KR102237573B1 - 일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 스위치 기어에 연결되는 구조를 갖는 해상풍력발전단지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 해상에 복수 개로 분포되어, 해저케이블이 각각의 스위치 기어와 접속하며 일렬로 연결되는 풍력터빈을 포함하는 피더부; 하나 이상의 상기 피더부를 포함하는 내부망 그리드부; 상기 내부망 그리드부로부터 생산되는 전력을 승압하여 육상으로 송전하는 해상 변전소; 및 상기 해상 변전소로부터 전력을 송전받는 육양소를 포함하고, 상기 스위치 기어는 육상 방향에 위치하는 전단 차단기; 해상 방향으로 상기 전단 차단기와 나란하게 배치되는 후단 차단기; 및 상기 풍력터빈에서의 회전력을 전기 에어지로 변환하는 나셀 발전기를 포함하며, 상기 피더부는 상기 해상변전소와 직접 연결되는 제1풍력터빈; 상기 제1풍력터빈과 연결되는 제2풍력터빈; 상기 제2풍력터빈과 연결되는 제3풍력터빈을 포함하는, 일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 스위치 기어에 연결되는 구조의 해상풍력발전단지를 제공한다.

Description

일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 스위치 기어에 연결되는 구조를 갖는 해상풍력발전단지{AN OFFSHORE WIND POWER PLANT HAVING A STRUCTURE IN WHICH A SUBMARINE CABLE IS CONNECTED TO A SWITCHGEAR OF EACH WIND TURBINE WITH A CONSTANT DIRECTIONALITY}
본 발명은 일정한 해저케이블 연결구조를 갖는 해상풍력발전단지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부전력망에서 단락 등의 해저케이블 사고가 발생한 경우에 보수공사에 소요되는 시간과 비용을 감소시키기 위하여 일정한 방향성을 가지고 해저케이블 각 풍력터빈의 스위치 기어에 연결되는 구조를 갖는 해상풍력발전단지에 관한 것이다.
풍력 에너지 자원을 개발하기 위해서는 풍력터빈을 호수, 피오르드 지형, 연안과 같은 수역에 설치하고, 설치된 지역에 부는 바람의 운동 에너지를 풍력터빈의 회전 날개에 의한 기계 에너지로 변환하여 전기를 획득한다.
이러한 추세에 맞춰 해상풍력발전단지가 널리 조성되고 있으며, 이와 더불어 해상 풍력단지에서 생산된 전력을 해상변전소를 통해 육상 전력계통으로 연계하는 필수적인 해저케이블에 대한 수요가 폭발적으로 증대하고 있는 실정이다.
한편, 유지보수 면에서, 해상풍력단지는 여전히 육상풍력단지보다 약 2~2.5배 이상의 비용이 수반되는 것으로 알려져 있다. 이중 대용량의 전력을 송전하는 해저케이블에서 발생하는 고장은, 전력 생산의 중단에 따른 여파가 클 뿐만 아니라, 사고 복구를 위한 시간과 비용이 상당하다.
그러므로 해저케이블에 대한 유지보수 전략을 설계 단계부터 명확히 할 필요가 있음에도 불구하고, 아직까지 해저케이블에 대한 유지보수 전략에 대한 기술 마련은 미흡한 실정이다.
대한민국 선행공개특허 제10-2015-0035085호(명칭: 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템)은 해상풍력단지의 내부그리드의 구성에 따른 경제성 및 신뢰도 평가를 통하여 해상풍력발전단지의 전체 비용을 최소화하기 위한 최적의 배치시스템을 제공한다.
