DE102015226626A1

DE102015226626A1 - Wind energy plant with elastically mounted busbar modules and elastic fastening means for the busbar modules of a wind energy plant

Info

Publication number: DE102015226626A1
Application number: DE102015226626.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Alefelder; Frank Bertels; Carlos Escape
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage, die ein Stromschienensystem umfasst, das die im oberen Bereich des Turms erzeugte elektrische Energie in den unteren Turmbereich über mehrere vertikal hintereinanderliegende Stromschienenmodule (1) leitet, die ein sich in Stromschien-Längsrichtung erstreckendes Basistragelement (2) und am Basistragelement (2) angeordnete Stromschienen aufweisen und die mittels Befestigungsmitteln (5) an den Basistragelementen (2) und an der Turmwand befestigt sind. Um eine alterungsbeständige schock- und schwingungsisolierende Befestigung zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass jedes Befestigungsmittel (5) als elastisches Element (8) eine schraubenförmige zylindrischen Spirale (8c) mit mindestens zwei Windungen (8a, 8b) aufweist, die bezogen auf eine durch die Längsachse der Spirale (8c) verlaufende Ebene auf einer Seite an einem Basistragelement (2) und auf der gegenüberliegenden Seite an der Turmwand befestigt sind. Weiter betrifft die Erfindung die Befestigungsmittel (5) für Windenergieanlagen selbst.The invention relates to a wind energy plant, which comprises a busbar system, which conducts the electrical energy generated in the upper area of the tower in the lower tower area via a plurality of busbar modules (1) vertically one behind the other, the one in the busbar longitudinal direction extending base support member (2) and the base support member (2) arranged busbars and which are fastened by means of fastening means (5) on the base support elements (2) and on the tower wall. In order to achieve an aging-resistant shock and vibration isolation fastening, it is proposed that each fastening means (5) as elastic element (8) has a helical cylindrical spiral (8c) with at least two windings (8a, 8b), relative to one through the Longitudinal axis of the spiral (8c) extending plane are fixed on one side to a base support member (2) and on the opposite side to the tower wall. Furthermore, the invention relates to the fastening means (5) for wind turbines themselves.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit elastisch befestigten Stromschienenmodulen und elastische Befestigungsmittel für die Stromschienenmodule einer Windenergieanlage gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2. The invention relates to a wind turbine with elastically mounted busbar modules and elastic fastening means for the busbar modules of a wind turbine according to the preambles of claims 1 and 2.

Windenergieanlagen mit einem vertikalen Turm, der aus übereinander angeordneten hohlen Turmsegmenten gebildet ist, sind bekannt. Dabei ist am Kopfende des Turms eine Gondel mit einem Generator angeordnet und am Fußende ein Transformator. Generator und Transformator sind elektrisch z.B. über ein Stromschienensystem verbunden, das in der Regel mehrere vertikal hintereinander liegende Stromschienenmodule aufweist. Jedes Stromschienenmodul weist mit Abstand parallel zueinander angeordnete Stromschienen auf, die an einem Basistragelement des Stromschienenmoduls angeordnet und abgestützt sind. Das Basistragelement und die Stromschienen erstrecken sich vertikal in Stromschienen-Längsrichtung. Die Basistragelemente sind mit elastischen Befestigungsmitteln auf der den Stromschienen abgewandten Seite an der Turmwand befestigt. Die Befestigungsmittel dienen dazu, die Stromschienenmodule schock- und schwingungsisolierend an Halterungen der Turmverbindungen (z.B. an Schweißbolzen) zu lagern, um die von der Windenergieanlage beim Betrieb abgegebenen Vibrationen auf ein für das Stromschienensystem zulässiges Maß zu dämpfen. Als schock- und schwingungsdämpfende elastische Elemente der Befestigungsmittel sind z.B. Elastomere-Lager bekannt. Wind turbines with a vertical tower formed of stacked hollow tower segments are known. Here, a nacelle with a generator is arranged at the head of the tower and at the foot of a transformer. Generator and transformer are electrically connected e.g. connected via a busbar system, which usually has a plurality of busbar modules arranged vertically one behind the other. Each busbar module has at a distance parallel to each other arranged busbars, which are arranged and supported on a base support member of the busbar module. The base support element and the busbars extend vertically in busbar longitudinal direction. The base support elements are fastened with elastic fastening means on the side facing away from the busbars on the tower wall. The attachment means serve to shock and vibration isolate the busbar modules to supports of the tower connections (for example to welding studs) in order to dampen the vibrations emitted by the wind turbine during operation to a level permissible for the busbar system. As shock and vibration damping elastic elements of the fastening means are e.g. Elastomeric bearings known.

