Mehrzahl von Leistungsschränken 220 auf. Ferner kann der Niederspannungsbereich 200 einen Steuerschrank 240 zum Steuern der Mittelspannungs-Basisstation aufweisen. Optional kann eine unterbrechungsfreie Strom-/Spannungsversorgung USV 250 vorgesehen sein. Der Steuerschrank 240 dient dazu, die gesamte Mittelspannungs-Basisstation zu steuern bzw. den Betrieb zu überwachen. Die Leistungsschränke 220 dienen zur Umwandlung eines Wechselstroms in einen Gleichstrom bzw. zur Umwandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom. Dazu können die Leistungsschränke u. a. einen Wechselrichter aufweisen. Die Gleichspannungs-Gleichspannungseinheiten 210 dienen dazu, eine externe Gleichspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln, welche durch die Leistungsschränke 220 verarbeitet werden kann, und umgekehrt.The low voltage area 200 includes a plurality of DC-DC converters 210 and a plurality of power cabinets 220 on. Furthermore, the low voltage range 200 a control cabinet 240 for controlling the medium voltage base station. Optionally, an uninterruptible power supply UPS 250 be provided. The control cabinet 240 serves to control the entire medium-voltage base station or to monitor the operation. The power cabinets 220 are used to convert an alternating current into a direct current or to convert a direct current into an alternating current. For this purpose, the power cabinets may include an inverter. The DC-DC units 210 serve an external Convert DC voltage into a DC voltage through the power cabinets 220 can be processed, and vice versa.

Der Niederspannungsbereich 200 kann ferner optional eine Niederspannungsverteilungseinheit 230, eine Fernbedienungseinheit 260 für den Mittelspannungsbereich (z. B. im Bereich von 20 kV) und mindestens ein Frequenzumrichter 270 zum Regeln einer Drehzahl eines Lüfters aufweisen.The low voltage area 200 may also optionally be a low voltage distribution unit 230 , a remote control unit 260 for the medium voltage range (eg in the range of 20 kV) and at least one frequency converter 270 to control a speed of a fan.

In dem Mittelspannungsbereich 300 ist ein Transformator 310 vorgesehen, welcher eine von dem Niederspannungsbereich 200 ausgegebene Spannung auf einen Mittelspannungsbereich anheben kann. Ferner kann ein Störlichtbogenkanal 220 für den Fall eines Fehlers in dem Mittelspannungsbereich vorgesehen sein. In dem Mittelspannungsbereich 300 kann eine Druckentlastungsklappe 118 vorgesehen sein, welche federbelastet sein kann und sich dann öffnet, wenn der Druck innerhalb des Mittelspannungsbereichs 300 einen Schwellwert überschreitet.In the medium voltage range 300 is a transformer 310 provided, which one of the low voltage range 200 output voltage can raise to a medium voltage range. Furthermore, an arc fault channel 220 be provided in the event of a fault in the medium voltage range. In the medium voltage range 300 can be a pressure relief flap 118 be provided, which may be spring loaded and then opens when the pressure within the medium voltage range 300 exceeds a threshold.

In dem Niederspannungsbereich 200 kann eine Lüftungseinheit 400 vorgesehen sein. Die Lüftungseinheit 400 kann mindestens einen Lüfter 410 beispielsweise in Form eines Radiallüfters, eine Feinfiltereinheit 430 und einen Tröpfchenabscheider 240 aufweisen. Optional können die Gleichspannungs-Gleichspannungseinheiten 210 und die Leistungsschränke 220 ebenfalls Lüftungseinheiten aufweisen, welche dazu dienen, die in den Gleichspannungs-Gleichspannungswandlereinheiten 210 und den Leistungsschränken 220 erzeugte Wärme abführen zu können.In the low voltage area 200 can be a ventilation unit 400 be provided. The ventilation unit 400 can have at least one fan 410 for example in the form of a radial fan, a fine filter unit 430 and a droplet separator 240 exhibit. Optionally, the DC-DC units 210 and the power cabinets 220 also have ventilation units, which serve in the DC-DC converter units 210 and the power cabinets 220 to be able to dissipate generated heat.

5A bis 5D zeigt jeweils eine schematische Darstellung einer Mittelspannungs-Basisstation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In den 5A bis 5D sind die Leistungsschränke 220, die Gleichspannungs-Gleichspannungswandlereinheiten 210 sowie der Transformator 310 nicht dargestellt. 5A to 5D Each shows a schematic representation of a medium-voltage base station according to a second embodiment. In the 5A to 5D are the power cabinets 220 , the DC-DC converter units 210 as well as the transformer 310 not shown.

