KR101206248B1

KR101206248B1 - 풍력발전기의 케이블 설치 방법

Info

Publication number: KR101206248B1
Application number: KR1020100070659A
Authority: KR
Inventors: 이재강; 오현호
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-11-28
Also published as: KR20120009024A

Abstract

풍력 발전기의 케이블 설치 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 설치 방법은 풍력 발전기의 타워를 눕힌 상태에서 상기 타워 내부에 설치된 사다리에 케이블 서포터를 설치하는 케이블 서포터 고정 단계와, 상기 케이블 서포터에 케이블을 고정하는 케이블 고정 단계와, 상기 케이블을 호형으로 굴곡시켜서 상기 케이블을 드럼 상에 고정하는 드럼 거치 단계와, 눕혀진 상기 타워를 세우는 기립 단계, 및 상기 타워 케이블을 너셀 케이블과 연결하는 너셀 연결 단계를 포함한다.

Description

풍력발전기의 케이블 설치 방법{INSTALLING METHOD OF CABLE USED FOR WIND POWER GENERATOR}

일반적으로 본 발명은 케이블 설치 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 풍력발전기의 타워 내부에 케이블을 설치하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기는 공기의 운동 에너지 즉, 바람의 자원으로부터 얻어진 에너지를 회전 운동 에너지로 변환한 후, 전기 에너지로 변환하는 전력 변환 장치이다.

풍력 발전기는 바람에 의하여 회전하는 로터와 로터의 회전력을 전력으로 변환하는 너셀, 및 너셀과 로터를 지지하는 타워를 포함한다. 바람 에너지에 의해 로터의 블레이드가 회전을 하면 블레이드에 연결된 메인 샤프트도 함께 회전을 한다. 메인 샤프트는 저속으로 회전하므로 너셀에 설치된 기어박스를 이용하여 회전속도를 고속으로 바꾸어 발전기가 전력을 생산한다. 이 전력은 케이블을 통하여 타워 아래에 장착된 컨버터로 전송된다.

이때 발전기 케이블은 너셀의 회전을 견딜 수 있도록 설치되어야 하는 바, 타워가 세워진 상태에서 작업하려면 케이블 사이즈가 커서 작업 시 많은 시간과 인력이 필요하다. 또한, 높은 장소에서 케이블을 설치해야 하므로 작업이 어려울 뿐만 아니라 안전사고의 위험이 있다.

본 발명의 실시예는 타워 내부에 케이블을 용이하게 설치할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기의 타워를 눕힌 상태에서 상기 타워 내부에 설치된 사다리에 케이블 서포터를 설치하는 케이블 서포터 고정 단계와, 상기 케이블 서포터에 케이블을 고정하는 케이블 고정 단계와, 상기 케이블을 호형으로 굴곡시켜서 상기 케이블을 드럼 상에 고정하는 드럼 거치 단계와, 눕혀진 상기 타워를 세우는 기립 단계, 및 상기 타워 케이블을 너셀 케이블과 연결하는 너셀 연결 단계를 포함하는 풍력발전기의 케이블 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 케이블 고정 단계는 상기 타워의 길이 방향으로 이어져 형성된 케이블 보호용 가이드에 상기 케이블을 고정하는 가이딩 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이블 보호용 가이드는 상기 타워를 가로지르도록 설치된 플랫폼에 고정 설치될 수 있다.

또한, 상기 케이블 보호용 가이드는 상기 케이블을 감싸는 복수 개의 링과 상기 링들을 연결하여 상기 타워의 길이 방향으로 이어져 형성된 복수 개의 고정 막대를 포함할 수 있다.

또한, 상기 드럼 거치 단계는 상기 케이블 보호용 가이드는 상기 타워를 가로지르도록 설치된 플랫폼에 형성된 지지대에 케이블을 고정하여 케이블을 굴곡시키는 단계와 굴곡된 케이블을 드럼에 고정하는 단계, 및 드럼에서 이어진 케이블의 단부를 지지대에서 고정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 너셀 연결 단계는 상기 타워의 상부에 설치된 너셀의 케이블과 상기 타워의 케이블을 슬립 링을 매개로 전기적으로 연결하는 슬립 링 연결 단계를 포함할 수 있다.

상기 너셀 연결 단계는 메인 프레임에 케이블을 고정한 후, 케이블에 동관 단자를 설치하여 너셀의 케이블과 전기적으로 연결할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들은 타워를 눕힌 상태에서 타워 내부에 케이블을 고정 한 후, 타워를 기립시킴으로써 타워 내부에 케이블을 보다 용이하게 설치할 수 있다.

또한, 너셀의 케이블과 타워의 케이블을 슬립 링을 이용하여 연결하므로 보다 용이하고 안정적으로 케이블을 설치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기의 케이블 설치 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이블 서포터를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 메인 프레임을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬립 링을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 측면도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 풍력 발전기는 바람에 의하여 회전하는 로터(1)와 로터(1)의 회전력을 전력으로 변환하는 너셀(2), 및 너셀(2)과 로터(1)를 지지하는 타워(3)를 포함한다. 너셀(2)은 타워(3)의 상부에 설치되며 내부에 회전토크를 전달 받아 전력을 생산하는 발전기가 설치된다.

