TW202032003A - 風力機塔轉接件 - Google Patents

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TW202032003A
TW202032003A TW108144535A TW108144535A TW202032003A TW 202032003 A TW202032003 A TW 202032003A TW 108144535 A TW108144535 A TW 108144535A TW 108144535 A TW108144535 A TW 108144535A TW 202032003 A TW202032003 A TW 202032003A
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索爾 Ｔ 韓森
克里斯汀 弗格斯伯格
史拉沃米爾 米迦路克
傑丕 索伊
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丹麥商菱重維斯塔斯海上風力有限公司
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Abstract

本發明提供一種用於一風力機塔之轉接件，該轉接件經組配來安裝於一塔基礎上且攜載一塔件。其包含一高壓接頭，該高壓接頭具有電網輸入及輸出端子以及WTG連接輸入及輸出端子。該電網輸入端子經組配以用於接收及連接至來自一電力網之一陣列電纜。該WTG連接輸出端子操作性地連接至該電網輸入端子，用於接收及連接至通往一開關設備之一輸入電纜。該WTG連接輸入端子經組配以用於接收及連接至來自該開關設備之一輸出電纜。該電網輸出端子操作性地連接至該WTG連接輸入端子，用於接收及連接至通往該電力網之一陣列電纜。此外，本發明提供利用該高壓接頭之安裝、測試、連接及維護方法。

Description

風力機塔轉接件
發明領域
本發明係關於用於風力機塔之轉接件，該轉接件經組配來安裝於塔基礎上且攜載塔件。本發明進一步係關於風力機塔、風力機、安裝風力機之方法、測試用於連接多個風力機之電力網的方法，及將至少兩個風力機連接至同一電力網之方法。
發明背景
用於產生電力之風力的使用在過去幾十年內已顯著地增加。同時，風力機及其葉片變得更好，藉此進一步增加每風力機之功率輸出。較大轉子中之許多安裝於離岸風力機場中，在該處其可耐受較高的風速且一般較少闖入公眾視線。取決於安裝風力機之水的深度，風力機可具有水下固定基礎抑或系泊至海床之浮動結構。
離岸風力機之安裝為複雜的物流及建構操作。風力機之大部位係在陸上建置及測試，且接著運輸至安裝風力機的地點。在該處，較大部位經安裝及調試。大的昂貴且敏感之設備在運輸至離岸位置之前預先安裝於機艙或塔區段中，抑或稍後在各別風力機區段已處於適當位置時安裝。
用於安裝離岸風力機發電機(亦為WTG)之常用方法在於，首先將塔基礎安裝於海床上且在其上提供轉接件。轉接件包含提供對船之出入的平台，該平台將工程師、設備及工具運輸至及自風力機。起重機可經安裝以用於提升需要在安裝及維護操作期間四處移動之重的設備及工具。圓柱形支撐區段通常經提供以用於支撐在稍後階段處安裝之塔件。此支撐區段可自身形成在平台上方上升之第一塔層級或塔基礎區段，其他塔區段將安裝於該第一塔層級或塔基礎區段上。或者，支撐區段實質上與平台平齊。塔件攜載具有轉子之機艙，且可由彼此疊置之多個塔區段組成。
風力機包含用於將風能轉換為可饋至電力網之電力的許多設備。用於進行自轉子處之動能至電能之第一轉換的動力系統例如包含均提供於塔件之頂部上之機艙中的主軸承、變速箱及發電機。用於將發電機輸出端耦接至電網之電力電子設備通常提供於塔中。舉例而言，用於將風力機連接至電力網之傳入及傳出陣列電纜的開關設備通常提供於塔之底部層級處，其中離岸塔常常處於轉接件處。通常在安裝之後置放於塔之轉接部分基礎區段中的其他設備為用於在轉接件平台層級與機艙之間運輸人及設備的升降機，或允許原位監視及控制操作的中央塔控制單元。
在離岸風電場中，多個風力機通常沿著所謂的串串聯地連接至電力網。為了測試對電力網之串連接及開始操作串上之風力機，首先連接串上之所有上游風力機為必要的。塔基礎及轉接件常常藉由離岸建築公司建置。在轉接件之建構期間，風力機設備中之一些可已經安裝，以便允許風力機之有效建構且可能已准許某一串測試。舉例而言，若開關設備已在轉接件之建構期間安裝，亦即，在塔及機艙之到達之前安裝，則陣列電纜可在所有風力機經完全安裝之前連接及測試。然而，此方法具有以下缺點：昂貴且敏感之開關設備在繁重的建構工作仍在進行中時存在且將暴露至離岸環境歷時一時間段。又，當開關設備連同轉接件一起安裝時，在風力機船運至其將經部署之位置之前風力機之陸上測試及準備將為不可行的。
本發明之目標為提供對上文所提及之問題中之至少一些的解決方案，且本發明已在此背景下得以開發。
發明概要