Nachteilig ist bei den bekannten Befestigungsmitteln, dass sie nicht alterungsbeständig sind und deshalb während der Lebensdauer (der Laufzeit) einer Windenergieanlage teils mehrmals ausgetauscht werden müssen, was mit einem hohen Aufwand (Austauschmaterial, Hilfsmittel, Installation von Zug- oder Hebegeräten, Personal, Ausfallzeit) verbunden ist. Außerdem sind z.B. Sicherungsseile einzusetzen, welche die statischen Lasten während des Ausfalls der Befestigungsmittel aufnehmen. A disadvantage of the known fasteners that they are not resistant to aging and therefore during the life (the term) of a wind turbine partly have to be replaced several times, which with a high cost (replacement material, tools, installation of train or lifting equipment, staff, downtime) connected is. In addition, e.g. Use safety ropes that absorb the static loads during the failure of the fasteners.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Windenergieanlage mit elastisch befestigten Stromschienenmodulen und Befestigungsmittel für die Stromschienenmodule von Windenergieanlagen anzugeben, die alterungsbeständig sowie schock- und schwingungsisolierend sind. The object of the invention is to provide a wind turbine with elastically mounted busbar modules and fastening means for the busbar modules of wind turbines, which are resistant to aging and shock and vibration isolation.

Die Aufgabe wird bezogen auf die Windenergieanlage durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezogen auf die Befestigungsmittel durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar. The object is based on the wind turbine by the features of claim 1 and based on the fastening means solved by the features of claim 2; the dependent claims represent advantageous embodiments.

Die Lösung sieht bezogen auf die Windenergieanlage vor, dass das elastische Befestigungsmittel eine schraubenförmige zylindrischen Spirale mit mindestens zwei Windungen aufweist, die bezogen auf eine durch die Längsachse der Spirale verlaufende (vertikale) Ebene auf einer Seite an einem Basistragelement und auf der gegenüberliegenden Seite an der Turmwand befestigt sind. The solution provides, with respect to the wind turbine, that the resilient attachment means comprises a helical cylindrical spiral having at least two turns, on one side on a base support element and on the opposite side on the base side, relative to a (vertical) plane passing through the longitudinal axis of the spiral Tower wall are attached.

Die Lösung sieht bezogen auf die Befestigungsmittel vor, dass als elastisches Element eine schraubenförmige zylindrischen Spirale mit mindestens zwei Windungen vorhanden ist, die bezogen auf eine durch die Längsachse der Spirale verlaufende Ebene auf einer Seite an einem Basistragelement und auf der gegenüberliegenden Seite an der Turmwand befestigt sind. With regard to the fastening means, the solution provides that a helical cylindrical spiral having at least two turns is provided as an elastic element, which is fastened on one side to a base support element and on the opposite side to the tower wall relative to a plane passing through the longitudinal axis of the spiral are.

Sowohl für die Windenergieanlage als auch für die Befestigungsmittel gelten folgende optionale Verbesserungen:
Die Stabilität lässt sich erhöhen, wenn die Windungen an Befestigungspunkten fixiert sind. The following optional improvements apply to both the wind turbine and the fasteners:
The stability can be increased if the turns are fixed at attachment points.

