KR101524443B1 - 커버에 의해 폐쇄가능한, 풍력 발전 설비용 박스형상 전기 제어 캐비넷 - Google Patents

커버에 의해 폐쇄가능한, 풍력 발전 설비용 박스형상 전기 제어 캐비넷 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력 터빈의 블레이드 각도 조절 드라이브(피치 드라이브)용 전기 구성요소들 및 장비를 수용하기 위해 커버로 밀봉되며, 이 드라이브에 의해 터빈의 로터 블레이드들 중 하나 또는 복수개가 로터 블레이드들의 블레이드 축들을 중심으로 회전가능한, 박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷(2, 3, 17)으로서, 상기 스위치기어 캐비넷(2, 3, 17)은 2 개 이상의 모듈들 또는 스위치기어 캐비넷 세그먼트(4, 5)들로부터 조립되고, 소정의 전기 구성요소들 및 장비가 각각의 경우에 하나의 모듈에 기능적으로 할당되는, 박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷에 관한 것이다. 본 발명은, 상이한 전기 구성요소들 및 장비가 각각의 경우에 세그먼트 또는 모듈(4, 5)에 할당되거나 할당될 수 있으며, 상기 전기 구성요소들 및 장비들-하위 기능으로 조합됨-에 의해, 스위치기어 캐비넷(2)의 상이한 전체 기능들 또는 실시예들이 구현되거나 구현될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

커버에 의해 폐쇄가능한, 풍력 발전 설비용 박스형상 전기 제어 캐비넷{BOX-SHAPED ELECTRIC CONTROL CABINET WHICH CAN BE CLOSED BY A COVER, FOR A WIND ENERGY POWER PLANT}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 풍력 터빈의 커버에 의해 밀봉되는 박스형상 전기 스위치기어 캐비넷에 관한 것이다. 본 발명은 특히 스위치기어 캐비넷 세그먼트들의 기하학적 배열 및 교체성(exchangeability)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 커버에 의해 밀봉되는 박스형상 전기 스위치기어 캐비넷을 갖춘 풍력 터빈(wind turbine)에 관한 것이다.
최신의 풍력 터빈들은 로터(rotor) 상에 회전가능하게 장착되는 로터 블레이드들을 가지며, 이 로터는 각각의 로터 블레이드에 대해 블레이드 각도의 별개의 변화를 통해 바람의 입사각을 변화시킬 수 있다. 이러한 변화는 외부 전원공급장치(mains supply)에 연결되며, 제어가능한 전기 모터를 가지며, 또한 컨버터에 연결되는 피치 드라이브를 통해 발생하며, 제어 및 조정 장치들이 로터 블레이드 조절을 위해서 할당되며, 이들 장치들은 전기 스위치기어 캐비넷(피치 스위치기어 캐비넷)에 배열된다. 피치 스위치기어 캐비넷의 필수 구성요소들은 피치 시스템의 제어식 드라이브를 위한 전자 컨버터 유닛들이다. 이에 따라, 이러한 캐비넷은 또한 컨버터 박스로서 명명된다. 컨버터 박스는, 예컨대 전원 공급 장치들(mains adapters), 회로 차단기들(circuit breakers) 및 플러그들, 입출력 유닛들(input/output units), 휴즈들, 변압기들(transformers) 및 전기 드라이브용으로 클래식 스위치기어 캐비넷에 또한 제공되는 다른 부품들 및 장비와 같은 전기 또는 전자 소자들 및 장비를 포함한다.
연관된 제어 캐비넷을 갖는 별개의 피치 드라이브는 통상 각각의 블레이드(축)에 할당되므로, 복수 개의 피치 스위치기어 캐비넷들이 풍력 터빈(WEA)에 제공되며, 이 캐비넷들은 통상 터빈의 상부 마스터헤드(상부 박스)에 배열되며 커버로 밀봉되는 컴팩트 박스로서 구성된다. 이 캐비넷들은 거기서 터빈의 회전 부품(허브) 및/또는 고정 부품(곤돌라) 중 하나에 배열되지만, 바람직하게는 허브의 로터 블레이드의 지지부에 근접 배열된다. 피치 시스템의 제어가 복수 개의 축들에 대해 좌표 방식으로 실행된다면, 마스터 제어 캐비넷(제어 박스)으로 공지된 것이 관련된 축 박스들과 상호연결되는 허브 또는 곤돌라에 또한 추가로 제공될 것이다.
설치 지점 및 장착 위치로 인해, 이들 박스들은 특히 극한(extreme) 기후 조건들에 노출된다.
정전(power interruptions) 또는 전원 장애(power failure) 시에, 피치 드라이브의 전원 공급이 적어도 짧은 시간 동안 유지되는 것이 보장되어야 한다. 따라서, 각각의 피치 드라이브는 각각의 드라이브 유닛(컨버터+모터)에 직접 연결되는 축전지들 또는 재충전가능한 커패시터들의 형태로 로터 또는 곤돌라에 배열된 추가의 직류 전압 공급원들을 갖는다. 이러한 전력 공급원은 전원 공급 장치(mains supply)의 장애시, 피치 드라이브의 에너지 공급이 소정의 시간 동안 적어도 유지되는 것을 보장한다. 모터의 구동을 통해, 각각의 로터 블레이드는 페더링(feathering) 위치 또는 파킹(parking) 위치로서 공지된 위치로 야기되며, 이에 의해 터빈이 차단되거나 또는 단지 안전한(secure) 회전 속도로만 추가로 작동한다(페일 세이프 기능). 장착 위치로 인해, 또한, 연관된 스위치들을 갖는 재충전가능한 직류 전압 공급원들은, 또한 연관된 축 박스에 통상적으로 밀접 배열되는 박스형상 캐비넷(축전지 박스)으로 둘러싸인다.
