ES2923560T3 - Dispositivo de blindaje electromagnético en una torre de una turbina eólica - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para el blindaje electromagnético en una torre de una turbina eólica, que tiene una plataforma que cierra el interior de la torre que tiene una abertura para uno o más cables, en el que se proporciona una disposición de canalización de cables, que puede pivotar con respecto a la torre con el cable. o cables, en los que. la disposición de canalización de cables tiene un anillo dispuesto de forma giratoria y una cubierta con una o más aberturas para cables,b. el anillo encierra la abertura de la plataforma y descansa sobre una base fijada a la torre,c. un elemento flexible no permeable o poco permeable a la radiación electromagnética une la tapa y el anillo,d. en el que el anillo tiene un aparato deslizante que establece una conexión eléctricamente conductora del anillo a la base fijada a la torre. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de blindaje electromagnético en una torre de una turbina eólica

La presente invención se refiere al blindaje electromagnético en una torre de una turbina eólica. Los cables en la torre de una turbina eólica actúan como una antena, en donde una torre de acero tubular para la turbina eólica actúa como una jaula de Faraday. Para minimizar la radiación de los cables, se conocen diferentes etapas y medidas.

El documento WO 2008/006377 A1 propone una capa conductora en el recinto de la góndola, por lo que esta última también se convierte en una jaula de Faraday que evita la emisión de radiación.

En el documento WO 2008/092464 A2 se proporciona un sistema de pararrayos que está rodeado por un elemento para reducir la radiación electromagnética.

A partir del documento EP 2378850 A1, se conoce un sistema de protección EMC para cables eléctricos en una torre, en donde los cables están dispuestos en una pantalla en forma de U que está enrutada a lo largo del interior de una torre como una canalización cable.

A partir de los documentos WO 2013/182199 A2 y EP2 859228 B1, se conoce el enrutamiento de cables provenientes de la torre en tubos de acero inoxidable en la góndola, para así asegurar el blindaje electromagnético.

Una turbina eólica, en la que el interior de la góndola está blindado electromagnéticamente mediante el uso de anillos colectores entre la góndola y el rotor, se ha dado a conocer a partir del documento WO 2018/135940 A2.

También se conoce, para atenuar la interferencia radiada procedente de los cables, que los cables deben tenderse a través de núcleos anulares de supresión de interferencias (núcleos de ferrita). Debido a su inductancia, estos actúan como un estrangulador.

La energía eléctrica generada en una turbina eólica es conducida por cables que, al menos en la zona superior de la torre por debajo de la góndola de la turbina eólica, se enrutan quedando suspendidos en el medio de la torre. Esta disposición, conocida como bucle de cables, hace posible que la góndola y el rotor giren para cambiar la dirección del viento sin dañar los cables. Durante la operación de la turbina eólica, también pueden producirse movimientos pendulares laterales de toda la turbina y de los cables que están suspendidos debajo de la góndola en la torre.

El objeto que forma la base de la invención es lograr una buena atenuación de la radiación electromagnética del interior de la torre para un intervalo de frecuencias tan grande como sea posible. Otro objeto de la invención es hacer posibles los movimientos que se producen durante la operación de la turbina eólica.

De acuerdo con la invención, los objetos se logran mediante un dispositivo que tiene las características de la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas constituyen el objeto de las reivindicaciones subordinadas.