다만, 상술한 선행공개특허 기술에 의하더라도, 해상풍력발전단지에서 풍력터빈에 대한 최적의 배치시스템을 제공하고 있을 뿐이다. 차후 해상풍력단지의 건설이 지속적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라, 해저케이블의 사고가 발생한 경우에 대한 복구 비용 및 시간을 감소시키는 방안이 여전히 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0035085호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 풍력터빈과 해상 변전소 간 또는 풍력터빈 상호 간에 일관된 규칙의 방향성을 가지고 해저 케이블이 각각 스위치 기어에 연결구조를 갖는 해상풍력발전단지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 해상에 복수 개로 분포되어, 해저케이블이 각각의 스위치 기어와 접속하며 일렬로 연결되는 풍력터빈을 포함하는 피더부; 하나 이상의 상기 피더부를 포함하는 내부망 그리드부; 상기 내부망 그리드부로부터 생산되는 전력을 승압하여 육상으로 송전하는 해상 변전소; 및 상기 해상 변전소로부터 전력을 송전받는 육양소를 포함하고, 상기 스위치 기어는 육상 방향에 위치하는 전단 차단기; 해상 방향으로 상기 전단 차단기와 나란하게 배치되는 후단 차단기; 및 상기 풍력터빈에서의 회전력을 전기 에어지로 변환하는 나셀 발전기를 포함하며, 상기 피더부는 상기 해상변전소와 직접 연결되는 제1풍력터빈; 상기 제1풍력터빈과 연결되는 제2풍력터빈; 상기 제2풍력터빈과 연결되는 제3풍력터빈을 포함하는, 일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 스위치 기어에 연결되는 구조의 해상풍력발전단지를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1풍력터빈은 상기 해상변전소로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 전단 차단기와 접속하고, 상기 제2풍력터빈로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 후단 차단기와 접속하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2풍력터빈은 상기 제1풍력터빈으로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제2풍력터빈의 전단 차단기와 접속하고, 상기 제 3풍력터빈로부터 연결되는 상기 제2풍력터빈의 후단 차단기와 접속하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1풍력터빈은 상기 해상변전소로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 후단 차단기와 접속하고, 상기 제2풍력터빈로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 전단 차단기와 접속하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2풍력터빈은 상기 제1풍력터빈으로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제2풍력터빈의 후단 차단기와 접속하고, 상기 제 3풍력터빈로부터 연결되는 상기 제2풍력터빈의 전단 차단기와 접속하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 해저케이블은 광섬유 케이블이 포함된 3심 광복합 케이블로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해저케이블에 발생하는 사고에 대하여 직관적으로 문제가 되는 해저케이블을 파악하고, 보수 시공에 착수할 수 있는 제1효과와 해상풍력발전단지에 유지보수에 소모되는 비용 및 시간을 현저하게 절감할 수 있는 제2효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 해상풍력발전단지의 개념도이다.
도 2는 해저케이블을 시공공정을 도시한 모식도이다.
도 3는 본 발명의 제1실시예에 따른 내 해저케이블의 IN/OUT 연결구조를 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 내 해저케이블의 OUT/IN 연결구조를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명이 적용되지 않은 해저케이블의 연결구조를 도시한 개념도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
해저케이블이 해상풍력용으로 사용될 경우에는, 크게 내부전력망에 사용되는 케이블과 외부전력망에 사용되는 케이블로 구분된다. 그리고 외부전력망에서 사용되는 송전방식에 따라 AC와 DC로 나뉜다. 내부 전력망은 풍력단지 내부의 풍력터빈들 사이의 연결을 말하며, 외부전력망은 최말단의 풍력터빈 혹은 해상변전소가 있는 경우, 해상변전소에서 육양소까지의 연결을 말한다.
일반적으로 내부전력망, 외부전력망 모두 광섬유 케이블이 포함된 3심 광복합 케이블을 주로 사용한다. 이는 광섬유케이블을 통신용도뿐만 아니라, 해저케이블의 실시간 감시진단용으로도 사용하기 위함이다.