로터(1)는 복수 개의 블레이드(12)와 블레이드들(12)을 지지하는 허브(13)를 포함한다. 본 실시예에서는 허브(13)에 3개의 블레이드(12)가 설치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 블레이드(12)는 2개 이상 설치되면 충분하다.

한편, 허브(13)에는 복수개의 블레이드(12)가 고정 설치되며, 허브(13)는 블레이드(12)와 함께 회전한다. 타워(3)는 원기둥 형상으로 이루어지며, 금속 또는 콘크리트 등 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 케이블 설치 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 케이블이 설치된 풍력 발전기를 도시한 종단면도이다.

도 2, 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 풍력 발전기의 케이블 설치 방법은 케이블 서포터 고정 단계(S101)와 케이블(40) 고정 단계(S102)와 드럼(36) 거치 단계(S103)와 타워(3) 기립 단계(S104)와 너셀(2) 연결 단계(S105), 및 슬립 링(50) 연결 단계(S106)를 포함한다.

케이블 서포터 고정 단계(S101)는 타워(3)를 눕힌 상태에서 타워(3) 내부에 설치된 사다리(32)에 케이블 서포터(42)를 고정한다. 도 4에 도시된 바와 같이 케이블 서포터(42)는 사다리(32)에 고정된 지지막대(42a)와 지지막대(42a)에 고정 설치된 체결부재(42b)를 포함한다. 지지막대(42a)는 일방향으로 길게 이어진 막대 형상으로 이루어져 사다리(32)에 고정되며, 체결부재(42b)는 만곡된 막대 형상으로 이루어진다. 케이블 서포터(42) 고정 단계(S101)에서는 타워(3)를 지면과 평행하게 눕힌 상태에서 사다리(32)에 케이블 서포터(42)를 고정한다. 타워(3) 내부에는 복수 개의 케이블 서포터(42)가 설치되며 본 실시예에서는 타워(3) 내부에 3개의 케이블 서포터(42)가 설치된다. 타워(3) 내부에는 타워(3)를 횡방향으로 가로지르는 복수 개의 플랫폼(35)이 설치되는 바, 케이블 서포터(42)는 플랫폼들(35) 사이의 공간에 설치된다.

케이블 고정 단계(S102)에서는 타워를 눕힌 상태에서 케이블(40)을 케이블 서포터(42)에 고정한다. 예를 들어, 케이블(40)의 고정은 줄 형태로 이루어진 케이블 타이를 이용하여 고정할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 케이블 서포터(42)에 복수 개의 케이블(40)을 케이블 타이(49)로 묶어서 고정한다. 케이블 서포터(42)에는 복수 개의 홀(42c)이 형성되어 있으며, 이 홀(42c)에 케이블 타이(49)를 삽입하여 케이블(40)을 케이블 서포터(42)에 고정할 수 있다.

또한, 케이블 고정 단계(S102)는 가이딩 단계를 더 포함하는 바, 가이딩 단계에서는 타워(3)의 길이 방향으로 이어져 형성된 케이블 보호용 가이드(43)에 케이블(40)을 고정한다.

케이블 보호용 가이드(43)는 플랫폼(35)에 고정 설치되며, 복수 개의 링(43a)과 이격 배치된 링들(43a)을 고정하는 연결바(43b)를 포함한다. 복수 개의 연결바(43b)는 링들(43a)에 고정되어 링들(43a)을 지지한다. 케이블(40)은 링들(43a)에 삽입되어 케이블 타이에 의하여 고정된다.

드럼 거치 단계(S103)는 케이블(40)을 드럼(36)에 올리기 위하여 케이블(40)을 설정된 곡률 반경으로 굴곡시키는 바, 드럼 거치 단계(S103)는 타워(3) 내부의 플랫폼(37)에 돌출 설치된 지지대(38)에 케이블(40)을 일차적으로 고정하여 케이블(40)을 굴곡시키는 단계와 굴곡된 케이블(40)을 드럼(36)에 감아 거치한 후 고정하는 단계, 및 드럼(36)에서 이어진 케이블(40) 단부를 지지대(38)에 고정하는 단계를 포함한다.

케이블(40)을 드럼(36)과 지지대(38)에 줄 형태로 이루어진 케이블 타이로 케이블(40)을 고정한다. 이와 같이 본 실시예에 따르면 케이블(40)을 드럼(36)에 안정적으로 거치할 수 있다. 타워(3)가 세워진 경우, 상당히 무거운 케이블(40)을 드럼(36)에 거치하기 위해서는 많은 시간과 노력이 요구되지만, 본 실시예와 같이 타워(3)가 눕혀진 상태에서 지지대(38)를 이용하여 케이블(40)을 드럼(36)에 거치하면 보다 용이하고 안정적으로 드럼(36)에 거치할 수 있다.