El dispositivo de acuerdo con la invención se utiliza para el blindaje electromagnético en una torre de una turbina eólica. La torre tiene, inmediatamente debajo de la góndola, una plataforma que termina el interior de la torre que tiene una abertura para uno o más cables, en donde se proporciona una disposición de canalización de cable, que puede girar con respecto a la torre con el cable o los cables. De acuerdo con la invención, la disposición de canalización de cable tiene al menos una construcción de dos partes y tiene un anillo dispuesto de forma giratoria y una cubierta con una o más aberturas de cable. El anillo encierra la abertura de la plataforma y descansa sobre una base fijada a la torre. Se proporciona adicionalmente un elemento flexible, que une la cubierta al anillo y cierra un espacio intermedio entre medias. De este modo, no hay contacto directo entre la cubierta y el anillo. De acuerdo con la invención, el anillo está equipado con un aparato de deslizamiento que, incluso durante una rotación del anillo, establece una conexión eléctricamente conductora con la base fijada a la torre. Gracias al uso del elemento flexible entre la cubierta y el anillo, estos pueden moverse el uno contra el otro durante la carga de la turbina eólica. El elemento flexible proporcionado de acuerdo con la invención no es permeable, o es poco permeable, a la radiación electromagnética. Gracias al uso del elemento flexible de blindaje se puede asegurar que la radiación electromagnética emitida por los cables en la torre y/o en la canalización de cable no se emita hacia el exterior. Preferentemente, el elemento flexible cubre por completo un espacio intermedio o un espacio de separación entre la cubierta y el anillo. Gracias a su naturaleza flexible, el espacio intermedio o espacio intermedio está cubierto incluso si, por ejemplo, la góndola, el bucle de cables y la torre se mueven entre sí bajo carga.

En una realización preferente de la invención, la abertura de la plataforma está blindada por la disposición de canalización de cable para la radiación electromagnética en un intervalo de frecuencia predeterminado, en donde el intervalo de frecuencia predeterminado comprende una radiación electromagnética en el intervalo de megahercios. Preferentemente, se blinda la radiación de 1 a 500 MHz, en particular, de 10 a 300 MHz.

En otra realización preferida, el elemento flexible está configurado como una película eléctricamente conductora, en particular, una película metálica o película recubierta de metal o como una pieza textil eléctricamente conductora, en particular, como una tela tejida textil, tejido tricotado, tela no tejida, tejido de ganchillo o algo similar. Es esencial para la naturaleza flexible que la forma del elemento flexible se pueda adaptar y sea resistente al desgarro. Incluso si, por ejemplo, la posición relativa entre la cubierta y el anillo debe cambiar debido a las cargas mecánicas de la turbina eólica, el elemento flexible dispuesto entre estos puede evitar la aparición de un espacio, a través del cual se puede emitir radiación electromagnética desde la torre.

Para evitar diferencias de potencial eléctrico entre el anillo y la base fijada a la torre, el aparato deslizante está preferentemente equipado con contactos deslizantes eléctricos que establecen una conexión eléctricamente conductora del anillo y la base fijada a la torre. Los contactos deslizantes eléctricos consisten preferentemente en elementos de resorte que se encuentran en contacto, bajo presión, con la base fijada a la torre, en donde la base fijada a la torre tiene preferentemente una buena superficie eléctricamente conductora para los contactos deslizantes y sus elementos de resorte. En una configuración preferida, el aparato deslizante comprende al menos un cuerpo deslizante, mediante el cual el anillo se desliza sobre la base fijada a la torre.

En una realización preferente, se proporciona un soporte de suspensión, que conecta la cubierta y el anillo mecánicamente entre sí, de modo que, cuando la cubierta gira, el soporte de suspensión transfiere al anillo un par que hace girar el anillo. El soporte de suspensión asegura preferentemente que no se transfieran fuerzas por medio del elemento flexible dispuesto entre la cubierta y el anillo, de modo que se evite el daño del elemento flexible. El soporte de suspensión entre la cubierta y el anillo se puede configurar de diferentes maneras, por ejemplo, se puede proporcionar un diseño de corchete como soporte de suspensión.

En una realización preferente, la cubierta tiene un disco circular que tiene aberturas para cables a lo largo de su circunferencia, que reciben el cable o los cables tendidos entre la góndola y la torre. Las aberturas de cable que no se utilizan pueden, por ejemplo, cerrarse para un mejor blindaje con una placa conectada eléctricamente a la cubierta o similar, de modo que la radiación electromagnética no se escape a través de las aberturas libres de los cables.

El elemento flexible se sujeta preferentemente entre la cubierta y el anillo por medio de al menos un anillo de retención que se apoya sobre la cubierta y retiene el elemento flexible o se apoya sobre el anillo y retiene ahí el elemento flexible. El elemento flexible se sujeta con abrazaderas por medio de uno o dos anillos de retención y, de esta forma, puede ensamblarse o intercambiarse fácilmente, si es preciso.