본 발명은 해상풍력발전단지 내에서 미연의 해저케이블 사고가 발생하는 경우에, 이를 효율적으로 대처하기 위하여 사고가 발생한 해저케이블의 접속구조를 직관적으로 파악할 수 있는 풍력터빈 간 해저케이블의 연결구조에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 해상풍력발전단지를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의해 구현되는 해상풍력발전단지는, 해상에 복수 개로 분포되어, 해저케이블이 각각의 스위치 기어와 접속하며 일렬로 연결되는 풍력터빈을 포함하는 피더부; 하나 이상의 상기 피더부를 포함하는 내부망 그리드부; 상기 내부망 그리드부로부터 생산되는 전력을 승압하여 육상으로 송전하는 해상 변전소; 및 상기 해상 변전소로부터 전력을 송전받는 육양소를 포함한다.
상기 피더부가 포함하는 복수 개의 풍력터빈은 일렬로 연결되되, 복수개의 풍력터빈들이 해상에서 반드시 일직선 상에서 배치되는 것을 요하지 않는다. 본 발명의 해상풍력발전단지가 설계되는 상황에 맞추어, 경제성 등 다양한 고려요소에 따라 복수 개의 풍력터빈의 위치지점을 다양하게 설계할 수 있다.
상기 스위치 기어는 육상 방향에 위치하는 전단 차단기; 해상 방향으로 상기 전단 차단기와 나란히 배치되는 후단 차단기; 및 풍력터빈의 로터에서 발생한 회전력을 전기 에어지로 변환하는 나셀 발전기를 각각 포함하도록 구성된다. 이때, 상기 전단차단기, 상기 후단차단기 및 상기 나셀발전기는 풍력터빈의 상기 스위치 기어 내에서 순서대로 나란히 배치된다.
본 발명의 해저케이블 접속구조를 설명하기 앞서, 우선적으로 도2 를 참조하여 상기 해상변전소와 상기 풍력터빈 간 또는, 상기 풍력터빈 상호 간의 해저케이블를 접속시키는 시공방법에 대해서 보다 자세히 설명한다.
풍력터빈 간의 해저면에 대하여 닷 등을 이용한 청소작업 이루어진 후, 해저케이블의 시공 공정이 시작된다. 풍력타워에서는 용접, 볼팅 등이 불가하므로 해저케이블을 직접적으로 풍력터빈에 인입할 수 없으며, 해저면에서 하부 기초를 통하여 상승시키는 방식으로 접속시킨다. 해저케이블은 풍력터빈까지 바지선(50)을 통해 이송되어 시공위치를 확인한 후에 바다로 투입되어, 보조로프(40)를 따라 풍력터빈의 하부기초 근처의 해저면으로 이동된다.
이때, 해저케이블이 수심으로 하강하는 과정에서, 해저케이블의 중량으로 인하여 지나치게 급격히 하강하거나 과도한 텐션이 가해짐으로 인하여, 자칫 해저케이블에 손상이 생길 수 있다. 이를 방지하기 위하여 시공 현장에서는 해저케이블을 부표와 결합하여 부표와 일체로 바다로 투입한다.
부표의 부력으로 인하여 해저케이블은 상대적으로 느린 속도로 하강하게 되고, 일정한 각도를 유지하면서 천천히 해저면을 향해 하강하게 된다. 해저케이블이 소정의 깊이만큼 하강된 이후에는 잠수부가 바다로 투입된 케이블에서 부표를 커팅하게 된다.
해저케이블이 접속되어야 하는 상기 스위치 기어는 풍력터빈 타워의 상부에 설계된 트렌지션 피스(Transition Tiece, 이하 TP) 영역(10)에 형성된다. 따라서, 해저케이블은 상기 TP 영역(10)에 도달되어여야 한다.
풍력터빈 타워의 TP영역에(10)는 해저케이블을 끌어올리기 위하여, 원통형의 드럼에 메신저 로프(30)를 감아 도르래를 이용해서 케이블을 들어올리는 케이블 윈치(Winch)가 설치된다. 상기 메신저 로프(30)의 일단이 해저케이블과 연결되기 상기 풍력터빈 타워의 상부에 위치한 TP영역(10)에서부터 하부 기초에 이르는 J튜브 (20)를 따라서 하강한다.