根據本發明之第一態樣，此目標藉由提供一種用於一風力機塔之轉接件來達成，該轉接件經組配來安裝於一塔基礎上且攜載一塔件。該轉接件包含一高壓接頭，該高壓接頭具有一電網輸入端子、一WTG連接輸入端子、一電網輸出端子及一WTG連接輸出端子。該電網輸入端子經調適來接收及連接至來自電力網之一陣列電纜。該WTG連接輸出端子操作性地連接至該電網輸入端子且經組配來接收及連接至通往一開關設備之一輸入電纜。該WTG連接輸入端子經調適來接收及連接至來自該開關設備之一輸出電纜。該電網輸出端子操作性地連接至該WTG連接輸入端子且經組配來接收及連接至通往該電力網之一陣列電纜。
在本申請案之上下文中，術語高壓接頭包含至少一輸入端子及至少一輸出端子，及在輸入與輸出端子之間的直接不間斷的電連接。因此，如本文所述之高壓接頭在該至少一輸入端子與該至少一輸出端子之間的直接電連接中不包含內部開關、斷連器或斷連開關。特定言之，傳統開關設備在本發明之上下文中並不視為高壓接頭。
藉由安裝於轉接件中的根據本發明之高壓接頭，在塔件及開關設備已到達或已安裝之前已連接傳入及傳出陣列電纜變為可能的。將WTG連接輸出端子連接至WTG連接輸入端子之簡單跳接器可連接該等兩個陣列電纜，藉此實現串測試及甚至同一串上之其他風力機的調試或全面操作。當完全風力機稍後安裝於轉接件之頂部上時，跳接器可經移除且高壓接頭之WTG連接輸出及輸入端子可接著連接至開關設備的各別輸入及輸出端子，以便將風力機連接至電力網。跳接器可已在陣列電纜經連接之前連接至兩個WTG連接端子，可能已在高壓接頭之製造期間連接。或者，跳接器在陣列電纜已經連接時經安裝。舉例而言，當在風力機之壽命期間，WTG將經斷連以用於維護或修理時，跳接器可經(重新)安裝以允許電力網在維護或修理操作期間保持操作性的。
此高壓接頭之提供消除了對於完全開關設備在轉接件之塔支撐區段中的安裝之需要，同時維持了在完整之風力機塔經安裝之前已將轉接件整合至較大電力網中的可能性。
此方法之另一優點在於，開關設備及其他笨重且敏感之電子設備可安裝於僅稍後提供之塔件的區段中。此允許完全風力機安裝及測試程序恰在塔及機艙船運至其離岸位置之前在陸上執行。此外，在較少設備直接地安裝於轉接件自身處之情況下，自由空間得以產生，該自由空間可例如用於安裝通往稍後安裝之塔件之第一層級的階梯。在本發明之上下文中，『塔件』將解譯為風力機塔的安裝於轉接件之頂部上的部分。此塔件可由可在將整個塔件運輸至其離岸位置之前在陸上裝配的多個區段組成。或者，塔件在安裝於轉接件之頂部上期間部分地裝配。具有轉子之機艙及動力系統(主軸承、任選變速箱、發電機)置放於塔件上。
任選地，轉接件進一步包含具有塔件支撐區段之平台，塔件支撐區段包含具有門道之壁，該門道連接塔件支撐區段之內部與塔件支撐區段的外部，高壓接頭提供於塔件支撐區段內部。較佳地，高壓接頭安裝於相對高的位置處，接近於支撐區段壁之頂部，使得其將接近於連同塔件一起到達的開關設備。當高壓接頭經安裝為較接近平台層級時，較長之輸出及輸入電纜為需要的以用於將高壓接頭連接至開關設備。
當塔件支撐區段確實具有允許人通過之門道時，塔件支撐區段之內部分可包含用於允許自平台層級爬至塔件之第一層級的階梯。藉由存在於塔件支撐區段中之此門道及階梯，無需在塔件自身中提供門道，此情形將改良其結構完整性。此為特別有利的，因為塔件可在陸上生產且因此必須在陸地及水上運輸，在該運輸期間，其必須經小心輕放以避免對其構造的損壞。應注意，在本發明之上下文中，『階梯』將解譯為不包括需要使用者使用手及腳來爬上樓之梯子，而解譯為允許使用者用其手中之至少一者藉由工具或設備走上台階的階狀結構。
此外，當提供用於到達塔件之第一層級的此階梯時，升降系統可經安裝，該升降系統不會一直下行至轉接部分之平台層級。因此，完整的升降系統可在陸上安裝且測試，且無用於升降系統之準備必須提供於轉接件處。此再次釋放轉接部分處之空間，且避免昂貴及/或易破碎之升降設備在轉接件之建構已完成之前的早期安裝。
在不同的實施例中，塔件支撐區段並非足夠高的來體現完全之塔層級及具有門道的壁。塔件支撐區段可例如僅為平台上之專用區域或僅包含高壓接頭的低支撐結構。塔件支撐區段可甚至為平台表面中用於接收塔件安裝於其上之凹槽。
根據本發明之另一態樣，提供一種風力機塔，其包含一塔基礎、如上文所述之一轉接件，及一塔件。轉接件提供於塔基礎上，且塔件安裝於轉接件之頂部上。塔件可包含具有用於將風力機發電機電連接至電力網之電子設備的一或多個下部區段，該電子設備諸如變壓器、開關設備及塔控制器。
下部區段中之至少一者可包含升降系統之底部部位。當出入風力機塔自轉接件層級為可能時，包含升降系統之底部部位的下部區段之外壁可具有無門道的外壁。
根據本發明之又一態樣，提供一種安裝一風力機之方法。該方法包含將如上文所述之一轉接件安裝於一塔基礎上。接著，來自一電力網之一第一陣列電纜連接至該高壓接頭的該電網輸入端子，且通往該電力網之一第二陣列電纜連接至該高壓接頭的該電網輸出端子。此後，一塔件安裝於該轉接件之頂部上。稍後，一輸出電纜連接於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子與一開關設備的一高壓輸入端子之間，且一輸入電纜連接於該開關設備之一高壓輸出端子與該高壓接頭的該WTG連接輸入端子之間。