Die erste und zweite Tür 112, 113 an den Stirnseiten des Containers können den gesamten Querschnitt des Containers ausmachen. Somit können beispielsweise die Komponenten innerhalb des Mittelspannungsbereichs 300 oder innerhalb des Niederspannungsbereichs 200 über die erste oder zweite Tür 112, 113 ausgetauscht werden. Die dritte und vierte Tür dient lediglich einem Zugang zu dem Niederspannungsbereich bzw. zu dem Mittelspannungsbereich.The first and second door 112 . 113 on the front sides of the container can make up the entire cross-section of the container. Thus, for example, the components within the medium voltage range 300 or within the low voltage range 200 over the first or second door 112 . 113 be replaced. The third and fourth door serves only for access to the low-voltage region or to the medium-voltage region.

6 zeigt eine seitliche Ansicht einer Stirnseite der Mittelspannungs-Basisstation bei einer geöffneten Tür 113. Somit sind der Störlichtbogenkanal 320, der Transformator 310 und die Druckentlastungseinheit 118 zu sehen. 6 shows a side view of an end face of the medium voltage base station with an open door 113 , Thus, the arc fault channel 320 , the transformer 310 and the pressure relief unit 118 to see.

7 zeigt eine schematische Seitenansicht der Mittelspannungs-Basisstation bei geöffneten ersten Türen 112. Somit sind die Filtereinheiten 430 und die Lüftungseinheit 400 zu sehen. 7 shows a schematic side view of the medium voltage base station with the first doors open 112 , Thus, the filter units 430 and the ventilation unit 400 to see.

8 zeigt eine schematische Schnittansicht der Mittelspannungs-Basisstation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In 8 ist insbesondere eine Schnittansicht im Bereich der ersten Tür 112 gezeigt, so dass die Filtereinheiten 430 zu sehen sind. 8th shows a schematic sectional view of the medium voltage base station according to a second embodiment. In 8th is in particular a sectional view in the region of the first door 112 shown so the filter units 430 you can see.

9 zeigt eine schematische Schnittansicht der Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist eine Ansicht auf die Lüftungseinheit 400 gezeigt. 9 shows a schematic sectional view of the medium voltage base station according to the second embodiment. In particular, a view of the ventilation unit 400 shown.

10 zeigt eine schematische Schnittansicht auf die Lüftungseinheit gesehen von der ersten Tür 112. Somit ist die Mehrzahl von Lüftern 410 zu sehen. 10 shows a schematic sectional view of the ventilation unit as seen from the first door 112 , Thus, the majority of fans 410 to see.

11 zeigt eine schematische Schnittansicht der Mittelspannungs-Basisstation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. In 11 ist insbesondere eine Schnittansicht des Niederspannungsbereiches 200 zu sehen. Somit sind die Gleichspannungs-Gleichspannungswandlereinheiten 210 und ein Leistungsschrank 220 zu sehen. 11 shows a schematic sectional view of the medium voltage base station according to the second embodiment. In 11 is in particular a sectional view of the low-voltage region 200 to see. Thus, the DC-DC converter units 210 and a power cabinet 220 to see.

Die Mittelspannungs-Basisstation gemäß der Erfindung kann zur Stabilisierung des Mittelspannungsnetzes bzw. des Mittelspannungsversorgungsnetzes dienen. Hierbei kann überschüssige Energie dem Netz entnommen, über die Mittelspannungs-Basisstation in eine Gleichspannung umgewandelt werden und mit dieser Gleichspannung können interne oder externe Akkumulatoren oder Batterieeinheiten aufgeladen werden. Die Mittelspannungs-Basisstation ist somit in der Lage, die Akkumulatoreinheiten zu laden oder zu entladen. Dies kann entweder vollautomatisch oder durch ein Energieversorgungsunternehmen erfolgen. Die Mittelspannungs-Basisstation weist dazu eine Mehrzahl von Umrichtern auf, welche beispielsweise in den Leistungsschränken 220 vorgesehen sind. Diese Umrichter dienen dazu, eine Gleichspannung beispielsweise von einem Akkumulator beispielsweise auf eine 230 V Wechselspannung umzurichten. In dem Mittelspannungsabschnitt kann ein Leistungstransformator 310 vorgesehen sein, welcher die 230 V Wechselspannung auf ein Mittelspannungsniveau anheben kann. Eine Steuereinheit 240 dient zur Steuerung der Gleichspannungs-Gleichspannungswandler 210, der Leistungsschränke 220 und des Transformators 310. Mittels der Fernbedienungseinheit 260 für den Mittelspannungsbereich 300 kann eine Fernbedienung des Mittelspannungsbereichs erfolgen, ohne den Mittelspannungsbereich zu betreten. Dazu ist die Fernbedienung 260 des Mittelspannungsbereiches in dem Niederspannungsbereich 200 angeordnet, so dass der Betrieb des Mittelspannungsbereichs 300 aus dem Niederspannungsbereich 200 heraus möglich ist.The medium-voltage base station according to the invention can serve to stabilize the medium-voltage network or medium-voltage supply network. In this case, excess energy can be taken from the network, converted into a DC voltage via the medium-voltage base station, and internal or external accumulators or battery units can be charged with this DC voltage. The medium voltage base station is thus able to charge or discharge the accumulator units. This can be done either fully automatically or by a power company. For this purpose, the medium-voltage base station has a plurality of converters which, for example, in the power cabinets 220 are provided. These converters serve to convert a DC voltage, for example, from an accumulator, for example, to a 230 V AC voltage. In the medium voltage section, a power transformer 310 be provided, which can raise the 230 V AC voltage to a medium voltage level. A control unit 240 is used to control the DC-DC converter 210 , the power cabinets 220 and the transformer 310 , Using the remote control unit 260 for the medium voltage range 300 Remote control of the medium voltage range can be made without entering the medium voltage range. This is the remote control 260 of the medium voltage range in the low voltage range 200 arranged so that the operation of the medium voltage range 300 from the low voltage area 200 out is possible.