해저케이블의 일단과 상기 메신저 로프(30)의 일단을 잠수부가 연결한다. 이후 상기 케이블 윈치가 상기 메신저 로프(30) 감아올림으로써, 해저케이블이 상기 메신저 로프(30)와 일체로, J튜브(20) 관을 따라 상승하여 상기 풍력터빈의 TP 영역(10)에 도달하게 된다.
이때, TP영역(10)에 도달한 해저케이블이 다시금 해저면으로 하강하는 것을 방지하기 위하여, 풍력터빈의 TP 영역에(10)에는 행오프(Hang-off)가 형성된다. 상기 행오프는 상기 스위치 기어에 접속하기에 충분한 길이의 해저케이블이 올라온 경우에, 해저케이블의 외측면을 압착 구속하여, 해저케이블이 하강하지 않고 상기 TP 영역(10) 내에 고정시킨다.
이후 해저케이블은 TP영역(10)의 상층에 설계되어 있는 상기 스위치 기어로 올려지게 되고, 상기 스위치 기어 내부에 존재하는 차단기와 접속하게 된다. 전술한 바와 같이 상기 스위치 기어 내부에는 풍력으로 인해 발생한 로터(rotor)의 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 상기 나셀 발전기를 포함하며, 해저케이블의 개폐 여부를 조절하는 차단기가 2개 이상 존재한다.
TP영역(10) 내에서 해저케이블의 일단이 어느 하나의 차단기와 접속하게 되고, 상기 행오프의 고정 직후 해저케이블의 반대측 일단을 바지선(50)이 인접한 다른 풍력터빈으로 이송한다. 이후, 이웃한 풍력 터빈에 상술한 공정을 다시 한번 거쳐, 해저케이블의 반대측 일단이 인접한 풍력터빈의 차단기와 접속된다. 이후 이웃한 풍력터빈은 해저케이블을 통해 연결되어, 각각의 풍력터빈을 통해 생산된 전력을 상호 간에 송전할 수 있다.
이때, 상기 스위치 기어 내에 도달한 해저케이블이 2개 이상의 차단기 중 어느 차단기와 접속하더라도 해저케이블이 상기 풍력터빈 상호 간 또는 상기 풍력터빈과 상기 해상변전소 간의 발생된 전력을 송전하는 역할을 수행함에 있어, 문제되지 않는다.
다만, 해저케이블은 상당한 중량을 가지고 있으며, 각각의 상기 풍력터빈에 해저케이블을 접속시키는 일은 상술한 공정들을 거쳐야 하는 것으로 상당한 비용과 시간을 소모하게 되고, 더욱이 시공 이후에 케이블 단락 등의 사고가 발생하는 경우에 이를 교체 및 보수하기 위해서는 더더욱 많은 비용과 시간이 소모된다.
일반적으로 해저케이블의 복구 과정은, 사고가 발생한 해저케이블의 전력을 차단시킨다. 이후 손상된 지점의 해저케이블을 절단하여 절단된 끝부분을 선상으로 끌어올리게 되고, 손상된 부분에 대하여 교체 및 보수 등을 실시한다. 상기 보수 공정을 마친 후에 다시금 해상케이블을 접속시켜야 한다.
이때, 상기 복수 개의 상기 풍력터빈의 스위치 기어 내에 존재하는 2개 이상의 차단기와 해저케이블이 일관된 방향성 또는 규칙을 가지고 접속하지 않는 경우, 사고가 발생한 해저케이블의 접속위치를 직관적으로 파악할 수 없으므로 곧바로 해저케이블의 교체 및 보수에 착수할 수 없으므로, 더욱 과다한 비용과 시간이 소모될 수 밖에 없다.
