KR100581477B1 - 탑 내부에 선조립된 도전 수단을 구비한 풍력 터빈 - Google Patents

탑 내부에 선조립된 도전 수단을 구비한 풍력 터빈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탑의 상부 영역에 발전기를 구비하고, 탑의 하부 밑동에 파워 모듈을 구비하고, 상기 발전기로부터 상기 파워 모듈까지 전류를 이송하기 위한 전류 이송 수단을 구비하며, 탑을 조립하기 위한 구성 조립 조각 다수개로 형성되는 탑을 구비한 풍력 발전 플랜트에 있어서, 상기 전류 이송 수단은 상기 탑 구성 조립 조각에 조립을 위해 단위 조각으로 분절된 형태로 선시공 되어 마운트되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트를 제공한다.
풍력 발전 플랜트를 손쉽게, 신속하게, 저비용 시공을 위하여 전류 이송 수단이 조립 조각 형태로 탑 조각에 미리 마운트된다.
풍력 터빈, 탑 조각, 풍력 발전 플랜트, 전기 발전기, 곤돌라.

Description

탑 내부에 선조립된 도전 수단을 구비한 풍력 터빈{WIND TURBINE WITH CURRENT CONDUCTING MEANS, WHICH ARE PRE-ASSEMBLED IN THE TOWER THEREOF}
본 발명은 조립 가능한 복수 개의 탑 조각(tower segment)으로 구성된 탑 (tower)을 구비한 풍력 발전소에 관한 것으로, 특히 탑의 상부 영역에 발전기를 구비하고, 탑의 하부 베이스 영역에 파워 모듈을 구비하고, 상기 발전기로부터 파워 모듈로 전류를 이송시키는 전류 이송 수단을 구비한 풍력 발전소에 관한 것이다.
변압기(transformer), 콘트롤 박스, 선택적으로 정류기, 중간 전압 플랜트 (medium voltage plant), 저전압 분배기(low voltage distributions) 등을 포함한 풍력 발전 플랜트(wind energy plant)의 전기 파워 모듈은 이미 잘 알려진 종래 기술에 따른 풍력 에너지 플랜트의 경우에서와 같이, 발전기 레벨보다는 하부에 놓여지게 되고, 풍력 발전 플랜트의 탑의 하부 베이스(base) 영역에 놓이게 된다.
풍력 발전 플랜트 외부에 별도의 작은 건물을 두고서, 전술한 모듈 또는 이러한 컴포넌트들을 위한 공간으로 사용된다. 대부분의 경우 탑 내부에 설치되고 케이블로 설계되는 전류 이송 수단(current carrying means)은 탑의 상부에서 곤돌라(gondola) 내에 준비된 발전기에 의해 생산된 전기에너지를 파워 모듈까지 이송하기 위해 제공된다.
이와 같은 케이블은 일단 탑이 건설되면 탑 내부에 설치된다. 이것은 매우 비용이 많이 들어가는 공사로서, 별도의 작업기간을 통해 탑 전체 높이에 걸쳐 케이블이 설치되어야 하기 때문이다. 더욱이, 상기 작업은 탑의 사전 설립에 의존한다.
본 발명은 좀 더 시공이 용이하고 그 결과 저렴하고 신속하게 풍력 발전 플랜트를 설립함에 그 목적을 두고 있다. 이와 같은 목적은 조립을 위한 단위 탑 조각(tower segment)에 역시 조립을 위한 조각 형태로 전류 이송 수단을 미리 마운트함으로써 본 발명에 따라 달성된다.
즉, 전류 이송 수단을 구성하게 될 단위 조각(segment)은, 탑이 개별 탑 조각을 가지고 서로 조립되기 전에, 미리 만들어져서 상기 각각의 단위 탑 조각에 설치됨을 특징으로 한다. 따라서, 발전기로부터 파워 모듈을 서로 전기적으로 접속시키기 위해서 탑이 건설된 후에 탑을 관통해서 케이블을 끌어내는 어려운 작업을 할 필요가 없게 된다.