기립 단계(S104)는 눕혀진 타워(3)를 지상에 세워 고정하는 바, 타워(3)를 기립하는 방법은 크레인 등을 이용할 수 있다. 타워(3)가 세워지면 타워(3) 내부에 고정된 케이블들(40)은 케이블 서포터(42)와 케이블 보호용 가이드(43) 등에 고정되어 있으므로 타워(3) 내부에 안정적으로 위치할 수 있다.

너셀 연결 단계(S105)는 타워(3)에 고정되어 있는 케이블(40)을 메인 프레임(60)에 설치되어 있는 케이블 홀더(61)에 케이블 타이로 하나씩 고정하고 길이를 맞추어 자른다. 도 6에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(60)은 판 형상으로 이루어지고 타워(3)의 상부에 설치된다. 케이블 홀더(61)는 메인 프레임(60)의 중앙에 설치되어 있으며, 케이블 홀더(61)에 케이블(40)이 삽입 고정된 후, 재단된다.

이렇게 재단한 케이블(40)의 단부에 동관단자를 압착하여 고정하여 너셀(2)에 설치된 케이블과 연결한다. 케이블(40)을 메인 프레임에 고정한 후, 케이블 타이를 제거한다. 케이블 타이를 제거하면 케이블(40)이 메인 프레임(60)에 고정된 상태에서 타워(3) 내부에 안정적으로 설치된다.

너셀 연결 단계(S105)는 너셀(2)의 케이블과 타워(3)의 케이블(40)을 슬립 링(50)을 매개로 연결하는 슬립 링 연결 단계를 포함한다.

도 7에 도시된 바와 같이 슬립 링(50)은 중앙에 설치된 링 형태의 고정자(52)와 고정자(52)에 미끄러질 수 있도록 연결된 회전자(53)를 포함한다. 슬립 링(50)을 통해서 타워(3)의 케이블(40)과 너셀(2)의 케이블이 전기적으로 연결되면 너셀(2)이 회전하더라도 타워(3)의 케이블(40)이 회전하지 않으므로 케이블(40)이 절단되는 등의 문제를 해결할 수 있다.

본 실시예에 따르면 타워(3)를 눕힌 상태에서 케이블 서포터(42)와 케이블 보호용 가이드(43) 등에 케이블(40)을 고정한 후, 타워(3)를 세우므로 케이블(40)을 설치하는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 보다 용이하게 타워(3) 내부에 케이블(40)을 설치할 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 로터 2: 너셀
3: 타워 12: 블레이드
13: 허브 32: 사다리
35: 플랫폼 37: 플랫폼
36: 드럼 38: 지지대
40: 케이블 42: 케이블 서포터
42a: 지지막대 42b: 체결부재
42c: 홀 43: 케이블 보호용 가이드
43a: 링 43b: 연결바
49: 케이블 타이 50: 슬립 링
52: 고정자 53: 회전자
60: 메인 프레임 61: 케이블 홀더

Claims

풍력 발전기의 타워를 눕힌 상태에서 상기 타워 내부에 설치된 사다리에 케이블 서포터를 설치하는 케이블 서포터 고정 단계;
상기 케이블 서포터에 케이블을 고정하는 케이블 고정 단계;
상기 케이블을 호형으로 굴곡시켜서 드럼 상에 고정하는 드럼 거치 단계;
눕혀진 상기 타워를 세우는 기립 단계; 및
상기 타워 케이블을 너셀 케이블과 연결하는 너셀 연결 단계;
를 포함하는 풍력 발전기의 케이블 설치 방법.
제 1항에 있어서,
상기 케이블 고정 단계는 상기 타워의 길이 방향으로 이어져 형성된 케이블 보호용 가이드에 상기 케이블을 고정하는 가이딩 단계를 더 포함하는 풍력 발전기의 케이블 설치 방법.
제 2항에 있어서,
상기 케이블 보호용 가이드는 상기 타워를 가로지르도록 설치된 플랫폼에 고정 설치된 풍력 발전기의 케이블 설치 방법.
제 2항에 있어서,
상기 케이블 보호용 가이드는 상기 케이블을 감싸는 복수 개의 링과 상기 링들을 연결하여 상기 타워의 길이 방향으로 이어져 형성된 복수 개의 연결바를 포함하는 풍력 발전기의 케이블 설치 방법.
제 1항에 있어서,
상기 드럼 거치 단계는 상기 타워를 가로지르도록 설치된 플랫폼에 형성된 지지대에 케이블을 고정하여 케이블을 굴곡시키는 단계와 굴곡된 케이블을 드럼에 고정하는 단계, 및 드럼에서 이어진 케이블의 단부를 지지대에서 고정하는 단계를 포함하는 풍력 발전기의 케이블 설치 방법.
제 1항에 있어서,
상기 너셀 연결 단계는 상기 타워의 상부에 설치된 너셀의 케이블과 상기 타워의 케이블을 슬립 링을 매개로 전기적으로 연결하는 슬립 링 연결 단계를 포함하는 풍력 발전기의 케이블 설치 방법.
제 1항에 있어서,
상기 너셀 연결 단계는 메인 프레임에 케이블을 고정한 후, 케이블에 동관 단자를 설치하여 너셀의 케이블과 연결하는 풍력 발전기의 케이블 설치 방법.