따라서 본 발명에 따른 해상풍력발전단지는 해저케이블이 상기 피더부 내에서 복수 개의 상기 풍력터빈을 일렬로 연결하는 경우에, 각각의 상기 풍력터빈의 스위치 기어에서 차단기 간 IN/OUT에 대한 순서를 일관되게 하는 것을 주요한 기술적 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 대하여, IN 방향은 육상 또는 상기 해상변전소 방향을 나타내며, OUT 방향은 해상 또는 내부망 그리드부 방향을 나타내는 것을 전제로 설명한다.
본 발명에 따른 상기 피더부는 상기 해상변전소와 직접 연결되는 제1풍력터빈(200); 상기 제1풍력터빈(200)과 연결되는 제2풍력터빈(300); 상기 제2풍력터빈(300)과 연결되는 제3풍력터빈(400)을 포함하며, 이외에도 추가적으로 상기 제3풍력터빈(400)과 연결되는 제4풍력터빈 등 복수 개의 풍력터빈이 일렬로 이어지도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 해상변전소와 상기 제1풍력터빈(200) 간, 상기 제1풍력터빈(200)과 상기 제2풍력터빈(300) 간, 상기 제2풍력터빈(300)과 상기 제3풍력터빈(400) 간을 포함하는 추가적으로 설계되는 복수 개의 풍력터빈 상호 간의 해저케이블 연결구조가 일관된 규칙의 방향성을 가지게 된다.
도3 내지 도5를 참조하여 설명한다.
도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 일관된 규칙의 방향성을 갖는 복수 개의 상기 풍력터빈 간 연결관계 구조를 도식화한 개념도를 도시하며, 도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 일관된 규칙의 방향성을 갖는 복수 개의 상기 풍력터빈 간 연결관계 구조를 도식화한 개념도를 도시한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 해저케이블은 광섬유 케이블이 포함된 3심 광복합 케이블로 구성될 수 있다. 이는 단심으로 설치할 경우에 3상 전력을 보내기 위해 위한 여분(spare)를 포함하여 일반적으로 4개의 케이블이 필요한데, 이때 케이블 상호간의 이격거리를 두고 해저에 매설하는 작업이 매우 까다롭기 때문이다.
도5는 본 발명이 적용되지 않는 복수 개의 상기 풍력터빈 간 연결관계 구조를 도식화한 개념도를 도시한다. 도5와 같이 일관된 규칙의 방향성 없이 해저케이블이 연결되는 경우에는 해저케이블의 사고 발생시에 상술한 바와 같이 문제되는 해저케이블을 직관적으로 파악하여 차단하고, 보수 공정에 착수함에 무리가 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1실시예는 IN(해상변전소 및 해안 방향)/OUT(그리드 및 해상 방향) 순의 연결구조가 적용된다.
도3에 도시된 바와 같이, 상기 해상변전소의 GIS 룸(room)(100)에는 수 개의 차단기가 설계된다. 이중 어느 하나의 차단기가 상기 내부망 그리드부에 포함된 상기 피더부 중 어느 하나의 상기 제1풍력터빈(200)과 상술한 공정을 통해 해저케이블로 연결된다.
본 발명의 제1실시예는 상기 제1풍력터빈(200)은 상기 해상변전소로부터의 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 전단 차단기(210)와 접속되고, 상기 제2풍력터빈(300)로부터의 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 후단 차단기(220)와 접속되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2풍력터빈(300)의 스위치 기어와 및 상기 제3풍력터빈(400)의 스위치 기어는 상기 제1풍력터빈(200)의 스위치 기어와 동일한 방향성을 가지고 해저케이블에 연결되어야 한다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 제2풍력터빈(300)은 상기 제1풍력터빈(200)로부터의 해저케이블이 상기 제2풍력터빈의 전단 차단기(310)와 접속되고, 상기 제3풍력터빈(400)로부터의 해저케이블이 상기 제2풍력터빈의 후단 차단기(320)와 접속되는 것을 특징으로 한다.
