JP5963888B2 - タワー内に変圧器用の防火モジュールを備えた風力発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置（風力エネルギー設備）に関する。

典型的に風力発電装置は、タワーの下部領域か又はタワーの周辺において、電力変換器並びに変圧器を備えたパワーキャビネットを有する。パワーキャビネット及び変圧器は、適切な防火（ないし火災保護）機能をもたなくてはならない。

ドイツ特許商標庁は、優先権基礎出願において下記特許文献１を調査した。

DE 103 10 036 A1

従って本発明の課題は、改善された防火（ないし火災保護）機能を有する風力発電装置を提供することである。

前記課題は、請求項１に記載の風力発電装置により解決される。
即ち、本発明の一視点により、風力発電装置であって、少なくとも１つの下部タワーセグメントを備えたタワーと、変圧器を耐火収容する予め製造された防火モジュールとを有し、前記防火モジュールは、前記下部タワーセグメント内に位置決め配置されており、前記防火モジュールは、コンクリート完成品として構成されており、前記変圧器と共に搬送可能であり、前記防火モジュールは、前記防火モジュールの搬送中に前記防火モジュール内の変圧器を保護するための搬送安全システムを有することを特徴とする風力発電装置が提供される。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）風力発電装置であって、少なくとも１つの下部タワーセグメントを備えたタワーと、変圧器を耐火収容するための予め製造された防火モジュールとを有し、前記防火モジュールは、前記下部タワーセグメント内に位置決め配置されていること。
（形態２）前記防火モジュールは、変圧器の交換のための第１開口部と、サービス作業員のための第２開口部とを有することが好ましい。
（形態３）前記防火モジュールは、電気的なケーブル及び／又は電気的な導電レールシステムのための少なくとも１つの防火閉鎖部を有することが好ましい。
（形態４）前記防火モジュールは、変圧器搬送レールシステムを有することが好ましい。
（形態５）前記防火モジュールは、搬送中に変圧器を保護するための搬送安全システムを有することが好ましい。
（形態６）前記電気的なケーブル及び／又は電気的な導電レールシステムは、前記防火閉鎖部を通って案内されており、前記防火閉鎖部は、少なくとも一時的な熱的分断のために、断熱材料から成る防火密閉材を有することが好ましい。
（形態７）前記防火モジュールの内部と、前記タワーのタワー壁部における開口部との間において、前記防火モジュール内の大きな過剰圧力を逃がすための通路が設けられていることが好ましい。

本発明により、少なくとも１つの下部タワーセグメントを備えたタワーと、変圧器を耐火収容するための予め製造された防火モジュールとを有する風力発電装置が提供される。防火モジュールは、下部タワーセグメント内に位置決め配置されている。

防火モジュールは、該防火モジュール内で発生した火災を少なくとも一時的に該防火モジュール内に制限するために用いられる。従って防火モジュールが少なくとも一時的に風力発電装置のその他の部分から熱的に分断されていることを達成することができる。

本発明の一視点により、防火モジュールは、サービス作業員のための第１開口部と、変圧器の交換のための第２開口部とを有する。

本発明の更なる一視点により、防火モジュールは、電気的なケーブル及び／又は電気的な導電レールシステムのための少なくとも１つの防火閉鎖部（Brandschutzabschluss）を有する。

本発明の更なる一視点により、防火モジュールは、変圧器の交換のための変圧器搬送レールシステムを有する。

本発明の更なる一視点により、防火モジュールは、搬送中に変圧器を保護するための搬送安全システムを有する。

防火モジュールは、好ましくはコンクリートから製造されており、好ましくはコンクリート完成品として製造される。

従ってタワーを備えた風力発電装置が設けられ、この際、タワーの領域には、変圧器を収容するための予め製造された防火モジュールが設けられており、また該防火モジュールの開口部ないし扉は、必要な防火機能が保証され得るように閉鎖することができる。

モジュールは、特に防火モジュールとして構成されており、変圧器を収容するために用いられる。変圧器（トランス）は、１０００ボルトよりも大きな出力電圧、即ち中電圧を有する。防火モジュールは、任意選択的に２つの扉を有し、これらの扉は、耐火性である。更にこれらの扉は、任意選択的に耐圧性とすることもでき、従ってこれらの扉は、防火モジュールの内部に爆発がある場合にも持ちこたえられる。防火モジュールは、好ましくは変圧器と共に、工場で予め製造され、１つのユニットとして設置箇所へ搬送される。防火モジュールは、好ましくは、サービス作業員のための扉と、変圧器の交換のための扉とを有する。防火モジュール内には、変圧器を交換するためのレールシステムを設けることができる。このレールシステムは、変圧器搬送安全装置を有することができ、該変圧器搬送安全装置は、防火モジュールの搬送時に活動化される。任意選択的に防火モジュールは、変圧器の下側に油溜め（オイルパン）を有することができる。