較佳地，該開關設備僅連同該塔件一起經提供，亦即，在該轉接件之建構已完成之後且該開關設備之損壞的風險大大地降低。該開關設備可預先安裝於該塔件中，且與其一起運輸至離岸位置。
該方法可進一步包含在該輸出電纜於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子與該開關設備之該高壓輸入端子之間的連接之後，使該第一陣列電纜通電。當使該第一陣列電纜通電時，甚至當該第二陣列電纜尚未通電時，電力可用於例如在無需柴油發電機之情況下操作起重機或升降機。
較佳地，在將該輸出電纜及該輸入電纜連接於該高壓接頭與該開關設備之間之前，一跳接器應用於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子以用於在其間建立一電連接。該跳接器接著在安裝過程之一後續階段期間保持為附接的。在此後續階段期間，該電力網及其對同一串上之其他風力機(之高壓接頭)的連接可經測試。在該跳接器經附接之情況下，亦有可能在該塔件已到達該轉接件之前或在該塔件之建構及安裝期間，開始操作同一串中的一或多個已完成之風力機。
在該後續階段之末尾，該跳接器自該高壓接頭移除，且該輸出電纜及該輸入電纜連接於該高壓接頭與該開關設備之間。當該開關設備經連接時，該風力機可經調試且可開始將電力遞送至電網。
在該高壓接頭連接至該開關設備之前的時段中之至少一些期間，該高壓接頭的該WTG連接輸出端子及/或該WTG連接輸入端子可藉由一保護蓋覆蓋。此對於安全性目的以及對於保護免受損壞可為有用的。該蓋可應用於在無跳接器經連接時屏蔽該等WTG連接端子，或在跳接器經連接時保護該跳接器及其對此等端子的連接。
根據本發明之又一態樣，提供一種測試用於連接多個風力機之一電力網的方法，其中該等風力機中之至少一者包含如上文所述之一轉接件。該方法包含：將來自該電力網之一第一陣列電纜連接至該轉接件之該高壓接頭的該電網輸入端子，   將通往該電力網之一第二陣列電纜連接至該高壓接頭的該電網輸出端子，將一跳接器應用於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子且藉此在其間建立一電連接，及接著測試該電力網。藉由此方法，該電力網及所有其對該等風力機之連接可在僅該等轉接件及該高壓接頭已經安裝時已經測試。
該測試可涉及將一測試插塞附接至該等風力機中之該第二者之該高壓接頭的該WTG連接輸出端子。同一測試可在使用一跳接器來連接該等WTG連接輸出與輸入端子及將該測試插塞附接至該高壓接頭之該電網輸出端子時執行。
根據本發明之另一態樣，亦提供一種將至少兩個風力機連接至同一電力網之方法。除了該等至少兩個風力機之外，該電力網亦包含如上文所述之至少一轉接件。此轉接件因此並非該等至少兩個風力機中之任一者的部分。該連接方法包含：將來自該等至少兩個風力機中之一第一者的一第一陣列電纜連接至該轉接件之該高壓接頭的該電網輸入端子，及將通往該等至少兩個風力機中之一第二者的一第二陣列電纜連接至該高壓接頭之該電網輸出端子。接著，一跳接器應用於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子以在其間建立一電連接。或者，該跳接器可在連接該等陣列電纜之前應用。
利用根據本發明之高壓接頭，此方法使得有可能連接同一串上之兩個或兩個以上風力機，即使可存在尚未連接的位於中間之風力機亦如此。以下情況為沒關係的：尚未連接之風力機僅僅為了維護而斷電，或其塔件、機艙及轉子尚未安裝。只要轉接件經建構且含有高壓接頭，則在此轉接件之不同側處的兩個風力機可經由高壓接頭連接。當然，該等兩個風力機可在藉由兩個或兩個以上互連之轉接件分開時以類似方式連接。當以此方式連接時，該等至少兩個風力機之操作可在使陣列電纜通電之後起始。
當中間包含轉接件(具有連接該等至少兩個風力機之高壓接頭的轉接件)之風力機亦準備好開始操作時，其可以以下方式連接。首先，該第一陣列電纜被斷電，該跳接器自該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子移除。接著，一輸出電纜連接於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子與現將連接之風力機的一開關設備之一高壓輸入端之間。此外，一輸入電纜連接於該開關設備之一高壓輸出端與該高壓接頭的該WTG連接輸入端子之間。最終，該第一陣列電纜可重新通電。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於多個風力機之一網路中之至少一風力機的維護方法。該至少一風力機包含如上文所述之一轉接件及高壓接頭。該方法包含：對至該高壓接頭之該第一陣列電纜斷電，分別自該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子斷連該輸出電纜及該輸入電纜，及將一跳接器應用於該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子且藉此在其間建立一電連接。在下一步驟中，該第一陣列電纜經重新通電，藉此允許同一串上之其他風力機恢復操作。