Der Transformator 310 dient dazu, die Spannung, welche am Ausgang der Leistungsschränke bzw. der Wechselrichter anliegt, welche beispielsweise 400 V annehmen können, auf das Niveau des Mittelspannungsstromnetzes, beispielsweise 20 kV zu transformieren, sowie die Spannung an dem Mittelspannungsstromnetz (z. B. 20 kV) auf eine Wechselspannung von beispielsweise 400 kV zu transformieren. Optional kann der Mittelspannungsbereich 300 eine Mittelspannungsschaltanlage aufweisen, welche den Leistungstransformator 310 mit einem Mittelspannungsnetz verbindet und ihn bei Überlast oder durch einen manuellen Eingriff trennen kann. Dies kann beispielsweise mittels der Fernbedienung 260 erfolgen.The transformer 310 serves to transform the voltage which is present at the output of the power cabinets or the inverters, which can assume, for example, 400 V, to the level of the medium-voltage power network, for example 20 kV, and the voltage at the medium-voltage power grid (eg 20 kV). to transform to an AC voltage of, for example 400 kV. Optionally, the medium voltage range 300 have a medium-voltage switchgear, which the power transformer 310 connected to a medium voltage network and can disconnect it in case of overload or by a manual intervention. This can be done for example by means of the remote control 260 respectively.

Wenn es zu einem Fehler, wie beispielsweise einem Kurzschluss im Bereich des Mittelspannungsbereiches kommt, dann kann beim Trennen des Mittelspannungsbereiches 300 von dem Netz ein sehr heißer Lichtbogen entstehen. Falls der dadurch entstehende Druck zu hoch ist, kann das Gas durch den Störlichtbogenkanal 320 und die Druckentlastungseinheit 118 nach außen befördert werden.If there is an error, such as a short circuit in the range of the medium voltage range, then when separating the medium voltage range 300 from the net a very hot arc is created. If the resulting pressure is too high, the gas can pass through the arc fault channel 320 and the pressure relief unit 118 be transported to the outside.

Zum Abführen der beispielsweise in der Gleichspannungs-Gleichspannungswandlereinheit 210 oder in den Leistungsschränken 220 entstandenen Wärme kann der Gleichspannungs-Gleichspannungswandler 210 und jeder Leistungsschrank 220 über einen Ventilator verfügen. Zusätzlich dazu kann in dem Niederspannungsbereich 200 eine Lüftungseinheit 400 vorgesehen sein. Diese Lüftungseinheit kann dazu dienen, Frischluft bzw. kalte Luft in den Niederspannungsbereich 200 zu befördern. Die Lüfter 410 können in ihrer Drehzahl beispielsweise mittels des Frequenzumrichters 270 gesteuert werden. Zur Filterung der Außenluft kann ein Feinfilter 430 vorgesehen sein.For discharging the example in the DC-DC converter unit 210 or in the power cabinets 220 resulting heat can the DC-DC converter 210 and every power cabinet 220 have a fan. In addition, in the low voltage range 200 a ventilation unit 400 be provided. This ventilation unit can serve fresh air or cold air into the low voltage area 200 to transport. The fans 410 can in their speed, for example by means of the frequency converter 270 to be controlled. For filtering the outside air, a fine filter 430 be provided.