変圧器に対して追加的に又は選択的に、パワーエレクトロニクスユニットを防火モジュール内に設けることができる。

本発明の更なる展開形態は、下位請求項の対象である。

以下、本発明の利点及び実施例を、図面に関連して詳細に説明する。

本発明による一風力発電装置の一斜視図を示す図である。 図２Ａ〜図２Ｄとして、図１の風力発電装置のタワーの下部分を様々な角度から示す図である。 本発明による防火モジュールの一概略断面図を示す図である。 本発明による防火モジュールの一概略断面図を示す図である。 本発明による防火モジュールの一断面図を示す図である。 本発明による防火モジュールの一断面図を示す図である。

図１は、タワー１０２（下部タワーセグメント１０２ａを有する）とナセル１０４とを備えた風力発電装置（風力エネルギー設備）１００を示している。ナセル１０４には、例えば３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とを備えたロータ１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時には風力により回転運動され、それにより電気エネルギーを発生させるためにナセル１０４内の発電機を駆動する。下部タワーセグメント１０２ａを有するタワー１０２は、基礎部２００上に立設されている。

図２Ａ〜図２Ｄは、第１実施例による風力発電装置のタワーの下部分を様々な角度から見た概略図を示している。風力発電装置１００のタワー１０２の下部タワーセグメント１０２ａは（コンクリート製の）基礎部２００上に設けられている。下部タワーセグメント１０２ａは、第１扉１０２ｂと第２扉１０２ｃ並びにケーブル１０と梯子２０を有することができる。下部タワーセグメント１０２ａの内部には、防火モジュール３００を設けることができる。防火モジュール３００の屋根部には、様々なパワーキャビネット４００を設けることができる。これらのパワーキャビネット４００は、少なくとも１つの電力変換器と、複数のパワーエレクトロニクスユニットとを有することができる。

図２Ｄには、風力発電装置の下部タワーセグメントの一斜視図が示されている。風力発電装置のタワーの下部タワーセグメント１０２ａは、基礎部２００上に設けられており、第１扉１０２ｂと第２扉１０２ｃ（図２Ａ）を有する。下部タワーセグメント１０２ａの内部には、防火モジュール３００が設けられている。防火モジュール３００の屋根部には、複数の電力変換器と複数のパワーエレクトロニクスユニットとを有する複数のパワーキャビネット４００を設けることができる。

図３は、第２実施例による防火モジュールの一概略図を示している。この防火モジュール３００は、第１扉３２０と第２扉３３０を有する。第１扉３２０は、防火モジュール３００内にある変圧器を交換するために使用することができる。第２扉３３０は、サービス作業員が防火モジュール３００内の切替装置（Schaltanlage）に入るために使用することができる。防火モジュール３００は、任意選択的にその床部において、変圧器ガイドレール３５０と、偏向ローラ３７０と、変圧器搬送安全装置３６０とを有する。更に複数の防火閉鎖部３９０を防火モジュール３００の壁部に設けることができる。これらの防火閉鎖部３９０は、防火モジュール３００の内部と外部との間の電気接続を確保するために用いられる。変圧器ガイドレール３５０は、変圧器をレールに沿って例えば交換のために移動可能とするために用いられる。変圧器搬送安全装置３６０は、防火モジュール３００の搬送時にだけ変圧器５００（図４）に固定されるべきである。

図４は、本発明の第２実施例による、変圧器５００を備えた防火モジュール３００の一概略図を示している。変圧器５００は、変圧器ガイドレール３５０上に位置決め配置されている。変圧器５００は、複数の電気接続部５１０を有し、これらの電気接続部５１０は、各々、導電レールシステム７００の第１端部７１０と電気的に接続される。

防火モジュール３００内には、第１扉３２０と第２扉３３０が設けられており、この際、変圧器５００は、第１扉３２０を通して取外し可能でありないし搬出される。

図５は、第３実施例による防火モジュールを備えた風力発電装置のタワーの下端部の断面図を示しており、該第３実施例は、第１実施例又は第２実施例に基づくことができる。下部タワーセグメント１０２ａの下端部は、基礎部２００上に位置決め配置されている。下部セグメント１０２ａには、２つの開口部１０２ｅ、１０２ｆが設けられている。第１開口部１０２ｆは、変圧器５００を搬出可能とするために用いられ、第２開口部１０２ｅは、サービス作業員の出入りのために用いられる。防火モジュール３００は、基礎部２００の上端部２１０上に位置決め配置することができる。防火モジュール３００は、第１扉３２０、第２扉３３０、変圧器ガイドレール３５０、偏向ローラ３７０、任意選択的に変圧器動き止め部３７５を有することができる。レールシステム３５０上に変圧器５００が位置決め配置される。搬送中に変圧器５００は、変圧器搬送安全装置３６０を介して保持することができる。

任意選択的に変圧器動き止め部３７５は（搬送する以外では）固定で取り付けられている。偏向ローラ３７０と適切なケーブルとを用い、変圧器５００を防火モジュール３００の内部へ引き入れることができる。