본 발명에 따른 해결 방법을 통해서, 풍력 발전 설비를 건설하는 시공 기간이 현저히 감소될 수 있으며, 어떤 종류의 기술적 단점도 감내하지 아니하고도 공사 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 풍력 발전 플랜트의 양호한 실시예는 부속하는 청구범위에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 전류 이송 수단용 단위 조각은 해당 탑 조각의 오직 한 부위 에만, 특히 탑이 세워졌을 때에 가장 고점에 견고하게 부착되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 탑을 세우기 전에 분해된 상태에서 탑 조각에 부착되는 것이 좋으며, 그 결과 탑을 세우기 전에 전류 도전 수단의 조각이 부착되어 있는 상태로 단위 탑 조각이 미리 만들어지게 된다.
전류 도전 수단의 조각이 오직 한 지점에서 탑 조각에 견고히, 확실하게 영구 부착되기 때문에, 다른 쪽 전류 도전 수단 조각 끝단은 탑 조각의 내측 벽에 특정 한계점 내에서 이동 가능하고, 그 결과 인접하여 조립될 탑 조각의 전류 도전 수단의 인접 조각들과 손쉽고 용이하게 서로 부착 연결될 수 있다.
탑 조각 내부에 전류 도전 수단의 단위 조각을 부착하기 위하여, 탑의 내측 벽에 추가적으로 고정 장치를 제공할 수 있으며, 상기 수단을 가능한 시공상 쉽게 부착하기 위하여 탑을 세우기 직전 또는 직후에 상기 전류 도전 수단의 단위 조각이 견고히 연결된다.
만일, 전류 도전 수단이 케이블로서 설계된다면 플랜지 또는 탑의 내부 벽으로부터 보호하는 부위 상에 브릿지 연결을 위하여 상기 영역을 브릿지 연결하는 것에 아무 문제없도록 탑 조각에 있어 케이블 섹션의 길이는 측정되어질 수 있다.
전류 전도 수단으로서 전류 버스(current bus)가 사용되어지는 경우, 상기 전류 버스를 구성하는 단위 조각을 연결하기 위하여 탑의 내부 벽으로부터 돌출한 부위 위로 브릿지 연결을 위해 구부리기 쉬운 연결 버스가 제공될 수 있다.
이와 같은 휘기 쉬운 버스(flexible bus)는 전류 버스 단위 조각을 연결하기 위해 탑이 세워진 후에 사용되며, 만일 상기 조각들이 서로 직접 맞지 않는다거나 또는 전류 버스 조각들 사이에 갭이 생기거나 장애가 발생하는 경우(예를 들어 탑 버스 조각 상의 플랜지) 브릿지 연결되어야 한다.
유지 보수 작업자가 내부 공간을 통해 탑 위로 올라가야 하는 경우, 한편으로는 전기 절연을 기하고 다른 한편으로 전기 전도 수단이 손상되는 것을 방지하기 위해서, 상기 유지 보수 작업자가 상기 전류 버스와 접촉되지 않도록 하여야 하며, 탑의 내부 측벽에 견고히 부착되며 상기 전류 도전 수단이 접촉되지 않도록 하는 안전 플레이트 (guard plate)와 같은 보호 덮개(protective sheathing)가 사용되어질 수 있다.
이와 같은 보호 덮개는 개별 조각마다 서로 분절되도록 설계될 수 있으며, 탑 조각 위에 전류 도전 수단 조각과 같이 미리 마운트되어질 수 있다. 풍력 발전 플랜트의 설립을 간단히 하고 시공 단축은 이와 같이 해서 달성된다.
도1은 본 발명에 따른 풍력 발전 플랜트를 나타낸 도면이다.
도2는 두개의 탑 조각을 구비한 풍력 에너지 플랜트의 단면을 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명에 따라 제공된 전류 버스의 개략도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예가 상술될 것이다.