Konstruktiv einfach ist es, wenn die fixierten Befestigungspunkte auf Seiten des Basistragelements und der Turminnenwand jeweils auf einer gedachten Geraden liegen. It is structurally simple if the fixed attachment points lie on the sides of the base support element and the tower inner wall in each case on an imaginary straight line.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn zur Fixierung der Befestigungspunkte (der Windungen) Klemmschienen vorhanden sind. A further simplification results if clamping rails are provided for fixing the fastening points (of the turns).

Die Handhabung der Klemmschienen lässt sich verbessern, wenn die Klemmschienen aus zwei aneinander anliegenden Halbschienen gebildet sind, welche im Anlagebereich Durchgangsöffnungen aufweisen, durch welche jeweils eine geklemmte Windung verläuft. The handling of the clamping rails can be improved if the clamping rails are formed from two adjoining half-rails, which have passage openings in the contact area, through each of which a clamped winding runs.

Montagemäßig ist es von Vorteil, wenn die Spirale mittels der Klemmschienen an dem Basistragelement und an der Turmwand befestigt ist. Montagemäßig it is advantageous if the spiral is fixed by means of the clamping rails on the base support member and on the tower wall.

Die innere Reibung und damit die Dämpfung der Spirale lassen sich verbessern, wenn diese aus einem Drahtseil gebildet ist. The internal friction and thus the damping of the spiral can be improved if it is formed from a wire rope.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, dass die Stromschienenmodule jeweils mehrere am Basistragelement angeordnete und abgestützte Stromschienen aufweisen, die mit Abstand parallel zueinander angeordnet sind. It is advantageously proposed that the busbar modules each have a plurality of busbars arranged and supported busbars which are arranged at a distance parallel to each other.

Eine Verbesserung beim Schutz vor Witterungsbedingungen ergibt sich, wenn die Turmsegmente hohl ausgebildet und die Stromschienenmodule im Inneren des Turms angeordnet sind. An improvement in the protection against weather conditions results when the tower segments are hollow and the busbar modules are arranged inside the tower.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen: The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. Show it:

1 ein Stromschienenmodul eines Stromschienensystems einer Windenergieanlage mit einem elastischen Befestigungsmittel in Form einer zylindrischen Spirale, 1 a busbar module of a busbar system of a wind turbine with an elastic fastening means in the form of a cylindrical spiral,

2 die Spirale gemäß 1 in einer ersten Ausführung, 2 the spiral according to 1 in a first embodiment,

3 die Spirale gemäß 1 in einer zweiten Ausführung, 3 the spiral according to 1 in a second embodiment,

4 die Spirale gemäß 1 in einer dritten Ausführung, 4 the spiral according to 1 in a third embodiment,

5 eine alternative Anordnung der Befestigungsmittel gemäß 1 in Form einer zylindrischen Spirale und 5 an alternative arrangement of the fastening means according to 1 in the form of a cylindrical spiral and

6 eine weitere alternative Anordnung der Befestigungsmittel gemäß 1 mit in Längsrichtung der Stromschienenmodule verlaufenden Spiralen. 6 a further alternative arrangement of the fastening means according to 1 with extending in the longitudinal direction of the busbar modules spirals.

1 zeigt ein Stromschienenmodul 1 eines elektrischen Stromschienensystems, das in einer Windenergieanlage verwendbar ist, die einen vertikalen Turm mit übereinander angeordneten hohlen Turmsegmenten aufweist. Die vertikal hintereinander liegenden Stromschienenmodule 1 werden jeweils elektrisch miteinander verbunden und bilden im Turminneren den Strang des Stromschienensystems. Das obere Ende des Strangs ist mit einem Generator und das untere Ende mit einem Transformtor verbunden. Die Stromleitung erfolgt in bekannter Weise mittels in den Stromschienenmodulen 1 mit Abstand parallel zueinander angeordneten Stromschienen; zur besseren Übersichtlichkeit sind die in Längsrichtung des Stromschienenmoduls 1 verlaufenden Stromschienen in 1 weggelassen. 1 shows a busbar module 1 an electric track system usable in a wind turbine having a vertical tower with stacked hollow tower segments. The vertically one behind the other busbar modules 1 are each electrically connected to each other and form the strand of the busbar system in the tower interior. The upper end of the strand is connected to a generator and the lower end to a Transformtor. The power line takes place in a known manner by means of the busbar modules 1 at a distance parallel to each other arranged busbars; for clarity, in the longitudinal direction of the busbar module 1 extending busbars in 1 omitted.