在此特定風力機之開關設備經斷連的情況下，在此風力機處執行至少一維護操作為可能的。維護操作可例如包括開關設備、動力系統組件、機艙及/或塔件之(部分)移除或替換。當維護操作完成，且風力機準備好再次使用時，該第一陣列電纜被斷電，該跳接器經移除，且輸出及輸入電纜重新連接至開關設備及高壓接頭之適當端子。接著，該第一陣列電纜經重新通電，且風力機準備好再次使用。
將瞭解，本發明之第一態樣的較佳及/或任選特徵可與本發明之其他態樣組合。本發明在其各種態樣中在下文之獨立請求項中定義，且有利特徵在下文的附屬請求項中定義。
較佳實施例之詳細說明
圖1展示可有利地使用本發明之離岸風力機100的示意性表示。風力機100連接至電力網20，其他風力機(未圖示)亦連接至電力網20。風力機100包含基礎及將在下文參看圖2更詳細地論述之轉接件140。在轉接件140頂部上，塔件113經安裝。基礎、轉接件140及塔件113一起形成風力機塔110。在塔件113頂部上，機艙130經提供。機艙130攜載具有葉片120之轉子轂125。機艙130包含動力系統，該動力系統包含用於支撐該轂之主軸承及連接至其的低速軸桿。變速箱可任選地將轂之低速旋轉轉換為驅動發電機的較高速旋轉。發電機任選地經由變速箱將來自輸出軸桿之旋轉的動能轉換為電能。
發電機輸出一般不適於直接饋至電力網20中。來自發電機之交流電力的頻率及振幅兩者隨風速而變化，且一般不同於電力網要求。電力電子設備因此經提供以用於控制饋至電網20中之電力的頻率及電壓。電力電子設備可例如包含用於將高可變之AC發電機輸出轉換為DC電流的整流器。反相器隨後將DC電流變換為具有正確電網頻率之AC電流。變壓器通常經提供來將反相器之輸出電壓增大至高電壓AC電網電壓位準。開關設備經提供以用於將高電壓AC輸出耦接至通往電力網20之陣列電纜。多個風力機100沿著陣列電纜之所謂的串200串聯地連接至電力網20。多個串200經由中央離岸子站(OSS)150連接至陸上電力網。
在如圖1中所示之水平軸線風力機100中，包括發電機之完全動力系統包含於機艙中。電力電子設備通常分佈於風力機100之不同的區段之上。儘管第一AC至DC轉換可能已在機艙中發生，但反相器及開關設備通常提供為較接近於陸地層級，對電力網20之連接係在該陸地層級處進行。應注意，圖1之風力機100僅為可得益於本發明之風力機100的一實例，且本發明不限於在不同的區段之上具有特定功能單元分佈的特定類型之風力機。舉例而言，本發明亦可有利地用於垂直軸線風力機中，且所有電力電子設備可提供於機艙中，在塔中之高處或在塔底部處。又，WTG可具有有齒輪或無齒輪傳動系統。然而，對於本發明重要的是，某一類型之開關設備用於在風力機之較大網路中將風力機100連接至電力網20。
圖2展示圖1之離岸風力機100之下部部分的特寫。風力機100建置於基礎上，該基礎嵌入於海床中、支撐於海床上或系泊至海床。在此示範性實施例中，基礎為單極111。在較深之水中，三腳架結構或導管架基礎可經使用。或者，浮動結構可系泊至海床。在基礎11之頂部上，轉接件140經安裝。轉接件140包含提供對船之出入的一或多個平台114，該船將人、設備及工具運輸至及自風力機100。起重機(未圖示)可經安裝以用於提升需要在安裝及維護操作期間四處移動之重的設備及工具。轉接件140及/或轉接件平台114經組配來支撐塔件113。在此風力機100中，圓柱形的支撐區段12經提供以用於支撐塔件113。此支撐區段112形成在平台114上方上升之第一塔層級或塔基礎區段，其他塔區段安裝於該第一塔層級或塔基礎區段上。在替代性實施例中，支撐區段實質上與平台114平齊。較佳地，具有門之門道115提供於支撐區段112之壁中以允許人自平台114進入塔。
圖3示意性地展示圖2之特寫的剖視圖。除了圖1及圖2中已展示及參看圖1及圖2已描述之物之外，圖3亦進一步展示起重機30，起重機30可例如用於將物品自附近的船提升及將物品提升至附近的船中。階梯31提供於支撐區段112中，且至少自具有門道之轉接件的層級通往塔件113的第一層級50。升降機35安裝於塔件113中，以用於將人、工具及設備運輸至可經由階梯31及機艙30附近之平台到達的層級之間。塔件113可進一步包含中央塔控制單元34、開關設備33及其他電子設備36，諸如用於藉由發電機所產生之電力之AC-AC轉換的電力電子設備(之部分)。根據本發明，如將在下文進一步解釋，轉接件之支撐區段112包含高壓接頭10，高壓接頭10經較佳地定位，使得在塔件113及提供於其中之所有設備的安裝之後，高壓接頭10經定位為接近於開關設備33或至少處於自其相對容易地在高壓接頭10與開關設備33之間連接電纜的位置處。