이에 의해, 컨버터 박스 및 축전지 박스는 서로 직접 연결되거나 인접하게 배열되는 2 개 또는 복수 개의 캐비넷들 또는 박스들의 스위치기어 캐비넷 조합을 형성한다.
3 개의 로터 블레이드들을 갖는 풍력 터빈은, 요구조건들 및 기능에 따라서 상이하게 제작되는 7 개 이하의 스위치기어 캐비넷들을 가질 수 있거나 각각이 별개로 만들어져야만 한다. 오늘날, 상이한 스위치기어 캐비넷들은, 또한 어느 정도는 모듈식 방식으로 제작되는데, 즉 별개의 구성요소들이 그들의 기능에 따라 조립되며, 각각 별개의 모듈 또는 세그먼트 중 어느 하나를 형성하거나, 배열체가 서로 기계적 및 전기적으로 연결되는 복수 개의 모듈 하우징들을 갖는다.
공개번호 DE 10 2009 044 034 A1을 갖는 우선일에 아직 미공개된 출원인의 DE 특허 출원은, 하나 이상의 블레이드 조절 드라이브(피치 시스템)를 구동하기 위한 회로가 제공되며 이에 의해 하나 또는 복수 개의 풍력 터빈의 로터 블레이드들이 이들의 블레이드 축들을 중심으로 회전될 수 있는 전기 스위치기어 캐비넷 배열체를 갖춘 풍력 터빈을 개시한다. 스위치기어 캐비넷 배열체는 하나의 컴팩트한, 반경 방향의 중심 컨테이너에서 조립되는 복수 개의 모듈들을 가지며, 그 컨테이너의 내부 공간은 특히 격벽들에 의해 복수 개의 세그먼트들(모듈들)로 분할된다. 격벽들은 세그먼트의 벽을 갖춘 스위치기어 캐비넷 또는 모듈을 형성하며, 스위치기어 캐비넷 또는 모듈에 소정의 기능이 할당된다. 이에 의해, 하나의 모듈이 축전지 캐비넷의 기능을 위해 제공되고, 다른 모듈이 컨버터 캐비넷의 기능을 위해 제공되고, 추가의 모듈이 제어 캐비넷의 기능을 위해 제공되며, 그리고 선택적으로 추가의 모듈들이 다른 기능들을 위해 제공된다. 별개의 모듈들은, 또한 분리식으로 만들어질 수 있는 분리된 구조적 유닛을 각각 형성할 수 있다. 그러나, 전술한 특별한 전기 기능은, 각각의 모듈 또는 허니콤(honeycomb)에 할당된다. 기능들 간의 호환성(interchangeability)은 별개의 모듈들을 사용하여 제공되지는 않는다.
모듈 방식으로 제작된 스위치기어 캐비넷들은 복수 개의 모듈 하우징들을 가지며 연결 소자를 통해 서로 연결되는 일반적인 스위치기어 캐비넷 구조(예컨대, DE 102 41 574 B4)로부터 공지되어 있다. 모듈 하우징들은 각각 모듈 하우징들을 연결하기 위해 제공되거나 외측방으로 어느 하나가 안내되는 일련의 전기 플러그 연결체들을 가질 수 있다.
지지 레일에 고정된 복수 개의 모듈들을 갖는 스위치기어 캐비넷 박스를 갖춘 스위치기어 캐비넷은 DE 197 43 974 A1로부터 공지되어 있으며, 소정의 기능이 각각 별개의 모듈에 할당된다. 스위치기어 캐비넷은 단지 기능 차단식으로(function-block) 지향되거나 모듈식으로 제작된다. 모듈들은 클래식 스위치기어 캐비넷과 이들의 기술적 기능은 상이하지 않으며, 오히려 이들의 설치 및/또는 업그레이드에 있어서 보다 단순해진 모드를 갖는다.
공지된 해결책들의 실질적인 문제는, 풍력 터빈에 대한 기술적 변화들에 의해 야기되는 전기 구성요소들의 수의 증가로 인해, 스위치기어 캐비넷의 레이아웃이 확대되어야한다는 점이다. 추가의 캐비넷 또는 모듈이, 필요하다면 기존의 스위치기어 캐비넷 배열체에 추가되어야만 한다. 고도의 장비장착이 요구된다면, 즉, 추가의 또는 보다 큰 구성요소들이 요구된다면, 신규의 캐비넷이 설계되거나 추가의 하우징 모듈이 기존의 배열체에 추가된다.
스위치기어 캐비넷들의 동일한 기능들 또는 동일한 부품들에 의해, 따라서 터빈 조작자는 항상 변경된 기술적 요구조건들을 위한 해당 내용물을 갖는 새로운 스위치기어 캐비넷들을 설계하고 제작해야하며, 스위치기어 캐비넷들은 별개로 생산되어 재고로(stock) 유지되고 각각 끼움 장착되어야만 한다. 이는 스위치기어 캐비넷 생산에 많은 비용을 요하고(expensive) 힘들게(laborious) 한다.
풍력 터빈들의 현재 허브들에서 이용가능한 제한된 공간이 존재하기 때문에, 전기 구성요소들을 위한 필수 공간과 허브의 크기 사이에 최적의 균형이 개설되어야 한다. 특히, 축 캐비넷들은, 탈착(dismounted)될 WEA의 블레이드들이 없는 허브에 후속 설치를 위해서, 다시 제거될 수 없다는 것은 드문 일이 아니다. 허브 내의 작은 공간 조건들에서, 이는 상당한 노력을 내포하거나 통상 불가능하다. 피치 시스템이 완전 고장인 경우, 블레이드들을 포함하는 허브는, 통상 곤돌라로부터 제거되어야만 한다. 이후, 블레이드들은 블레이드 베어링 개구들을 통해 축 스위치기어 캐비넷들을 제거하고 새로운 스위치기어 캐비넷들 또는 모듈들을 선택적으로 설치하기 위해서 지면(ground) 상에서 탈착된다.