En una realización preferente, la abertura de la plataforma tiene un recinto cilíndrico que tiene un reborde en su extremo que apunta hacia fuera de la plataforma, en cuyo reborde está dispuesto el anillo de la disposición de canalización de cable. Preferentemente, la plataforma está configurada para evitar la propagación de radiación electromagnética a través de otras aberturas o a través de un espacio entre la plataforma y la pared de la torre.

En una realización preferente, el recinto cilíndrico tiene uno o más orificios de ventilación, cuya mayor dimensión es menor que un tamaño máximo predefinido por la frecuencia que se va a blindar. Para el blindaje electromagnético existe un tamaño máximo para cada frecuencia, de modo que la radiación electromagnética que tiene dicha frecuencia no puede pasar a través de una abertura que tiene el tamaño máximo, o solo se atenúa significativamente.

En una realización preferente, la cubierta está suspendida de un tubo central que hace girar la cubierta junto con la góndola.

A continuación, se explica la presente invención con referencia a una realización ilustrativa, en donde:

la figura 1 muestra una turbina eólica que tiene una torre y una góndola en una vista lateral,

la figura 2 muestra la construcción de una disposición de canalización de cable blindada electromagnéticamente y

la figura 3 muestra una vista en perspectiva de una vista en sección de la disposición de canalización de cable de la figura 2.

La figura 1 muestra una turbina eólica 100 que comprende una torre 110 y una góndola 120 dispuesta en la torre. Un rotor 130 está dispuesto en la góndola 120 de tal manera que el rotor 130 puede girar alrededor de un eje sustancialmente horizontal. La góndola 120 está montada de forma giratoria alrededor de un eje longitudinal de la torre 110, para colocar el rotor 130 contra el viento. El rotor 130 tiene un buje de rotor 140, sobre el que están dispuestas tres palas de rotor 150. En el caso de la turbina eólica representada en la figura 1, el rotor 130 gira por la acción del viento, como resultado de lo cual se hace funcionar un generador eléctrico dispuesto en la góndola 120. La energía eléctrica generada por el generador eléctrico es conducida hacia abajo por medio de cables y/o por medio de barras colectoras a través de la torre 110, en donde entre la góndola 120 y la torre 110 hay una transición de un componente pivotante, es decir, la góndola 120, a un componente no pivotante, es decir, la torre 110. La torre 110 está conectada a una base 160.

Los cables de la torre 110 actúan electromagnéticamente como antenas, la radiación electromagnética, cuando se usa una torre de acero tubular, se emite predominantemente en la región de transición de la torre 110 y la góndola 120. La figura 2 muestra una sección de una plataforma 10 que está dispuesta en la zona superior de la torre 110. La plataforma 10 consiste en metal y, por lo tanto, ya tiene un buen blindaje para la radiación electromagnética del interior de la torre. Las aberturas en la plataforma 10 están cerradas por cubiertas o solapas metálicas que tienen sellos EMC en las juntas y cualquier espacio entre la plataforma 10 y la pared de la torre también está cerrado o no existe, por ejemplo, porque la plataforma 10 está soldada a la pared de la torre. Para la disposición de canalización de cable, se proporciona una pared cilíndrica como un recinto 12 que consiste en dos o más segmentos hechos de material conductor de electricidad, en particular, metal, que están conectados entre sí en la dirección longitudinal del cilindro por medio de rebordes laterales 14. El recinto 12 también está conectado por medio de un reborde inferior 15 que sobresale hacia el exterior a un soporte correspondiente en el borde de la brazola 16 de la plataforma 10. Todas las conexiones de reborde están equipadas con juntas que protegen especialmente de la radiación electromagnética.