圖4示意性地展示如供本發明使用之高壓接頭10的實例。高壓接頭10包含不同的電纜將連接至的數個端子11、12、13、14。圖5示意性地展示在連接至電力網20且連接至風力機100之開關設備33時的圖4之高壓接頭10。如藉由該圖中之虛線示意性地指示，高壓接頭10定位於轉接件140之支撐區段112中，而開關設備33安裝於塔件113中。
電網輸入端子11經提供以用於接收及連接至來自另一風力機或來自離岸子站(OSS)之第一陣列電纜21。此第一陣列電纜21將風力機100連接至電力網20，且可在並未藉由例如助航設備及電力輸出插座供電時對風力機100中之設備供電。電網輸出端子12經提供以用於接收及連接至通往後續風力機之第二陣列電纜22。經由第一陣列電纜21，來自風力機100之所產生電力遞送至電力網20。
WTG連接輸出端子13及WTG連接輸入端子14經提供以用於提供對開關設備33之容易連接。輸入電纜23將WTG連接輸出端子13連接至開關設備33之輸入端，且輸出電纜24將高壓接頭10之WTG連接輸入端子14連接至開關設備33的輸出端。輸入電纜23及輸出電纜24之連接器較佳地具有與通常用於陣列電纜21、22之連接器相同的類型，使得開關設備單元33可為如自其他風力機100已知且在其他風力機100中使用的正常開關設備33。開關設備33可包含三個高壓開關61、62、63，高壓開關61、62、63用於選擇性地連接輸入陣列電纜21、輸出陣列電纜22及將藉由風力機100所產生之電力遞送至彼此的電纜。高壓開關61、62、63可為可按需在連接狀態與斷連狀態之間切換的可控制斷路器。或者，斷路器中之一或多者可用較簡單且較便宜之斷連開關取代。
高壓接頭10之WTG連接輸出端子13經由電纜51或其他類型之導電配置操作性地連接至電網輸入端子11。或者，電網輸入端子11及WTG連接輸出端子13以一方式配置，使得第一陣列電纜21及輸入電纜23在插入至其各別端子11、13中時進行直接接觸。類似的電纜52或替代性連接配置經提供以用於將WTG連接輸入端子14連接至電網輸出端子12。
圖6示意性地展示藉由跳接器70連接的圖4及圖5之高壓接頭10。在跳接器70連接至WTG連接輸入及輸出端子14、13之情況下，傳入與傳出陣列電纜21、22之間的直接電連接得以建立。舉例而言，當尚無塔件3已經安裝時或當風力機100暫時地斷連用於維護操作時，此高壓接頭10使得有可能保持同一串200上之其他風力機為通電的。因此，不再需要在串200上之第一風力機可開始將電力遞送至電網20之前首先完成串200上之所有風力機的建構，且電力生產可在僅一或幾個風力機為了維護而斷電時繼續。又，在跳接器70經連接之情況下，電力網結構及連接可在一旦轉接件140之建構已經完成時即已測試，亦即，在任何塔件113已到達之前且當無開關設備33存在於轉接件140中的任一者中時。
因為不需要開關設備33來連接電力網網路中之所有陣列電纜21、22，所以無需已且因此在塔件113及機艙130經遞送及安裝之前使開關設備33具備轉接件140。在開關設備33以及可能之額外設備(參見圖3之內容的論述)定位於塔件113中而非在轉接件140中的情況下，空間在轉接件140之塔件支撐區段112內部為可利用的以容納階梯31。
圖7示意性地展示藉由保護蓋80覆蓋的圖4及圖5之高壓接頭10。保護蓋80可在高壓接頭10並未連接至開關設備33且無跳接器70經安裝時屏蔽WTG連接輸入及輸出端子14、13。保護蓋80可由任何種類之電絕緣材料製成。在保護蓋80經應用之情況下，人無心地觸碰WTG連接輸入或輸出端子14、13或此等端子歸因於正在進行中之建構工作而損壞的風險得以消除。圖8示意性地展示藉由不同設計之保護蓋90覆蓋的圖4及圖5之高壓接頭10，保護蓋90亦可在跳接器70連接至WTG連接輸入或輸出端子14、13時使用。此蓋90覆蓋跳接器70以及WTG連接輸入及輸出端子14、13兩者。又，此保護蓋90對於安全性及保護免受損壞兩者為有用的。
圖9為安裝風力機100之方法的流程圖。該方法包括將如上文所述之轉接件140(TP)安裝於塔基礎111之頂部上的步驟91。在此階段，轉接件140較佳地不含有可能在建構過程期間損壞的任何昂貴且敏感之設備。根據本發明，在轉接件140之建構期間或之後將高壓(HV)接頭10安裝於轉接件140中為足夠的(步驟92)。在安裝之前、期間及/或之後，高壓接頭10可藉由如圖7及圖8中所示之保護蓋80、90覆蓋。在高壓10接頭之安裝之後，在步驟93中將第一及第二陣列電纜21、22分別連接至電網輸入端子11及電網輸出端子12。
跳接器70可接著用於將WTG連接輸出端子13連接至WTG連接輸入端子14。跳接器70暫時地耦接兩個陣列電纜21、22，以便例如允許在安裝於各別轉接件140處之WTG的安裝之前及期間，同一串200上之已完成風力機的串測試或操作。若跳接器70在此階段經使用，則其將必須稍後在將HV接頭10連接至開關設備33(步驟95)之前經移除。