본 발명의 목적은, 기술적 요구조건들에 따라 스위치기어 캐비넷들의 생산 및 끼움 장착을 개선시키고 융통성 있게 설계하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 스위치기어 캐비넷들의 설치 및 탈착을 개선하고자 하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 전제부와 관련하여 청구항 1의 특징부들을 통해 이루어진다. 본 발명의 해법의 유리한 개선예들은 하위청구항들로부터 유래한다.
본 발명은, 요구조건 및 기능에 따라 구현될 수 있는 상이한 스위치기어 캐비넷들 또는 스위치기어 캐비넷 배열체들을 갖는 모듈식 시스템에 기초한다. 이와 관련하여 모듈식 시스템은, 적은 수의 모듈식 구성요소들 및 스위치기어 캐비넷 세그먼트들 또는 모듈들에 의해 상이한 기능들이 구현될 수 있도록 설계된다. 이에 의해, 별개의 모듈식 구성요소들은, 보다 높은 품질들로 생산될 수 있으며, 선택적으로 자동화 기계들을 사용하여 연속적으로 생산되고 심지어 재고로 유지될 수 있다. 이는, 적은 생산 비용들을 유발한다. 적은 수의 모듈식 구성요소들에 의해, 상이한 기능들을 갖는 상이한 캐비넷들이 이에 의해 비용적으로 효과적이고 융통성이 있게 생산될 수 있다. 이 기능들은, 모듈식 구성요소들의 대응하는 배열체를 위해 나타낼 수 있다.
스위치기어 캐비넷의 전체 기능은, 한편으로는, 여러 번 반복하여(over and over) 되풀이되며(recur), 베이직 모듈의 형태인 베이직 모듈식 구성요소에 할당되는 소정의 기본 기능들을 포함한다. 스위치기어 캐비넷의 전체 기능은 추가로, 계속해서 또는 결합하여(conjunctively) 작동하며, 보조 모듈식 구성요소에 보조 모듈로서 이와 같이 할당되는 보조 기능들을 포함한다. 전체 기능의 추가의 하위기능으로서, 특히 보완적이고 향상된 특별한 기능들이 제공되며, 특별한 모듈식 구성요소 또는 특별한 모듈에 이에 의해 특별한 기능들이 할당된다. 전체 기능은, 모든 부품들에 정확하게 고정될 수 없으며 어댑팅 모듈식 구성요소 또는 어댑팅 모듈에 할당되는 어댑팅 기능들을 더 포함한다.
모듈식 시스템은, 예측 불가하며 "비모듈식 구성요소"로서 공지된 것 또는 비(non) 모듈에 할당될 수 있는 특정 요청(request-specific) 기능들을 포함하는 혼합 시스템으로서 공지된 것으로 추가로 보완될 수 있다.
스위치기어 캐비넷의 전체 기능의 상이한 변형예(variant)들이 이에 의해, 융통성 있게 사용되어 상이한 스위치기어 캐비넷을 유발하는 소정의 모듈식 구성요소들 또는 스위치기어 캐비넷 세그먼트들에 할당될 수 있다. 상이한 모듈식 구성요소들 또는 모듈들은 상기 언급된 스위치기어 캐비넷들의 기능에 따라서 미리 만들어지고, 선택적으로 재고로 유지되며 상이한 기능을 갖는 스위치기어 캐비넷을 형성하기 위해서 융통성 있게 조립될 수 있다.
종래 기술로부터, 지금까지는, 상이한 기능들을 위해서, 별개의 모듈에 소정의 기능성 모듈식 구성요소를 할당하는 것만 공지되어 있었으며, -본 발명에서 제안한 것과 같이- 단지 하나의 동일한 모듈 또는 세그먼트를 사용할 수 있는 것은 공지되지 않았다.
스위치기어 캐비넷의 융통성있는(flexible) 모듈식 구조를 통해, 별개의 세그먼트들 또는 모듈들은, 허브 또는 나셀(nacelle)에서 스위치기어 캐비넷을 보다 쉽게 조립하기 위해서 많은 노력을 필요로 하지 않고도 접근이 어려운 지점들, 예컨대 풍력 터빈 위에 장착되거나 나중에 후속하여 탈착될 수 있는데, 이는 별개의 세그먼트들이 완전한 스위치기어 캐비넷보다 더 작은 치수들을 갖기 때문이다. 따라서, 이는 터빈의 낮은 생산 비용들 및 유지 보수 비용들, 그리고 더 높은 유효성(availability)을 추가로 야기한다.
바람직하게는, 스위치기어 캐비넷의 세그먼트들 및 모듈들은 금속, 특히 스테인리스강 또는 코팅(coated) 강 또는 예컨대 풍력 터빈들에 사용하기에 적합한 플라스틱들과 같은 다른 재료로 구성된다.
유리한 실시예에서, 복수 개의 상이한 세그먼트들 또는 모듈들이 연속적으로 또는 인접하여 배열된다. 연속적으로 배열됨으로써, 이들 세그먼트들 또는 모듈들은 상부로부터 개방된 컴팩트한 박스형상 스위치기어 캐비넷을 형성한다. 그러나, 이들 캐비넷에 횡방향으로, 상이한 기능을 갖는, 캐비넷에 교차하는 추가의 박스형상 스위치기어 캐비넷들이 동일한 세그먼트들 또는 모듈들의 조합에 의해 제공될 수 있다. 이러한 조합으로부터 발생한 스위치기어 캐비넷들 또는 스위치기어 캐비넷 배열체들은 직접적으로 인접하거나 또는 서로 거리를 두는 것 중 어느 하나로 배열될 수 있다.