Der Mittelspannungsbereich weist eine eigene Belüftung auf, um den Mittelspannungsbereich entsprechend kühlen zu können.The medium voltage range has its own ventilation in order to be able to cool the medium voltage range accordingly.

Die erfindungsgemäße Mittelspannungs-Basisstation ist vorteilhaft, weil sie in einem Standardcontainer (40-Fuß oder 20-Fuß) implementiert werden kann. Damit kann sie ohne weiteres und ohne Sondergenehmigung transportiert werden.The medium-voltage base station according to the invention is advantageous because it can be implemented in a standard container (40 feet or 20 feet). So it can be transported easily and without special permission.

Optional kann der Leistungstransformator 310 als ein Transformator in einer Ölwanne ausgestaltet sein. Optional können die erfindungsgemäßen Mittelspannungs-Basisstationen für eine STATCOM-Implementierung, für Batteriespeicher, für Solareinheiten, für Wasserstoffeinheiten, für Vorladespeicher, für e-Tankstellen und dergleichen verwendet werden. Ferner kann eine Mittelspannungs-Basisstation gemäß der Erfindung die Gleichspannungs-Gleichspannungswandlereinheiten und Leistungsschränke in einer Windenergieanlage ersetzen, so dass eine Windenergieanlage beispielsweise ein Gleichspannungsausgangssignal ausgibt, welches von dem Niederspannungsbereich 200 und zusammen mit dem Mittelspannungsbereich in eine Wechselspannung in einem Mittelspannungsbereich umgewandelt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Mittelspannungs-Basisstationen als Container leicht auszutauschen sind, so dass keine Reparatur vor Ort erfolgen muss.Optionally, the power transformer 310 be designed as a transformer in an oil pan. Optionally, the medium voltage base stations of the invention may be used for a STATCOM implementation, for battery storage, for solar units, for hydrogen units, for pre-charge storage, for e-service stations, and the like. Further, a medium voltage base station according to the invention may replace the DC to DC converter units and power cabinets in a wind turbine, such that a wind turbine outputs, for example, a DC output signal coming from the low voltage area 200 and can be converted together with the medium voltage range into an AC voltage in a medium voltage range. This has the advantage that the medium-voltage base stations are easy to replace as a container, so that no repair must be done on site.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine ausreichende Sicherheitskontrolle vorgesehen, so dass nur autorisiertes Personal in den Niederspannungsbereich und in den Mittelspannungsbereich eintreten kann. Gemäß der Erfindung kann eine Steuerung des Mittelspannungsbereiches aus dem Niederspannungsbereich heraus mittels der Fernbedienung erfolgen.In accordance with one aspect of the present invention, sufficient safety control is provided so that only authorized personnel can enter the low voltage range and medium voltage range. According to the invention, a control of the medium voltage range from the low voltage range out by means of the remote control.

Gemäß der Erfindung können eine Verkabelung von einer Windenergieanlage zu der Mittelspannungs-Basisstation sowie eine Verkabelung von der Mittelspannungs-Basisstation zu einem Mittelspannungsversorgungsnetz unterirdisch erfolgen, um vor Vandalismus sicher zu sein. Optional kann die Kabelführung auch oberirdisch erfolgen.In accordance with the invention, cabling from a wind turbine to the medium voltage base station, as well as cabling from the medium voltage base station to a medium voltage grid, may be underground to be safe from vandalism. Optionally, the cable routing can also be made above ground.

Claims

Medium-voltage base station, comprising a housing in the form of a container, in particular based on a 20-foot or a 40-foot standard container, the housing having a low-voltage section ( 200 ) for receiving low-voltage components, a medium-voltage section ( 300 ) for receiving medium voltage components and a wall ( 117 ) without passage in between.

Medium voltage base station according to claim 1, wherein in the low voltage range ( 200 ) a plurality of DC-DC converters ( 210 ) and a plurality of power cabinets ( 220 ) for converting a DC voltage into an AC voltage or for converting an AC voltage into a DC voltage.

Medium voltage base station according to claim 1 or 2, wherein the medium voltage section ( 300 ) a power transformer ( 310 ) having, which an output voltage of the power cabinets ( 220 ) is transformed to a medium voltage level.

Medium voltage base station according to one of claims 1 to 3, further comprising a ventilation unit ( 400 ) for ventilating the low-voltage region ( 200 ).

Medium voltage base station according to one of claims 1 to 4, wherein a remote control unit ( 260 ) for controlling the operation of the medium voltage section ( 300 ) in the low voltage section ( 200 ) is provided.

Wind farm, with at least one wind turbine and at least one medium-voltage base station according to one of claims 1 to 5.