Gezeigt ist in 1 ein plattenförmiges Basistragelement 2 mit einem U-förmigen Profil, an dem eine Schutzabdeckung 3 befestigt ist. Das Basistragelement 2 und die Schutzabdeckung 3 bilden zusammen das Gehäuse 4 des Stromschienenmoduls 1. Die Seite, an welcher das Stromschienenmodul 1 an der Innenwand des vertikalen Turms befestigt wird, zeigt in 1 nach oben. Im Bereich seiner Enden ist an dem Basistragelement 2 jeweils ein Befestigungsmittel 5 angeordnet, welches über einen Befestigungsbolzen 6 verfügt, der senkrecht zum Basistragelement 2 verläuft und mit einem Ende an einem U-förmigen Träger 7 befestigt ist. Zwischen dem U-förmigen Träger 7 und dem Basistragelement 2 ist als dämpfendes elastisches Element 8 auf beiden Seiten des Bolzens 6 je eine zylindrische Spirale 8c angeordnet, deren Mittenachsen längs hintereinander liegend verlaufen. Die Spiralen 8c haben mit anderen Worten die Form einer Schraubenlinie oder einer Wendel, weisen also eine Kurvenform auf, die sich mit konstanter Steigung um den Mantel eines gedachten Zylinders windet. Die Spiralen 8c sind hier aus einem gebogenen Drahtseil gebildet und mittels Klemmschienen 9, 10 am Träger 7 und am Basistragelement 2 befestigt. In den 1 bis 6 sind die Drahtseile der Spiralen 8c nur schematisch dargestellt, wobei die Verwendung von Drahtseilen zur Herstellung der Spiralen 8c nur eine vorteilhafte Ausführungsform ist. Shown is in 1 a plate-shaped base support element 2 with a U-shaped profile, on which a protective cover 3 is attached. The basic support element 2 and the protective cover 3 together form the housing 4 of the busbar module 1 , The side on which the busbar module 1 attached to the inner wall of the vertical tower, points in 1 up. In the area of its ends is on the base support element 2 one fastener each 5 arranged, which via a fastening bolt 6 which is perpendicular to the base support element 2 runs and with one end to a U-shaped carrier 7 is attached. Between the U-shaped carrier 7 and the base member 2 is as a damping elastic element 8th on both sides of the bolt 6 one cylindrical spiral each 8c arranged, the center axes are longitudinally behind each other. The spirals 8c in other words have the shape of a helix or a helix, so have a waveform that winds at a constant slope around the mantle of an imaginary cylinder. The spirals 8c are formed here of a bent wire rope and by means of clamping rails 9 . 10 on the carrier 7 and on the base support element 2 attached. In the 1 to 6 are the wire ropes of the spirals 8c only schematically illustrated, with the use of wire ropes for the production of the spirals 8c only one advantageous embodiment.

2 zeigt eine Spirale 8c in einer vergrößerten Darstellung. Man erkennt, dass die Klemmschienen 9, 10 aus jeweils aneinander liegenden Halbschienen 9a, 9b und 10a, 10b gebildet sind, welche in ihrem Anlagebereich Durchgangsöffnungen 11 aufweisen, durch welche jeweils eine Windung 8a, 8b einer Spirale 8c verläuft. 2 shows a spiral 8c in an enlarged view. It can be seen that the clamping rails 9 . 10 from each adjacent half rails 9a . 9b and 10a . 10b are formed, which in their investment area through holes 11 have, through which in each case one turn 8a . 8b a spiral 8c runs.