마찬가지로, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 제3풍력터빈(400)은 상기 제2풍력터빈(300)로부터의 해저케이블이 상기 제3풍력터빈의 전단 차단기(410)와 접속되고, 상기 제4풍력터빈로부터의 해저케이블이 상기 제3풍력터빈의 후단 차단기(420)와 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 피더부에서 상기 제4풍력터빈뿐 아니라, 추가적으로 일렬로 연결될 수 있는 복수 개의 풍력터빈들 역시 동일한 규칙의 방향성을 가지고 해저케이블이 각각의 스위치 기어 내에 연결될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 OUT(그리드 및 해상 방향)/ 제2실시예는 IN(해상변전소 및 해안 방향) 순의 연결구조가 적용된다.
도4에 도시된 바와 같이, 상기 해상변전소의 GIS 룸(room)(100)에는 수 개의 차단기가 설계된다. 이중 어느 하나의 차단기가 상기 내부망 그리드부에 포함된 상기 피더부 중 어느 하나의 상기 제1풍력터빈(200)과 상술한 공정을 통해 해저케이블로 연결된다.
본 발명의 제2실시예는 상기 제1풍력터빈(200)은 상기 해상변전소로부터의 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 후단 차단기(220)와 접속되고, 상기 제2풍력터빈(300)로부터의 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 전단 차단기(210)와 접속되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2풍력터빈(300)의 스위치 기어와 및 상기 제3풍력터빈(400)의 스위치 기어는 상기 제1풍력터빈(200)의 스위치 기어와 동일한 방향성을 가지고 해저케이블에 연결되어야 한다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 제2풍력터빈(300)은 상기 제1풍력터빈(200)로부터의 해저케이블이 상기 제2풍력터빈의 후단 차단기(320)와 접속되고, 상기 제3풍력터빈(400)로부터의 해저케이블이 상기 제2풍력터빈의 전단 차단기(310)와 접속되는 것을 특징으로 한다.
마찬가지로, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 제3풍력터빈(400)은 상기 제2풍력터빈(300)로부터의 해저케이블이 상기 제3풍력터빈의 후단 차단기(420)와 접속되고, 상기 제4풍력터빈로부터의 해저케이블이 상기 제3풍력터빈의 전단 차단기(410)와 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 피더부에서 상기 제4풍력터빈뿐 아니라, 추가적으로 일렬로 연결될 수 있는 복수 개의 풍력터빈들 역시 동일한 규칙의 방향성을 가지고 해저케이블이 각각의 스위치 기어 내에 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상술한 제1실시예(IN/OUT 방식 연결구조)과 제2실시예(OUT/IN 방식 연결구조)를 교대로, 즉 지그재그 순서대로 적용할 수 있다
다시 말해, 본 발명의 제3실시예는 상기 피더부 내에 상기 제1풍력터빈(200) 및 상기 제3풍력터빈(400)을 포함하는 홀수 번째로 연결되는 풍력터빈의 스위치 기어는 제1실시예와 같이 IN/OUT 방식으로 연결되고, 상기 제2풍력터빈(300)을 포함하는 짝수 번째로 연결되는 풍력터빈의 스위치 기어는 제2실시예와 같이 OUT/IN 방식으로 연결될 수 있다.
더불어, 본 발명의 제4실시예는 상기 피더부 내에 상기 제1풍력터빈(200) 및 상기 제3풍력터빈(400)을 포함하는 홀수 번째로 연결되는 풍력터빈의 스위치 기어는 제2실시예와 같이 OUT/IN 방식으로 연결되고, 상기 제2풍력터빈(300)을 포함하는 짝수 번째로 연결되는 풍력터빈의 스위치 기어는 제1실시예와 같이 IN/OUT 방식으로 연결될 수 있다.