각각의 세그먼트 및 모듈은 유리하게는, 별개의 커버, 또한 물론 가능한 모든 세그먼트들 또는 모듈들의 공통의 커버링을 갖는다. 별개의 또는 공통의 커버는 별개의 모듈들 또는 세그먼트들과 동일한 재료 또는 다른 적합한 재료로 만들어진다.
모듈식 시스템의 프레임워크 내에서, 세그먼트들 또는 모듈들의 수를 최소로 줄이는 것이 유리하다. 스위치기어 캐비넷의 제공된 기능을 위해서, 단지 3 개의 상이한 모듈들 또는 세그먼트들이 피치 드라이브, 단부 캡 모듈, 외부 세그먼트 및 중앙 세그먼트를 위해 요구된다. 이에 의해, 본 발명의 제 1 실시예의 세그먼트들 또는 모듈들은 스위치기어 캐비넷에 있는 공간 배열체에 할당될 수 있다.
예컨대, 스위치기어 캐비넷 및 그의 지지부들의 전기 구성요소들 및 장비의 설치를 위한 장착 플레이트로서의 단부 캡은, 세그먼트식 또는 모듈식 방식으로 제작된 스위치기어 캐비넷에 제공될 수 있다. 제 1 단부 캡에 대향된 추가의 단부 캡은 외측방 또는 다른 인접한 스위치기어 캐비넷 또는 스위치기어 캐비넷 모듈로의 전기적 연결을 위한 플러그 패널로서 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 플러그 패널의 단부 캡은 그의 표면 상에 플러그들 또는 플러그 패널들의 배열체를 위한 표면 스탬프들을 포함할 수 있다. 작거나 또는 단지 아주 적은 스탬프들이 요구된다면, 이러한 단부 캡은 단부 캡의 대향된 장착 플레이트와 실질적으로 동일하게 제작되며 그리고 이에 따라 또한 그대로(as such) 사용될 수 있다.
스위치기어 캐비넷의 다양한 기능들을 구현하기 위해서 가능한 적은 수의 동일한 모듈식 구성요소들을 갖는 모듈식 시스템의 요구조건은, 2 개의 외부 세그먼트들 및 상기 2 개의 외부 세그먼트들에 의해 둘러싸이는 중앙 세그먼트가 이들의 기본 구조와 실질적으로 동일한 구조를 포함함으로써 추가로 유리하게 실현된다. 이는, 하나의 동일한 세그먼트가 외부 세그먼트 또는 중앙 세그먼트 중 어느 하나로서 사용될 수 있는 이점을 갖는다. 본 발명의 추가의 실시예에서, 세그먼트들 또는 모듈들의 공간적 할당이 이에 의해 제거된다.
세그먼트 또는 모듈은 수평방향으로 연장하는 직사각형의 폐쇄식 또는 개방식 기부 표면을 갖는 U자 형상의 평면형 프레임 구조로 구성되며, 이 구조는 프레임 부품들에 의해 둘러싸이고 측방향 및 수직으로 돌출하는 평면형 프레임 측방향 부품들을 갖는다. 중앙 세그먼트는 각각의 경우에 길이방향 프레임 부품 그리고 외부 세그먼트의 대응하는 프레임 부품들을 갖는 측방향 프레임 부품에 연결된다.
이들의 기능 및 용도에 따라, U자 형상 세그먼트 부품들(외부 세그먼트 및/또는 중앙 세그먼트)은 상이한 폭들로 구성된다.
2 개의 외부 세그먼트들 및 중앙 세그먼트는, 이들이 사용되는 기능에 따라서, 이들 세그먼트 각각이 부분적으로 개방된 그리고/또는 폐쇄된 기부 또는 측방향 표면들을 갖는 점에서 추가로 구별된다. 양자의 세그먼트들 또는 모듈들은, 이에 의해 원칙적으로 호환가능하며, 측방향 표면들 또는 기부 표면들에서 스탬핑가능한 개구들에 의해 단일 소자의 용도에 따라 구성될 필요만을 갖는 단일 요소로서 생산될 수 있다.
스위치기어 캐비넷의 폐쇄된 박스 형상을 구현하기 위해서, 외측방을 향하는 외부 세그먼트의 표면은, 각각의 경우에 2 개의 측방향 프레임 부품들 사이에서 단부 캡에 의해 덮인다. 중앙 세그먼트의 측방향 프레임 부품들은 양쪽 측면들 상에 폐쇄된 표면을 형성하거나 세그먼트의 폐쇄된 기부 표면에 개구들을 가질 수 있다. 외부 세그먼트의 측방향 벽들에서, 개방형 표면들은 예컨대 스탬프들에 의해 연속적으로(subsequently) 생산될 수 있다. 스위치들 또는 연결 부품들 또는 다른 전기 구성요소들은 외부 세그먼트의 측방향 벽들 중 하나의 스탬핑된 개구들에서 외측방으로 고정될 수 있다.
모듈식 시스템에 의해, 복수 개의 별개의 스위치기어 캐비넷들을 갖는 스위치기어 캐비넷 배열체는 또한 모듈식 구성요소로서 상기 언급된 2 개의 세그먼트들 또는 모듈들에 의해 유리하게 구현될 수 있다.
컨버터 캐비넷(컨버터 박스)은, 한편으로는, 2 개의 세그먼트들에 의해 생산될 수 있으며, 전력의 전환을 위한 모든 장비 및 장치들이 클래식 스위치기어 캐비넷에 제공됨에 따라, 이 컨버터 캐비넷 내에 상기 장비 및 장치들이 배열된다. 이러한 캐비넷은, 부분적인 캐비넷으로서 별도로 생산가능하며, 그리고 이에 의해 다른 캐비넷들을 갖는 풍력 터빈의 곤돌라 또는 허브 위에서 스크류들, 볼트들 또는 리벳들에 의해 상이한 방식들로 별도로 조립될 수 있고 그리고 이후에 탈착될 수 있다.