Dentro del recinto 12 se proporciona un dispositivo de transporte de cable 18, que transporta y agrupa los cables (no representados) procedentes de la góndola 120 para su transporte a la torre. El dispositivo portacables 18 está suspendido, por ejemplo, de un tubo dispuesto centralmente 20. El tubo central 20 lleva igualmente una cubierta 22 de material eléctricamente conductor, en particular, metal, teniendo dicha cubierta aberturas para cables 24 distribuidas por la circunferencia. Gracias a las aberturas de cable 24, los cables (no representados) se conducen individualmente o hilo por hilo hasta el dispositivo portacables 18. Debajo del dispositivo portacables 18, los cables (no representados) pasan por anillos de absorción (no representados). Para un blindaje eficaz de la radiación electromagnética procedente del interior de la torre, es necesario, en particular, sellar el hueco 26 entre la cubierta 22 y el recinto 12 de una manera eficaz en cuanto a compatibilidad electromagnética.

La figura 3 muestra el sellado atenuante de EMC de este espacio intermedio 26. La cubierta 22 tiene un anillo de retención 28 que se apoya sobre ella y que se sujeta a la cubierta 22 por medio de pernos 30. El anillo 28 que descansa sobre él está configurado como un anillo de retención que fija un elemento flexible 32 apretando los tornillos 30. El elemento flexible 32 estar configurado, por ejemplo, como una tela no tejida textil EMC eléctricamente conductora que protege significativamente la radiación electromagnética. El elemento flexible 32 está fijado a un anillo 34 también por medio de un anillo de retención 36. El anillo de retención 36 está conectado al anillo inferior 34 por medio de tornillos 38. El anillo 34 tiene cuerpos espaciadores y deslizantes 40 y dedos de contacto 42. El anillo 34 está conectado a la cubierta 22 por medio de soportes de suspensión 44. Cada uno de los soportes de suspensión 44 tiene un cable de detención 46 que está conectado a una argolla de fijación 48.

Durante el funcionamiento, la cubierta 22 gira junto con la góndola 120, el tubo 20, el dispositivo portacables 18 y los cables (no representados). El movimiento giratorio es transferido por los soportes de suspensión 44 al anillo 34. El elemento flexible 32 no está tensado en la dirección de rotación, sino que permanece en su estado descargado. El anillo 34 se desliza con los cuerpos deslizantes 40 sobre una superficie de contacto formada por el reborde superior 50 del recinto 12. Un contacto eléctrico del anillo 34 con la superficie de contacto y, mediante el mismo, con el recinto 12, se establece por medio de los dedos de contacto 42. Para garantizar un buen contacto eléctrico, los dedos de contacto 42 están hechos de cobre y la superficie de contacto está recubierta con cobre o cubierta con una lámina de cobre 56. Gracias al peso del anillo 34, se asegura una presión de contacto suficiente de los dedos de contacto 42. Los cuerpos deslizantes 40 sirven como espaciadores entre el anillo 34 y la superficie de contacto, para evitar cargas excesivas y, como resultado, una deformación permanente (plastificación) de los dedos de contacto 42. Los cuerpos deslizantes 40 pueden consistir en un material conductor o no conductor adecuado, como, por ejemplo, un plástico.

Gracias al uso del soporte de suspensión 44, la cubierta 22 y el anillo 34 pueden moverse el uno contra el otro. En la dirección horizontal, el anillo 34 sigue el movimiento de la cubierta 22. El movimiento horizontal del anillo 34 está limitado lateralmente mediante topes 52, que impiden un movimiento demasiado amplio hacia el exterior.

Unos orificios 54 que sirven para evacuar el calor residual de la torre y, de este modo, evitar una acumulación de calor, también se pueden ver en la figura 3. En algunas situaciones particulares, en las que los cables también están blindados por núcleos de absorción dispuestos en el extremo, se produce calor en la región del recinto 12 e inmediatamente debajo de la plataforma 10, calor que debe disiparse, para evitar una acumulación de calor. El diámetro de los orificios es preferentemente sustancialmente más pequeño que la longitud de onda más pequeña a blindar, de modo que los campos de dispersión electromagnética no puedan escapar a través del orificio, o solo se atenúen significativamente. Los agujeros tienen un diámetro de menos de 1 cm, por ejemplo.