在步驟94中將塔件113安裝於轉接件140之頂部上。塔件113可包含多個塔區段。在此階段，機艙130及轉子亦可經安裝。或者，機艙130經單獨地提供且稍後安裝。葉片120通常單獨地且逐個地安裝。開關設備33通常連同塔件113一起提供。在步驟95中，藉由將輸出電纜23連接於HV接頭10之WTG連接輸出端子13與開關設備33的高壓輸入端子之間且將輸入電纜24連接於開關設備33之高壓輸出端子與HV接頭10的WTG連接輸入端子14之間而將開關設備33連接至HV接頭10。若第一陣列電纜21在開關設備33經連接之前通電，則此電纜應首先斷電。在成功地將開關設備33連接至HV接頭10之後，且若整個風力機100已完成，則在步驟96中可調試風力機100且風力機100可開始將電力遞送至電力網20。
圖10為測試用於連接多個風力機之電力網的方法之流程圖。當離岸風電場經建置時，首先所有風力機之塔基礎111及轉接件140通常經安裝。根據本發明，轉接件包含如上文所述之高壓接頭10。可能地，首先塔件113、機艙130及轉子125已船運至其離岸位置且經安裝，而所有轉接件之建構尚未完成。在所有轉接件已經安裝之時段中，構成電力網20之離岸區段的所有陣列電纜21、22經提供，但並非所有風力機已建置，可能需要已測試電力網20以便找出所有陣列電纜21、22是否將最終按計劃連接。無任何(或所有)風力機及其開關設備33存在之此測試由於安裝於轉接件中的高壓接頭10而成為可能。
根據本發明，測試電力網20之方法經提供，其包含將第一及第二陣列電纜21、22連接至轉接件140中之一者的高壓接頭10之電網輸入端子11及電網輸出端子12的第一步驟1001。隨後(步驟1002)，可接著使用跳接器70以用於將WTG連接輸出端子13連接至WTG連接輸入端子14。跳接器70藉此在兩個陣列電纜21、22之間建立電連接，而無需開關設備33或完全WTG之存在。若在同一串200上存在亦需要連接至電力網20之其他轉接件140，則相同的兩個步驟(陣列電纜連接1001及跳接器安裝1002)在其他轉接件140之高壓接頭10處重複。當串200上之所有轉接件140連接至電力網時，可將測試插塞連接(步驟1004)至串200上之最後轉接件的高壓接頭10之WTG連接輸出端子13。然而，其他測試方法可能不要求測試插塞之使用。接著，任選地，在使自OSS 150通往串200上之第一轉接件140的第一陣列電纜21通電(步驟1006)之前，測試串200(步驟1005)。當一切順利時，測試將證實串200在第一任選測試期間為死的且所有高壓接頭將證實為在第二測試期間經連接及供電。
圖11為將至少兩個風力機100連接至同一電力網20之方法的流程圖。此連接方法利用上文所述之HV接頭10，且用以用此HV接頭10連接藉由至少一中間風力機或轉接件分開的兩個風力機。在第一步驟1101中，將第一陣列電纜21連接於兩個將要連接之風力機中之第一者的HV接頭10之電網輸出端子12與中間轉接件140之HV接頭10的電網輸入端子11之間。將第二陣列電纜22連接於該中間轉接件140之HV接頭10的電網輸出端子12與兩個將要連接之風力機中之第二者的HV接頭10之電網輸入端子12之間。若存在一個以上中間轉接件，則第二陣列電纜22連接至下一轉接件140之HV接頭10的電網輸入端子11，且僅最後中間轉接件140直接耦接至第二風力機。在步驟1102中，將跳接器70安裝於每一中間轉接件140之HV接頭10的WTG連接輸入與輸出端子13、14之間。此步驟1102可在陣列電纜之連接之前、期間抑或之後執行。在所有陣列電纜及跳接器正確地連接至中間轉接部分140之情況下，兩個風力機100經電連接，而無需開關設備33存在或連接於中間轉接件140中之任一者中。
在連接該等兩個風力機之後，陣列電纜(步驟1103)可被通電且操作該等風力機。當稍後風力機安裝於中間轉接件中之一者的頂部上時，陣列電纜可經斷電，且新的風力機之開關設備連接至中間轉接件的HV接頭。
圖12為用於風力機100之維護方法的流程圖。至少一風力機100包含如上文所述之轉接件140及高壓接頭33。該方法包含：對至高壓接頭10之第一陣列電纜21斷電(步驟1201)，分別自高壓接頭10之WTG連接輸出端子12及WTG連接輸入端子14斷連(步驟1202)輸出電纜23及輸入電纜24，及將跳接器70應用(步驟1203)於WTG連接輸出端子13及WTG連接輸入端子14且藉此在其間建立電連接。在下一步驟1204中，重新使第一陣列電纜通電，藉此允許同一串200上之其他風力機恢復操作。
在此特定風力機100之開關設備33經斷連的情況下，在此風力機100處執行至少一維護操作為可能的。維護操作可例如包括開關設備33、動力系統組件或機艙及/或塔件之(部分)移除或替換。在維護操作期間，跳接器70，及高壓接頭10之部分可藉由如圖8中所示的蓋90覆蓋。當維護操作完成且風力機100準備好再次使用時，對第一陣列電纜21斷電，移除跳接器70且將輸出及輸入電纜23、24重新連接至開關設備及高壓接頭10的適當端子。接著，重新激勵第一陣列電纜21，且風力機100準備好再次使用。
可對上文所述之特定實例進行許多修改，而不會脫離如在隨附申請專利範圍中界定的本發明之範疇。