그러나, 컨테이너는, 또한 로터 블레이드들을 파킹 또는 페더링 위치로 직접 회전시키기 위해서, 피치 드라이브의 전력 공급의 장애시, 비상 전력 공급을 보장하는 관련된 스위치들을 갖는 축전지들 또는 커패시터들의 형태인 재충전가능한 전압 공급원들만을 갖는 컨버터 박스와 실질적으로 동일한 요소들에 의해 생산될 수 있다. 안전상의 이유(가스제거(degassing))들로, 이러한 "축전지 박스"는 컨버터 박스로부터 분리되어 제공된다.
추가의 실시예에서, 양쪽 박스들- 및 필요하다면 임의의 추가의 부가적인 박스들-이 외부 세그먼트 또는 중앙 세그먼트로서 어느 하나가 사용될 수 있는 단지 하나의 동일한 부품, U자형 세그먼트 부품으로부터 원칙적으로 제작된다.
본 발명의 추가의 실시예의 유형들 및 변형예들은 하위 청구항들 및 하기 도면에서 도시된 예시적 실시예들로부터 발생한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 분해도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 추가의 실시예의 사시도를 도시한다.
도 4는 개방형 스위치기어 캐비넷 조합으로서 도 3을 도시한다.
도 5는 모듈식 스위치기어 캐비넷의 생산을 위해 할당가능한 모듈식 구성요소들을 갖는 모듈식 시스템의 개략도를 도시한다.
도 1은 박스 형상으로 구성되며 커버(1)에 의해 폐쇄되는 전기 스위치기어 캐비넷(2)을 도시하며, 캐비넷 내에, 전기 장비 및 스위치들(도시 생략)이 풍력 터빈(wind turnine)(WEA)의 블레이드 각도 조절 드라이브(피치 드라이브)를 제어하기 위해 배열되며, 이에 의해 터빈의 로터 블레이드들 중 하나 또는 복수개가 그들의 블레이드 축들을 중심으로 회전가능하게 조절될 수 있다. 이러한 스위치기어 캐비넷의 필수 구성요소들은 피치 시스템의 제어되는 드라이브를 위한 전자 컨버터 유닛들이다. 따라서, 이러한 캐비넷들은 또한 컨버터 박스(3)로서 명명된다. 컨버터 박스(3)는, 예컨대 전원 공급 장치들(mains adapters), 회로 차단기들(circuit breakers) 및 플러그들, 입출력 유닛들(input/output units), 휴즈들, 변압기들(transformers) 및 전기 드라이브용으로 클래식 스위치기어 캐비넷에 또한 제공되는 다른 부품들 및 장비와 같은 전기 또는 전자 소자들 및 장비를 포함한다.
전기 스위치기어 캐비넷으로서 기능하는 컨버터 박스(3)는 연속적으로 정렬된 모듈식 시스템(21)의 3 개의 모듈들 또는 세그먼트들로부터 조립된다. 이에 의해, 상기 모듈들 또는 세그먼트들은 모듈식 시스템(21)의 모듈식 구성요소(22)들을 형성한다. 별개의 모듈식 구성요소(22)들을 갖춘 이러한 모듈식 시스템(21)의 구조는 도 5에서 볼 수 있다.
도 5에 도시된 모듈식 시스템(21)에 의해, 컨버터 박스(3)는 도 1 및 도 2에서 조립되고 있다. 컨버터 박스(3)의 중앙에, 특히, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, U자 형상 중앙 세그먼트(4)가 배열되며, 이 세그먼트에는 그의 측방향 가장자리에서 좌우 양측에 각각의 경우에, 똑같은 U자 형상 세그먼트(5)가 연결된다. 외부 세그먼트(5)들 및 중앙 세그먼트(4)는 대응하는 연결 수단을 통해서 이들 세그먼트들의 길이방향 측면을 따라서 밀접하지만 분리가능하게 연결된다. 2 개의 외부 세그먼트(5)들과 이들에 둘러싸여 있는 중앙 세그먼트(4)는, 또한 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 실질적으로 동일하게 제작된다. 이들 세그먼트들은 실시예에서 이들의 측방향 길이로만 컨버터 박스(3)에서 구별된다. 2 개의 외부 세그먼트(5)들은 도 1 및 도 2에 따른 실시예에서 중앙 세그먼트(4)보다 더 짧다. 그러나, 이들 외부 세그먼트들은 또한 중앙 세그먼트(4)와 동일한 측방향 길이를 가질 수 있다.
도 2는 컨버터 박스(3)의 모듈식 구조의 분해도를 도시한다. 2 개의 외부 세그먼트(5)들은 외측방향으로 지향된 이들 세그먼트들의 길이방향 측 상에서 단부 캡(6a, 6b)에 의해 덮이며, 각각의 경우에, 이들 캡은 박스를 따라서 길이 방향으로 폐쇄한다. 또한, 2 개의 단부 캡들은 사실상 동일하게 제작된다. 캡(6a, 6b)은 플레이트를 포함하며, 플레이트의 표면들은 이들 표면들이 개방 또는 폐쇄된 표면들을 형성하도록 요구조건들에 따라 스탬핑가능하다(stampable).
도 2의 전방 영역에 도시된 단부 캡(6a)에 의해, 표면들은 2 개의 인접한 윈도우(9)들의 방식으로 스탬핑된다. 각각의 윈도우(9)는 플러그 패널(7)을 가지며, 이 플러그 패널에서, 플러그들이 WEA의 상위(superordinate) 제어기 또는 피치 드라이브와의 통신을 위해 또는 전원 공급장치(power supply)의 연결을 위해 배열된다. 후방 단부 캡(6b)은 장비 또는 스위치들을 설치하기 위한 장착 플레이트(8)로서 제공된다. 대안으로, 비스탬핑식(non-stamped) 전방 단부 캡(6a)이 또한 이러한 캡으로 사용될 수 있다.