도1에 개략적으로 도시된 본 발명에 따른 풍력 발전 플랜트(1)는 기초부(3), 탑(2)의 정상부 영역에 회전 가능한 위치에 곤돌라(4)와 탑(2)의 하부 베이스 영역 에 파워 모듈(7)을, (예를 들어 별도의 하우징에) 구비한 탑(2)을 가지고 있다.
복수 개의 로터 날개(5)를 지닌 로터는 수평축을 중심으로 회전 가능하고, 전기 발전기(6)가 곤돌라(4) 내부에 설치되어 있다. 로터 날개(rotor blade; 5)에 작용하는 바람은 로터를 움직이게 하고, 발전기(6)를 돌려 전기에너지를 생산한다.
발전기(6)에서 생산된 에너지를, 소비자에게 또는 전력망에 보내지기 전에 변압기, 전기 전류를 처리하기 위하여 선택적으로 정류기 등과 같은 많은 전기 유닛트로 구성된 파워 모듈(7)로 이송하기 위해서는, 전류 버스(current bus)가 제공되어 지며, 특히 고정 요소(10)에 의해 벽에 탑(2)의 내측 공간(8)에 두개의 전류 버스가 제공된다.
이와 같은 버스는 전기적으로 도전하며, 바람직하게는 발전기까지 연결 라인 (12)을 경유해서 케이블(11)을 통해 전기적으로 접속되며 기초부(3)를 통해 파워 모듈(7)로 지하를 관통해 지나가게 된다.
전류 버스(9)는 전류 버스 단위 조각으로 구성되어 있으며, 도2에 더 상세히 도시되어 있다. 바람직한 실시예로서 탑(2)을 건설하는데 사용되는 탑 조각 두개 (21, 22)가 도면에 도시되어 있다.
전술한 탑 조각(21, 22)은 미리 만들어져서 풍력 발전 플랜트 시공 장소에서 조립되어지게 된다. 더욱이, 탑 조각을 조립하는데 시공 시간을 절약하고 풍력 발전 플랜트 시공 비용을 경감시키기 위해서, 전류 버스를 조립하기 위한 조각(91, 92)은 탑(2)을 세우기 전에 탑 조각(21, 22)의 적절한 위치에 견고히 부착시키는 것이 바람직하다.
양호하게는 전류 버스 조립을 위한 조각(91, 92)은 해당 탑 조각(21, 22)의 상부 영역에 고정재(10)를 사용해서 부착하는 것이 바람직하고, 전류 버스 조각 (91, 92)의 나머지 부위는 어느 정도 움직일 수 있는 여유를 두어서 인접하는 전류 버스 조각을 연결할 때에 접속을 쉽도록 하는 것이 바람직하다.
이것을 통해서 탑(2)과 전류 버스(91, 92) 사이의 상대적 이동, 예를 들어서 열팽창 계수의 차이로 인한 변이 등이 보상되게 된다. 그러나, 전체 길이를 통해 전류 버스 조각(91, 92)을 안내하는 다른 고정재(14)를 사용할 수도 있다.
이를 위해서, 고정재(14) 내에 전류 버스 조각(91, 92)을 수납하기 위한 개구부 단면은 전류 버스 조각(91, 92) 자체의 단면적보다 넓어야 할 것이다. 이와 같이 함으로써, 고정재(14) 내의 전류 버스 조각(91, 92)의 상대적 운동이 가능하게 되고, 동시에 전류 버스 조각(91, 92)이 움직이는데 있어서 허용된 공간 안에서 안내되고 제한된다.
전류 버스 조각(91, 92)을 서로 연결하고 이렇게 함으로써 내부 탑 조각(21, 22)의 하부 및 상부 엣지에 있는 플랜지(211, 212)와 같은 내부 공간으로 돌출되어 있는 부위를 브릿지 연결하기 위하여, 절연되어 있으며 구부릴 수 있는 연결 버스 (13)가 사용되어질 수 있으며, 두개의 전류 버스 조각(91, 92)에 연결될 때에 손으로 상기 연결 버스(13)가 쉽게 구부려져서 변형될 수 있다. 또한, 온도 변화에 의한 물질의 팽창 또는 수축은 상기 연결 버스(13)에 의해 보상될 수도 있다.