10:高壓接頭 11:電網輸入端子 12:電網輸出端子 13:WTG連接輸出端子 14:WTG連接輸入端子 20:電力網/電網 21:第一陣列電纜 22:第二陣列電纜 23:輸入電纜 24:輸出電纜 30:起重機 31:階梯 33:開關設備/開關設備單元 34:中央塔控制單元 35:升降機 36:電子設備 50:第一層級 51,52:電纜 61,62,63:高壓開關 70:跳接器 80,90:保護蓋 91,92,93,94,95,96,1001,1002,1003,1004,1005,1006,1101,1102,1103,1201,1202,1203,1204,1205,1206,1207,1208,1209:步驟 100:離岸風力機 110:風力機塔 111:單極/基礎 112:支撐區段 113:塔件 114:平台 115:門道 120:葉片 125:轉子轂 130:機艙 140:轉接件 150:中央離岸子站(OSS) 200:串
為了更好地理解本發明，本發明之一些實施例現將參看以下圖式來描述，其中： 圖1展示可有利地使用本發明之離岸風力機的示意性表示。 圖2展示圖1之離岸風力機之下部部分的特寫。 圖3示意性地展示圖2之特寫的剖視圖。 圖4示意性地展示如供本發明使用之高壓接頭的實例。 圖5示意性地展示在連接至電力網且連接至風力機之開關設備時的圖4之高壓接頭。 圖6示意性地展示藉由跳接器連接的圖4及圖5之高壓接頭。 圖7及圖8示意性地展示藉由保護蓋覆蓋的圖4及圖5之高壓接頭。 圖9為安裝風力機之方法的流程圖。 圖10為測試用於連接多個風力機之電力網的方法之流程圖。 圖11為將至少兩個風力機連接至同一電力網之方法的流程圖。 圖12為用於風力機之維護方法的流程圖。
10:高壓接頭
11:電網輸入端子
12:電網輸出端子
13:WTG連接輸出端子
14:WTG連接輸入端子
21:第一陣列電纜
22:第二陣列電纜
23:輸入電纜
24:輸出電纜
33:開關設備/開關設備單元
51,52:電纜
61,62,63:高壓開關
112:支撐區段
113:塔件

Claims (26)

  1. 一種用於一風力機塔之轉接件，該轉接件經組配來安裝於一塔基礎上且攜載一塔件，該轉接件包含一高壓接頭，該高壓接頭包含： - 一電網輸入端子，其用於接收及連接至來自一電力網之一陣列電纜， - 一WTG連接輸出端子，其操作性地連接至該電網輸入端子，用於接收及連接至通往一開關設備之一輸入電纜， - 一WTG連接輸入端子，其用於接收及連接至來自該開關設備之一輸出電纜，及 - 一電網輸出端子，其操作性地連接至該WTG連接輸入端子，用於接收及連接至通往該電力網之一陣列電纜。
  2. 如請求項1之轉接件，其中該高壓接頭進一步包含一可拆卸跳接器，從而將該WTG連接輸出端子連接至該WTG連接輸入端子。
  3. 如請求項1之轉接件，其中該轉接件沒有開關設備。
  4. 如請求項1至3中任一項之轉接件，其進一步包含具有一塔件支撐區段之一平台，該塔件支撐區段包含具有一門道的一壁，該門道連接該塔件支撐區段之一內部與該塔件支撐區段之一外部，該高壓接頭設置於該塔件支撐區段內部。
  5. 如請求項4之轉接件，其進一步包含設置於該塔件支撐區段內部之一階梯，用於在該塔件安裝於該塔件支撐區段上時，允許一人自一平台層級爬至該塔件的一第一層級。
  6. 一種風力機塔，其包含一塔基礎、如請求項1至5中任一項之一轉接件、及一塔件，其中該轉接件設置於該塔基礎上且該塔件安裝於該轉接件的頂部上。
  7. 如請求項6之風力機塔，其中該塔件包含具有用於將一風力機發電機電連接至一電力網之電子設備的一或多個下部區段，且其中該電子設備包含一變壓器、一開關設備及一塔控制器中之至少一者。
  8. 如請求項6或7之風力機塔，其中該塔件之該等下部區段中的至少一者包含一升降系統之一底部部位。
  9. 如請求項8之風力機塔，其中包含該升降系統之該底部部位的該等下部區段中之該至少一者具有無門道之一外壁。
  10. 一種風力機，其包含如請求項6至9中任一項之一風力機塔，及具有一轉子的一機艙。
  11. 一種安裝一風力機之方法，該方法包含： - 將如請求項1至5中任一項之一轉接件安裝於一塔基礎上， - 接著將來自一電力網之一第一陣列電纜連接至該高壓接頭的該電網輸入端子，及 - 將通往該電力網之一第二陣列電纜連接至該高壓接頭的該電網輸出端子， - 接著，將一塔件安裝於該轉接件之頂部上，及 - 此後將一輸出電纜連接於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子與一開關設備的一高壓輸入端子之間，及 - 將一輸入電纜連接於該開關設備之一高壓輸出端子與該高壓接頭的該WTG連接輸入端子之間。
  12. 如請求項11之安裝一風力機之方法，其中該開關設備連同該塔件一起提供。
  13. 如請求項12之安裝一風力機之方法，其進一步包含在該輸出電纜連接於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子與該開關設備之該高壓輸入端子之間之後，使該第一陣列電纜通電。