U자 형상 중앙 세그먼트(4) 및 2 개의 외부 세그먼트(5)들은, 각각의 경우에 기부 표면(base surface)(10) 및 이에 수직하며 측방향으로 돌출하는 측방향 표면(11)들로 구성된다. 기부 표면 및 2 개의 측방향 표면들은 서로 그리고 인접한 프레임(도 1 참조)에 연결되는 프레임부(12)들에 의해 범위가 정해진다. 축전지(accumulator) 박스(3)로서의 스위치기어 캐비넷(2)의 실시예에서, 모든 기부 표면(10)들은 폐쇄된다. 그러나, 측방향 표면(11)들은 상이한 표면 설계를 갖는다. 2 개의 외부 세그먼트(5)들의 2 개의 후방 측방향 표면(11)들은 폐쇄되지만, 이들외부 세그먼트의 전방 측방향 표면(11)들은 전체 표면에 걸쳐 개구(13)를 가지며, 이 개구는 그러나 스탬핑가능한 플레이트(14)로 밀봉된다. 전방 외부 세그먼트(5)의 플레이트(14) 상에서, 스위치 패널(23)이 스위치들 및 유사한 장치들의 장착을 위해 제공된다. 그러나, 후방 외부 세그먼트(5)의 전방 플레이트(14)(도 1 참조)인 경우에, 플레이트(14)는 스탬핑되지 않는다. 중앙 세그먼트(4)의 2 개의 측방향 표면(14)들은, 전방 및 후방에 폐쇄된 표면을 형성한다. 풍력 터빈의 허브(hub)용 조명(lighting) 장치(15)(도 1 참조)가 전방 측방향 표면 상에 추가로 배열된다.
도 3은 별개의 모듈들로부터 조립되는 스위치기어 캐비넷 배열체(16)를 도시하며, 이 모듈들은 2 개의 연속적으로 배열된 스위치기어 캐비넷(2)들의 조합으로 구성되며, 각각의 경우에 커버(1)에 의해 덮인다.
설명의 추가 과정중, 동일 요소들 또는 기능들에는 동일한 도면 부호들이 제공된다.
도 3은 추가의 스위치기어 캐비넷(2)을 갖는, 도 5에 따른 모듈식 시스템(21)에 의해 제조되는 스위치기어 캐비넷(16)을 도시하며, 이 스위치기어 캐비넷은 전술한 도 1 및 도 2로부터 컨버터 박스(3)와 사실상 동일한 모듈식 구성요소(22)들, 즉, 세그먼트들 및 모듈들(4, 5)로부터 제작된다. 추가의 제어 캐비넷(2)이 컨버터 박스(3) 상에서 측방향으로(도 3 및 도 4의 좌측) 배열되며, 도 5로부터의 모듈식 시스템(21)에 따른 제어 캐비넷(2)은 컨버터 박스(3)와 사실상 동일한 세그먼트들 또는 모듈들로부터 조립된다.
도 4는 양쪽 캐비넷들의 모듈식 구조를 볼 수 있도록 커버 및 내용물들 없이 도 3의 스위치기어 캐비넷 배열체(16)를 도시한다.
제 2 박스(2)는, 축전지 박스(17)로서 공지된 것, 컨테이너이며, 이 안에서, 축전지들의 형태인 재충전가능한 직류 전압 공급원들(이에 따라, 축전지 박스로 명명함) 또는 재충전가능한 커패시터들 및 이들의 상호접속물들이 배열된다. 안전상의 이유로, 축전지들은 분리된 컨테이너, 축전지 박스(17)에 배열되어야만 한다. 축전지 박스(17)(또는 다른 재충전가능한 전압 공급원들)에 배열된 축전지들은 정전(power interruption) 또는 전원 장애(power failure) 시에 단시간 동안 관련된 피치 드라이브로의 전원 공급을 보장하는 목적을 갖는다.
축전지 박스(17)의 모듈식 구조는 인접한 컨버터 박스(3)의 모듈식 구조와 실질적으로 동일하다. 도 4로부터, 축전지 박스(17)가 외부 세그먼트(5)들이 측방향으로 할당되는 중앙 세그먼트(4)로 구성되는 것을 볼 수 있다. 외부 세그먼트(5)의 양쪽 외부 표면들 상에는, 컨버터 박스(3)를 사용한 것과 같이, 또한 단부 캡(6a, 6b)들이 제공되며, 컨버터 박스(3)에서와 유사한 전방 커버 플레이트(6a)는 또한 2 개의 스탬핑가능한 윈도우 개구들을 가지지만, 이들 윈도우 개구들은 컨버터 박스(2)의 2 개의 윈도우 개구(9)들과는 대조적으로, 좌측 윈도우의 컨버터 박스(3)로의 연결을 위한 단일의 소형 플러그 개구를 제외하고는 밀봉된다. 컨버터 박스(3)에서 그의 대향 부품과 같이 후방 단부 캡(6b)은 연속적인 폐쇄식 장착 플레이트(8)를 갖는다.
컨버터 박스(3)를 사용한 것과 같이, 축전지 박스(17)의 2 개의 외부 세그먼트(5)들 및 중앙 세그먼트(4)는 U자 형상 프레임 구조물로 구성되며, 이 구조물의 구조는 이미 설명되었다. 컨버터 박스(3)를 사용한 것과 같이, 전방으로 지향된 외부 세그먼트(5)의 측방향 표면(11)은, 또한 개구(13)를 갖지만, 이 개구는 플레이트(14)에 의해 밀봉된다. 2 개의 외부 세그먼트(5)들의 후방 측방향 표면(11)은 축전지 캐비넷(17)의 공조(air conditioning)를 위해 추가의 개구(18)를 갖는다. 축전지 캐비넷의 중앙 세그먼트(4)는 컨버터 박스(3)의 중앙 세그먼트와 동일하다.