해상풍력발전단지 내의 해저테이블 접속구조에 대한 본 발명의 일실시예는 전술한 내용으로 제한하는 것은 아니며, 해저케이블의 일관된 규칙의 방향성을 갖는 다양한 방식의 연결구조가 적용될 수 있다.
최근 증가하고 있는 해상풍력발전단지에서 발생하는 사고의 80% 이상이 해제케이블에서 발생한다. 따라서 해저케이블에 대한 사고분석을 통해, 해저 케이블 사고를 미연에 방지하는 것이 가장 바람직할 것이다. 다만, 해저케이블의 사고를 완전히 방지한다는 것은 불가능한 것이다.
따라서 본 발명이 적용된 해상풍력발전단지는 해저케이블 사고 발생시 직관적으로 문제가 되는 케이블을 파악하고, 이를 조속히 차단하고 보수 시공에 착수할 수 있게 되어, 해상풍력발전단지 내 유지보수를 위해 소모되는 비용과 시간을 현저히 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 피더부
2: 내부망 그리드부
3: 해상 변전소
4: 육양소
10: TP여역
20: J튜브
30: 메신저 로프
40: 보조로프
50: 바지선
100: 해상 변전소의 GIS room
200: 제1풍력터빈
210: 제1풍력터빈의 전단 차단기
220: 제1풍력터빈의 후단 차단기
230: 제1풍력터빈의 나셀 발전기
300: 제2풍력터빈
310: 제2풍력터빈의 전단 차단기
320: 제2풍력터빈의 후단 차단기
330: 제2풍력터빈의 나셀 발전기
400: 제3풍력터빈
410: 제3풍력터빈의 전단 차단기
420: 제3풍력터빈의 후단 차단기
430: 제3풍력터빈의 나셀 발전기

Claims (6)

  1. 해상에 복수 개로 분포되어, 해저케이블이 각각의 스위치 기어와 접속하며 일렬로 연결되는 풍력터빈을 포함하는 피더부;
    하나 이상의 상기 피더부를 포함하는 내부망 그리드부;
    상기 내부망 그리드부로부터 생산되는 전력을 승압하여 육상으로 송전하는 해상 변전소; 및
    상기 해상 변전소로부터 전력을 송전받는 육양소를 포함하고,
    상기 스위치 기어는
    육상 방향에 위치하는 전단 차단기;
    해상 방향으로 상기 전단 차단기와 나란하게 배치되는 후단 차단기; 및
    상기 풍력터빈에서의 회전력을 전기 에어지로 변환하는 나셀 발전기를 포함하며,
    상기 피더부는
    상기 해상변전소와 직접 연결되는 제1풍력터빈;
    상기 제1풍력터빈과 연결되는 제2풍력터빈;
    상기 제2풍력터빈과 연결되는 제3풍력터빈을 포함하고,
    상기 제1풍력터빈은
    상기 해상변전소로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 후단 차단기와 접속하고,
    상기 제2풍력터빈로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제1풍력터빈의 전단 차단기와 접속하는 것을 특징으로 하는, 일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 위치 기어에 연결되는 구조의 해상풍력발전단지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2풍력터빈은
    상기 제1풍력터빈으로부터 연결되는 해저케이블이 상기 제2풍력터빈의 후단 차단기와 접속하고,
    상기 제 3풍력터빈로부터 연결되는 상기 제2풍력터빈의 전단 차단기와 접속하는 것을 특징으로 하는, 일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 위치 기어에 연결되는 구조의 해상풍력발전단지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 해저케이블은 광섬유 케이블이 포함된 3심 광복합 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는, 일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 위치 기어에 연결되는 구조의 해상풍력발전단지.

KR1020190000742A 2019-01-03 2019-01-03 일정한 방향성을 가지고 해저케이블이 각 풍력터빈의 스위치 기어에 연결되는 구조를 갖는 해상풍력발전단지 KR102237573B1 (ko)

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