Durch die kraftbeaufschlagt aneinander anliegenden Halbschienen 9a, 9b und 10a, 10b werden die Drahtseil-Windungen 8a, 8b geklemmt und dadurch fixiert gehalten. Die Mittelpunkte der geklemmten Bereiche der Windungen 8a, 8b sind quasi die Befestigungspunkte der Windungen 8ca, 8cb, die bezogen auf die Klemmschienen 9, 10 jeweils auf einer gedachten Geraden liegen, wobei die Geraden parallel zur Längsachse der Klemmschienen 9 verlaufen. Due to the force applied to each other half rails 9a . 9b and 10a . 10b become the tightrope turns 8a . 8b clamped and held fixed by it. The centers of the clamped areas of the turns 8a . 8b are virtually the attachment points of the turns 8 ca . 8cb related to the clamping rails 9 . 10 each lie on an imaginary line, the lines being parallel to the longitudinal axis of the clamping rails 9 run.

Die Durchgangsöffnungen 12 dienen zur Befestigung der Klemmschienen 9, 10 mittels Schrauben, die bezogen auf eine durch die Längsachse der Spirale 8c verlaufende Ebene auf einer Seite der Ebene an dem Basistragelement 2 und auf der gegenüberliegenden Seite der Ebene an der Turminnenwand der Windenergieanlage befestigt sind. The passage openings 12 serve for fastening the clamping rails 9 . 10 by means of screws, relative to a through the longitudinal axis of the spiral 8c extending plane on one side of the plane on the base member 2 and are mounted on the opposite side of the plane on the tower inner wall of the wind turbine.

Die 3 und 4 zeigen alternative Ausführungen der Spirale 8c. The 3 and 4 show alternative versions of the spiral 8c ,

In 5 ist eine alternative Befestigung der Spiralen 8c dargestellt. Diese verläuft im Gegensatz zu 1 seitlich neben dem Basistragelement 2. In 5 is an alternative attachment of the spirals 8c shown. This runs contrary to 1 laterally next to the base support element 2 ,

6 zeigt eine andere Ausführung, bei der die Längsachsen der Spiralen 8c parallel zur Längsachse des Stromschienenmoduls 2 verlaufen. Auch in 6 sind die beiden Spiralen 8c seitlich neben dem Stromschienenmodul 1 angeordnet. 6 shows another embodiment in which the longitudinal axes of the spirals 8c parallel to the longitudinal axis of the busbar module 2 run. Also in 6 are the two spirals 8c laterally next to the busbar module 1 arranged.

Der Kern der Erfindung ist das elastische Befestigungsmittel 5 zur Befestigung der Stromschienenmodule 1 an dem vertikalen Turm der Windenergieanlage, bei der ein am Kopfende des Turms angeordneter Generator und ein am Fußende des Turms angeordneter Transformator mittels eines aus mehreren vertikal hintereinanderliegenden Stromschienenmodulen 1 gebildeten Stromschienensystem miteinander verbunden sind. Jedes Stromschienenmodul 1 weist ein sich in Stromschien-Längsrichtung erstreckenden Basistragelement 2 und mindestens eine am Basistragelement 2 angeordnete und abgestützte Stromschiene auf und die elastischen Befestigungsmittel 5 sind auf der den Stromschienen abgewandten Seite an den Basistragelementen 2 und an der Turmwand befestigt. Jedes Befestigungsmittel 5 verfügt über eine schraubenförmige zylindrischen Spirale 8c, die mindestens zwei Windungen 8a, 8b aufweist, wobei die Windungen 8a, 8b bezogen auf eine durch die Längsachse der Spirale 8c verlaufende Ebene auf einer Seite an einem Basistragelement 2 und auf der gegenüberliegenden Seite an der Turmwand befestigt sind. Die Spirale 8c besteht vorzugsweise aus einem Drahtseil. The core of the invention is the elastic attachment means 5 for fastening the busbar modules 1 on the vertical tower of the wind turbine, in which a generator arranged at the head of the tower and a transformer arranged at the foot of the tower are connected by means of a plurality of busbar modules arranged vertically one behind the other 1 formed busbar system are interconnected. Each busbar module 1 has a base rail element extending in the busbar longitudinal direction 2 and at least one on the base support element 2 arranged and supported busbar and the elastic fastening means 5 are on the busbar side facing away from the base support elements 2 and attached to the tower wall. Every fastener 5 has a helical cylindrical spiral 8c that have at least two turns 8a . 8b having the turns 8a . 8b based on a through the longitudinal axis of the spiral 8c running plane on one side of a base member 2 and are attached to the tower wall on the opposite side. The spiral 8c preferably consists of a wire rope.