축전지 박스뿐만 아니라 컨버터 박스 모두의 제조를 위해서, 단지 하나의 U자 형상 세그먼트 부품 및 각각의 경우에 단부 캡(6a, 6b) 및 커버(1)가 요구된다. 이러한 2 개의 모듈식 구성요소(20)들에 의해, 상이한 스위치기어 캐비넷 배열체들이 이와 같이 구현될 수 있다. 예컨대 더 큰 컨버터가 다른 적용분야에 요구된다면, 더 큰 중앙 세그먼트가 사용된다.
스위치기어 캐비넷들의 제작을 위해서, 빈번하게 존재하는 동일 부품들에 기인하여 더욱 짧은 이송 시간이 이와 같이 유발된다.
도 5는 모듈식 스위치기어 캐비넷의 제조를 위한 할당가능한 모듈식 구성요소(22)들을 갖춘 상기에서 이미 설명된 모듈식 시스템(21)의 개략도를 도시한다. 도 5에 도시된 적은 수의 모듈들 및 세그먼트들에 의해, 상이한 스위치기어 캐비넷들 또는 스위치기어 캐비넷 배열체들이 요구에 따라 그리고 기능에 따라 구현될 수 있다. 기능들은 모듈식 구성요소들의 대응하는 배열체를 형성할 수 있다.
도면 부호 19가 제공된 좁은(narrow) U자형 세그먼트 또는 모듈 및 도면 부호 20이 제공된 넓은(wide) U자형 세그먼트 또는 모듈이 제 1 기본 모듈식 구성요소로서 도 5의 상부 좌측에 도시되어 있는데, 더 좁은 세그먼트(19)는 축전지 박스(17)로서 또는 컨버터 박스(3)로서 적용시 그의 기본 구조에 있어서 외부 세그먼트(5)와 동일하며, 더 넓은 세그먼트(20)는 중앙 세그먼트(4)와 동일하다. 기본 모듈식 구성요소의 측방향 표면들은 보조 소자, 특별한 소자, 어댑팅 소자로서 또는 예컨대 플러그 패널(7), 윈도우 개구(9, 13)들 또는 플레이트(14)와 같은 비모듈식 구성요소로서 구성된다. 도 5에서 추가로 볼 수 있는 바와 같이, 2 개의 기본 모듈식 구성요소들의 공간적(spatial) 배열체는 또한 상호교환(interchanged)될 수 있고, 즉 축전지 박스에서 중앙 세그먼트(4)로서 명명된 모듈식 구성요소가 또한 가장자리(edge)에 배열될 수 있다. 게다가, 컨버터 박스에서 외부 세그먼트로서 명명된 모듈식 구성요소가 중앙 위치를 취할 수 있다.
2 개의 단부 캡(6a, 6b)들이 또한 추가의 기본 모듈식 구성요소로서 도 5로부터 볼 수 있다. 각각의 캡은 플레이트로 구성되며, 이 플레이트는 각각의 경우에, 요구에 따라 그리고 기능에 따라, 또한 보조 소자, 특별 소자, 어댑팅 소자로서 또는 비모듈식 구성요소로서 구성된다.
허브(hub) 또는 곤돌라(gondola)에서 마스터 콘트롤 캐비넷 또는 마스터 콘트롤 박스로서 기능하는 스위치기어 캐비넷(2)은, 도 5에 따른 2 개의 짧은 U자 형상 세그먼트들 또는 2 개의 기본 모듈식 구성요소(19)들의 조합으로부터 조립될 수 있다. 따라서, 이러한 2 개의 기본 모듈식 구성요소들은 컨버터 박스(3)의 2 개의 외부 세그먼트(5)들에 해당한다. 단지 수개의 부분 세그먼트들 또는 모듈들을 갖춘 모듈식 배열체에 의해, 상이한 고객 사양들이 하나의 그리고 동일한 모듈식 시스템에 의해 이와 같이 제공될 수 있다.