  14. 如請求項13之安裝一風力機之方法，其進一步包含在該輸入電纜連接於該開關設備之該高壓輸出端子與該高壓接頭之該WTG連接輸入端子之間之後，使該第二陣列電纜通電。
  15. 如請求項11至14中任一項之安裝一風力機之方法，該方法進一步包含： - 在將該輸出電纜及該輸入電纜連接於該高壓接頭與該開關設備之間之前，將一跳接器應用於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子且藉此在其間建立一電連接， - 在安裝過程之一後續階段期間保持該跳接器為附接的，及 - 在該後續階段之末尾，移除該跳接器，及 - 此後，將該輸出電纜及該輸入電纜連接於該高壓接頭與該開關設備之間。
  16. 如請求項15之安裝一風力機之方法，其進一步包含，在該安裝過程之該後續階段期間，測試該電力網。
  17. 如請求項15或16之安裝一風力機之方法，其進一步包含，在該安裝過程之該後續階段期間，操作連接至該第一及/或第二陣列電纜之一風力機。
  18. 如請求項11至17中任一項之安裝一風力機之方法，其進一步包含在將該輸出電纜及該輸入電纜連接於該高壓接頭與該開關設備之間之前的時段中之至少一些期間，藉由一保護蓋覆蓋該高壓接頭的該WTG連接輸出端子及/或該WTG連接輸入端子。
  19. 一種測試用於連接多個風力機之一電力網的方法，該等風力機中之至少一者包含如請求項1至4中任一項之一轉接件，該方法包含： - 將來自該電力網之一第一陣列電纜連接至該轉接件之該高壓接頭的該電網輸入端子， - 將通往該電力網之一第二陣列電纜連接至該高壓接頭的該電網輸出端子， - 將一跳接器應用於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子且藉此在其間建立一電連接，及 - 測試該電力網。
  20. 如請求項19之測試一電力網之方法，其中該等風力機中之至少一第二者包含如請求項1至4中任一項之一轉接件，該方法進一步包含將一測試插塞附接至該等風力機中之該第二者之該高壓接頭的該WTG連接輸出端子。
  21. 一種將至少兩個風力機連接至同一電力網之方法，該電力網包含如請求項1至4中任一項之至少一轉接件，該至少一轉接件並非該等至少兩個風力機中之任一者的部分，該方法包含： - 將來自該等至少兩個風力機中之一第一者的一第一陣列電纜連接至該轉接件之該高壓接頭的該電網輸入端子， - 將通往該等至少兩個風力機中之一第二者的一第二陣列電纜連接至該高壓接頭之該電網輸出端子，及 - 將一跳接器應用於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子且藉此在其間建立一電連接。
  22. 如請求項21之將至少兩個風力機連接至同一電力網之方法，其中應用該跳接器之該步驟係在連接該第一及該第二陣列電纜之前執行。
  23. 如請求項21之將至少兩個風力機連接至同一電力網之方法，其進一步包含使該第一及該第二陣列電纜通電且開始該等至少兩個風力機中之該第一者及該第二者的操作。
  24. 如請求項22之將至少兩個風力機連接至同一電力網之方法，其進一步包含 - 對該第一陣列電纜斷電， - 自該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子移除該跳接器， - 將一輸出電纜連接於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子與包含該至少一轉接件的一風力機發電機之一開關設備的一高壓輸入端之間， - 將一輸入電纜連接於該開關設備之一高壓輸出端與該高壓接頭的該WTG連接輸入端子之間， - 重新使該第一陣列電纜通電。
  25. 一種用於多個風力機之一網路中之至少一風力機的維護方法，該至少一風力機包含如請求項1至4中任一項之一轉接件，該方法包含： - 對去往該至少一風力機之該轉接件之該高壓接頭的該第一陣列電纜斷電， - 分別自該高壓接頭之該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子斷連該輸出電纜及該輸入電纜， - 將一跳接器應用於該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子且藉此在其間建立一電連接， - 重新使該第一陣列電纜通電， - 在該至少一風力機處執行至少一維護操作， - 對該第一陣列電纜斷電， - 自該WTG連接輸出端子及該WTG連接輸入端子移除該跳接器， - 將一輸出電纜連接於該高壓接頭之該WTG連接輸出端子與該開關設備的該高壓輸入端之間， - 將一輸入電纜連接於該開關設備之該高壓輸出端與該高壓接頭的該WTG連接輸入端子之間， - 重新使該第一陣列電纜通電。
  26. 如請求項25之用於至少一風力機之維護方法，其中該至少一維護操作至少包括該開關設備之一部份移除或替換。
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