Claims

A wind turbine with a vertical tower, with a busbar system which generates the electrical energy generated in the upper area of the tower via a plurality of busbar modules arranged vertically one behind the other. 1 ) into the lower tower area, each busbar module ( 1 ) extending in the busbar longitudinal direction base support member ( 2 ) and at least one on the base support element ( 2 ) arranged and supported busbar, and with elastic fastening means ( 5 ), which on the side facing away from the busbars on the base support elements ( 2 ) and are fastened to the tower wall, characterized in that each fastening means ( 5 ) as an elastic-damping element ( 8th ) a cylindrical spiral ( 8c ) with at least two helical turns ( 8a . 8b ), which with respect to a through the longitudinal axis of the spiral ( 8c ) plane running on one side on a base member ( 2 ) and are fixed on the opposite side of the tower wall.

Elastic attachment means ( 5 ) for fastening a busbar module ( 1 ) on a vertical tower of a wind energy plant, in which one of a plurality of vertically adjacent busbar modules ( 1 ) conductor rail system which conducts electrical energy generated in the upper area of the tower in the lower tower area, each busbar module ( 1 ) extending in busbar longitudinal direction base support member ( 2 ) and at least one on the base support element ( 2 ) arranged and supported busbar and wherein the elastic fastening means ( 5 ) on the side facing away from the busbars on the base support elements ( 2 ) and are fastened to the tower wall, characterized in that as elastic-damping element ( 8th ) a cylindrical spiral ( 8c ) with at least two helical turns ( 8a . 8b ), which, with respect to a through the longitudinal axis of the spiral ( 8c ) plane running on one side on a base member ( 2 ) and are fixed on the opposite side of the tower wall.

Fixing means ( 5 ) according to claim 2, characterized in that the turns ( 8a . 8b ) are fixed at attachment points.

Fixing means ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the fixed attachment points on the side of the base support element ( 2 ) and the tower wall each lie on an imaginary line.

Wind energy plant according to claim 3 or 4, characterized in that for fixing the attachment points of the windings ( 8a . 8b ) Clamping rails ( 9 . 10 ) available.

Wind energy plant according to one of claims 2-5, characterized in that the clamping rails ( 9 . 10 ) of two adjoining half rails ( 9a . 9b and 10a . 10b ) are formed, which in the contact area through holes ( 11 ), through each of which a clamped turn ( 8a . 8b ) runs.

Wind energy plant according to one of claims 2-6, characterized in that the spiral ( 8c ) by means of the clamping rails ( 9 . 10 ) on the base support element ( 2 ) and is attached to the tower wall.

Wind energy plant according to one of claims 2-7, characterized in that the spiral ( 8c ) is bent from a wire rope.

Wind energy plant according to one of claims 2-8, characterized in that the busbar modules ( 1 ) several each on the base support element ( 2 ) arranged and supported busbars, which are arranged at a distance parallel to each other.

Wind energy plant according to one of claims 2-9, characterized in that the tower segments are hollow and the busbar modules ( 1 ) are arranged inside the tower.