Claims (24)

  1. 박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷(2, 3, 17)으로서,
    상기 스위치기어 캐비넷은 풍력 터빈(wind turbine)의 블레이드 각도 조절 드라이브(피치 드라이브)용 전기 구성요소들 및 장비를 수용하기 위해 커버로 밀봉되며, 상기 드라이브에 의해 터빈의 로터 블레이드들 중 하나 또는 복수개가 로터 블레이드들의 블레이드 축들을 중심으로 회전가능하며, 상기 스위치기어 캐비넷(2, 3, 17)은 2개 이상의 모듈들 또는 스위치기어 캐비넷 세그먼트(4, 5)들로부터 조립되고, 소정의 전기 구성요소들 및 장비가 각각의 경우에 하나의 모듈에 기능적으로 할당되되,
    상이한 전기 구성요소들 및 장비가 각각의 경우에 세그먼트 또는 모듈(4, 5)에 할당되거나 할당될 수 있으며, 상기 전기 구성요소들 및 장비들-하위 기능(subfunction)으로서 조합됨-에 의해, 상기 스위치기어 캐비넷(2)의 상이한 전체 기능들 또는 실시예들이 구현되거나 구현될 수 있는, 박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷에 있어서,
    상기 모듈들 또는 세그먼트들은 모듈식 시스템(21)의 모듈식 구성요소(22)들을 형성하고, 상기 모듈식 구성요소로부터 만들어질 수 있는 컨버터 박스(3)는 내부에 피치 드라이브용 하나 또는 복수개의 컨버터 유닛들을 위한 장비 및 장치들이 배열될 수 있으며, 상기 장비 및 장치들에 의해 상기 터빈의 로터 블레이드들 중 하나 또는 복수개가 그들의 블레이드 축들을 중심으로 회전가능하게 조절될 수 있고, 뿐만 아니라 상기 모듈식 구성요소로부터 만들어질 수 있는 축전지 박스(17)는 내부에 축전지들 또는 재충전가능한 커패시터들의 형태인 재충전가능한 직류 전압 공급원들 및 이들의 상호접속물들이 배열될 수 있으며, 상기 직류 전압 공급원들에 의해 정전 또는 전원 장애 시에 단시간 동안 관련된 피치 드라이브로의 전원 공급이 보장될 수 있어, 상기 스위치기어 캐비넷이 그 기능에 따라서 컨버터 박스(3) 및 축전지 박스(17)로서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세그먼트 또는 모듈(4, 5)들은 금속, 플라스틱들 또는 다른 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수개의 상이한 세그먼트 또는 모듈(4, 5)들은 박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷(2, 3, 17)을 형성하기 위해 측방향으로(laterally) 배열되며, 이들 캐비넷에 횡방향으로(traverse), 동일한 세그먼트 또는 모듈(4, 5)들은 상이한 기능들을 갖는 추가의 박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷(2, 17)을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 세그먼트 또는 모듈(4, 5)은 별개의 커버(1)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세그먼트 또는 모듈(4, 5)들은 공통의 커버(1)에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    인접하게 배열된 3 개의 상이한 세그먼트 또는 모듈(4, 5)들은 상기 커버(1)에 의해 덮이며, 스위치기어 캐비넷(2, 3, 17)을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 세그먼트 또는 모듈(4, 5)들은 상기 스위치기어 캐비넷(2) 내측의 공간 위치에 할당될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세그먼트 또는 모듈(4, 5)들은 상기 스위치기어 캐비넷(2) 내측의 세그먼트 또는 모듈들의 공간 위치에 관계없이 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  9. 제 1 항에 있어서,
    세그먼트 또는 모듈(4, 5)은 상기 스위치기어 캐비넷(2, 3, 17)의 제 1 단부 캡(6a) 및 제 2 단부 캡(6b), 제 1 및 제 2 외부 세그먼트(5) 및 하나 또는 복수개의 중앙 세그먼트(4)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  10. 제 9 항에 있어서,
    2 개의 단부 캡(6a, 6b)들은 표면적(surface area)의 관점에서 동등하게 크며, 일단부의 캡(6a)은 상기 스위치기어 캐비넷의 전기 구성요소들 및 장비와 그의 지지부들을 부착하기 위한 장착 플레이트를 가지며, 타단부의 캡(6b)은 플러그 패널을 갖춘 플레이트를 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 단부 캡(6a)은 플러그들 또는 플러그 패널들이나 다른 전기 구성요소들의 배열체들을 위해 상기 제 1 단부 캡의 표면 상에 표면 스탬프(stamp)들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  12. 제 9 항에 있어서,
    외부 세그먼트(5) 및 중앙 세그먼트(4)는 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 서로 호환가능한(interchangeable) 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  13. 제 9 항에 있어서,
    중앙 세그먼트(4) 및 외부 세그먼트(5)는 상이한 폭들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  14. 제 1 항에 있어서,
    세그먼트 또는 모듈(4, 5)은 수평으로 연장하는 직사각형 기부 표면(10)을 갖춘 U자 형상의 평면형(planar) 프레임 구조를 포함하며, 상기 프레임 구조는 프레임 부품들에 의해 둘러싸이고 각각의 경우에 측방 및 수직으로 돌출하는 평면형 측방향 표면(11)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  15. 제 14 항에 있어서,
    세그먼트 또는 모듈(4, 5)의 상기 기부 표면(10) 및 상기 측방향 표면(11) 중 하나 이상은 요구사항들 및 기능에 따라 개방형 표면들 또는 스탬핑가능한 개구들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 세그먼트 또는 모듈(4, 5)의 프레임 측방향 표면(11)은 스탬핑가능한 플레이트(14) 및 폐쇄된 표면을 갖는 대향 표면(11)에 의해 밀봉되는 개구(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  17. 제 16 항에 있어서,
    외측방으로 지향된 전기 스위치들은 상기 스탬핑가능한 플레이트(14) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  18. 제 9 항에 있어서,
    외측방을 가리키는 상기 외부 세그먼트(5)의 표면은 상기 외부 세그먼트의 각각의 길이방향 측면 상에서 단부 캡(6a, 6b)에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  19. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 세그먼트(4)는 각각의 경우에 외부 세그먼트의 대응하는 프레임 부분(12)을 갖는 측방향 프레임 부분(12) 및 길이방향 프레임 부분에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 중앙 세그먼트(4)의 측방향 프레임 부분(12)들은 양측면들 상에 폐쇄 표면들을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  21. 제 8 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    중앙 세그먼트(4) 및 외부 세그먼트(5)는 이들 세그먼트들의 폐쇄된 기부 표면(10) 상에 개구들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터 박스(3) 및 상기 축전지 박스(17) 각각은 중앙 세그먼트(4) 및 측방향으로 배열된 외부 세그먼트(5)들을 가지며, 이들 세그먼트들의 외측방으로 지향된 측방향 표면(11)은 각각의 경우에 단부 캡(6a, 6b)들에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 박스(3, 17)들 모두는 단부 캡(6a, 6b)들을 갖는 외부 세그먼트(5)로서 제공되거나 중앙 세그먼트(4)로서 이용가능한 복수개의 U자 형상의 세그먼트 부품들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    박스 형상 전기 스위치기어 캐비넷.
  24. 삭제
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