Lista de números de referencia

10 Plataforma

12 Recinto

14 Reborde lateral

15 Reborde inferior

16 Borde de brazola

18 Sistema de transporte de cable

20 Tubo

22 Cubierta

24 Aberturas de cable

Espacio intermedio

Anillo de retención

Tomillo

Elemento flexible, tela no tejida textil de EMC

Anillo

Anillo de retención

Tornillo

Cuerpo deslizante

Contacto deslizante, dedo de contacto

Soporte de suspensión

Cable de detención

Argolla de fijación

Reborde superior

Tope

Orificios

Lámina de cobre

Turbina eólica

Torre

Góndola

Rotor

Buje de rotor

Palas de rotor

Base

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de blindaje electromagnético en una torre (110) de una turbina eólica (100), que tiene una plataforma (10) que cierra el interior de la torre (110) que tiene una abertura para uno o más cables, en donde se proporciona una disposición de canalización de cable (34, 22), que puede pivotar con respecto a la torre (110) con el cable o los cables, caracterizado por que

a. la disposición de canalización de cable comprende un anillo dispuesto de forma giratoria (34) y una cubierta (22) que comprende una o más aberturas de cable (24),

b. el anillo (34) encierra la abertura de la plataforma (10) y descansa sobre una base fijada a la torre, c. un elemento flexible (32) no permeable o poco permeable a la radiación electromagnética conecta la cubierta (22) y el anillo (34),

d. en donde el anillo (34) tiene un aparato deslizante (40, 42) que establece una conexión eléctricamente conductora del anillo (34) a la base fijada a la torre.

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la abertura en la plataforma (10) está blindada por la disposición de canalización de cable (34, 22) para una radiación electromagnética que tiene un intervalo de frecuencia predeterminado, en donde el intervalo de frecuencia predeterminado comprende una radiación electromagnética en el intervalo de megahercios.

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el elemento flexible (32) está configurado como una película eléctricamente conductora o una pieza textil eléctricamente conductora, en particular, una tela tejida textil eléctricamente conductora, tejido tricotado, tela no tejida, tejido de ganchillo o similar.

4. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el aparato deslizante comprende al menos un cuerpo deslizante (40), con el que el anillo (34) se desliza a una distancia predefinida sobre la base fijada a la torre.

5. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el aparato deslizante comprende contactos eléctricos deslizantes (42) que establecen la conexión eléctricamente conductora del anillo (34) y la base fijada a la torre.

6. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que los contactos deslizantes (42) consisten en elementos de resorte que se encuentran en contacto, bajo presión, con la base fijada a la torre.

7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, caracterizado por que la base fijada a la torre comprende una superficie eléctricamente conductora para los contactos deslizantes (42).

8. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la cubierta (22) y el anillo (34) están conectados mecánicamente entre sí por medio de al menos un soporte de suspensión (44), de modo que, cuando la cubierta (22) gira, se transfiere un par que hace girar el anillo (34) por medio del soporte de suspensión (44) al anillo (34).

9. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la cubierta (22) comprende un disco circular que comprende al menos una abertura de cable (24).

10. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el elemento flexible (32) se mantiene entre la cubierta (22) y el anillo (34) por medio de al menos un anillo de retención (28, 36) que o bien descansa sobre la cubierta (22) y retiene el elemento flexible (32) o bien descansa sobre el anillo (34) y retiene el elemento flexible (32).

11. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que se proporcionan dos anillos de retención (28, 36), de los cuales uno se dispone sobre la cubierta (22) y uno se dispone sobre el anillo (34).

12. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que se dispone un recinto cilíndrico (12) en la abertura de la plataforma, en donde el recinto cilíndrico (12) comprende un reborde (50) en su extremo alejado de la plataforma (10), en cuyo reborde (50) está formada la superficie eléctricamente conductora para los contactos deslizantes (42).

13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el recinto (12) comprende uno o más orificios de ventilación (54), cuya mayor dimensión es menor que un tamaño máximo predefinido por la frecuencia que se va a blindar.

14. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que la cubierta (22) está suspendida de un tubo central (20).