도3은 두개의 평행한 전류 버스 조각(911, 912)의 사시도를 나타내고 있다. 이것들은 나사(15)에 의해 고정재(14)에 체결되어 있다. 이 경우, 전류 버스 조각 (911, 912)을 고정재(14)로부터 절연시키기 위해서 절연 수단이 제공될 수 있다. 또 다른 방법으로서, 고정재(14) 자체를 절연 물질로 만들 수도 있다.
상기 고정재(14)는 탑 조각의 내부 벽에 나사로써 견고하게 고정되게 된다. 에너지 플랜트 동작 중에 전류 버스(911, 912)와의 접촉을 방지하기 위하여, 전류 버스 조각(911, 912)과 유사한 보호 플레이트(guard plate; 16)가 탑(2)을 세우기 전에 개별 탑 조각 내부에 시공될 수 있다.
예를 들어, 고체 고무로 구성된 가이드 레일(17)에 의해, 상기 보호 장막은 견고히 부착될 수 있으며, 탑 조각과 절연되어지는 효과도 있을 수 있다. 그러나, 여기에 나타나지 않은 다른 수단은 상기 보호 플레이트(16)를 고정하기 위해 제공된다. 더욱이, 보호 장막(16)으로서 제공된 보호 플레이트 상부 또는 내부에 전기 소켓, 전등 등과 같은 다른 장치를 놓아둘 수도 있으며, 이것들도 간단히 미리 조립되어질 수 있게 된다.
더욱이, 보호 장막(16) 속으로 이러한 장치들을 넣는 것은 탑벽 내부 상에 장비를 노출시키는 것을 피할 수 있으며, 예를 들어 탑을 세우는 중이거나 세운 후에 물체를 낙하시키는 사고의 위험을 방지하게 된다.

Claims (11)

  1. 탑의 상부 영역에 발전기를 구비하고, 탑의 하부 밑동에 파워 모듈을 구비하고, 상기 발전기로부터 전류를 흐르게 하기 위한 전류 이송 수단을 구비하며, 탑을 조립하기 위한 구성 조립 조각 다수개로 형성되는 탑을 구비한 풍력 발전 플랜트에 있어서, 상기 전류 이송 수단은 상기 탑 구성 조립 조각에 조립을 위해 단위 조각으로 분절된 형태로 선시공 되어 마운트되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 이송 수단은 상기 탑 구성 조립 조각에 고정재로써 고정됨을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전류 이송 수단은 보호 덮개에 의해 외부 접촉으로부터 보호하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전류 이송 수단의 조각은 탑을 세우긴 전에 해당 타워 조각의 일 부위에 견고히 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전류 이송 수단은 케이블로서 시공됨을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전류 이송 수단은 전류 버스로써 시공됨을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전류 버스는 상기 탑벽의 내부로부터 돌출되는 부위 위로 브릿지 연결을 하기 위하여, 또는 상기 전류 버스 조각을 연결하기 위하여 구부려지는 연결 버스가 제공됨을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전류 이송 수단은 상기 발전기로부터 파워 모듈까지 전류를 도전하는 수단인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 파워 모듈은 탑의 하부 밑동에 설치됨을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
  10. 탑의 상부 영역에 전류를 생성하기 위한 발전기를 구비하고, 복수 개의 탑 조각으로 형성된 풍력 발전 플랜트의 탑을 위한 탑 조각으로서, 상기 탑의 상부로부터 생성 전류를 도전하는 전류 이송 수단 조각이 상기 탑 조각에 미리 선장착됨을 특징으로 하는 탑 조각.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전류 이송 수단의 조각은 상부 영역에 고정재를 사용해서 고정됨을 특징으로 하는 풍력 발전 플랜트.
KR1020047005701A 2001-10-24 2002-08-31 탑 내부에 선조립된 도전 수단을 구비한 풍력 터빈 KR100581477B1 (ko)

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