防火モジュール３００内には、同様に切替装置６００が設けられている。

防火モジュール３００は、任意選択的にファン８００をもつことができ、該ファン８００は、変圧器冷却のための吸入空気を吸い込み、暖かい空気を再び放出する。

図６は、第３実施例による防火モジュール３００の他の一断面図を示している。防火モジュール３００の床部にはレールシステム３５０が設けられており、該レールシステム３５０は、変圧器５００のローラ５２０を受容することができる。変圧器５００の上面部には、複数の電気接続部５１０が設けられており、該電気接続部５１０は、導電レール７００と電気的に接続するために用いられる。また導電レール７００は、防火モジュール３００から外部へと導かれている。

防火閉鎖部３４０、３９０（図３）は、電気的なケーブル及び／又は電気的な導電レールシステム７００を防火モジュール３００の内部から外方へ導くために用いられる。この際、防火閉鎖部３４０、３９０は、該防火閉鎖部が、少なくとも一時的に防火モジュール３００の内部と外側領域との間で熱的な分断が行われるように構成されている。このことは、断熱材料から成る防火密閉材が防火閉鎖部３９０の領域に設けられていることにより達成される。防火密閉材の材料は、電気的なケーブル及び／又は電気的な導電レールシステム７００を包囲し、防火閉鎖部３９０を密閉する。従って防火密閉材は、防火閉鎖部３９０を通って案内される導電レールシステムの一部分を包囲する。防火モジュール３００の上方ないし外側には、導電レール７００の一部分が突出する。互いに離間された導電レールは、一部分において一緒にされ、ないし互いに隣接する。

防火密閉材の材料は、例えば Flammadur（登録商標）としてよい。

任意選択的に２つの開口部１０２ｅ、１０２ｆの他に別の開口部をタワー壁部に設けることができる。該別の開口部と防火モジュール３００との間には、換気通路を設けることができる。この通路並びに該別の開口部は、特に例えば爆発に基づき防火モジュール３００内に発生した過剰圧力を外部へ放出するために用いられる。好ましくは、該別の開口部の高さは、例えば少なくとも床部の上方３メートルの高さにある。従って作業員が該別の開口部の近傍にいたとしても、この作業員が突然該別の開口部から流出するガスにより損傷されずに済むことを保証することができる。従って防火モジュール３００の安全性を更に改善することができる。

更に防火モジュール３００内には、任意選択的に消火ユニットを設けることができる。この消火ユニットは、防火モジュール３００内に発生した火災を消火するために用いられる。

１０ ケーブル
２０ 梯子
１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０２ａ 下部タワーセグメント
１０２ｂ 第１扉
１０２ｃ 第２扉
１０２ｅ 第２開口部
１０２ｆ 第１開口部
１０４ ナセル
１０６ ロータ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ
２００ 基礎部
２１０ 上端部
３００ 防火モジュール
３２０ 第１扉
３３０ 第２扉
３４０ 防火閉鎖部
３５０ 変圧器ガイドレール（レールシステム）
３６０ 変圧器搬送安全装置
３７０ 偏向ローラ
３７５ 変圧器動き止め部
３９０ 防火閉鎖部
４００ パワーキャビネット
５００ 変圧器（トランス）
５１０ 電気接続部
５２０ ローラ
６００ 切替装置
７００ 導電レールシステム（導電レール）
７１０ 第１端部
８００ ファン

Claims (6)

1. 風力発電装置であって、
   少なくとも１つの下部タワーセグメントを備えたタワーと、
   変圧器を耐火収容する予め製造された防火モジュールとを有し、
   前記防火モジュールは、前記下部タワーセグメント内に位置決め配置されており、
   前記防火モジュールは、コンクリート完成品として構成されており、前記変圧器と共に搬送可能であり、
   前記防火モジュールは、前記防火モジュールの搬送中に前記防火モジュール内の変圧器を保護するための搬送安全システムを有すること
   を特徴とする風力発電装置。
2. 前記防火モジュールは、前記変圧器の交換のための第１開口部と、サービス作業員のための第２開口部とを有すること
   を特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置。
3. 前記防火モジュールは、電気的なケーブル及び／又は電気的な導電レールシステムのための少なくとも１つの防火閉鎖部を有すること
   を特徴とする、請求項１又は２に記載の風力発電装置。
4. 前記防火モジュールは、変圧器搬送レールシステムを有すること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の風力発電装置。
5. 前記電気的なケーブル及び／又は電気的な導電レールシステムは、前記防火閉鎖部を通って案内されており、前記防火閉鎖部は、少なくとも一時的な熱的分断のために、断熱材料から成る防火密閉材を有すること
   を特徴とする、請求項３又は４に記載の風力発電装置。
6. 前記防火モジュールの内部と、前記タワーのタワー壁部における開口部との間において、前記防火モジュール内の大きな過剰圧力を逃がすための通路が設けられていること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の風力発電装置。

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