[发明专利]用于离岸风力涡轮机的单件电组件以及安装其的方法

说明书

本发明涉及用于离岸风力涡轮机的单件电组件以及安装其的方法。具体地，描述了一种电组件，其将离岸定位的至少一个风力涡轮机与连接到岸上电网的海底电缆电连接。电组件包括：（a）变压器，其将所述至少一个风力涡轮机提供的第一电压电平变换成海底电缆的第二电压电平；以及（b）外部设备，其被电气地和机械地连接到变压器，用于控制至少变压器的操作。变压器和电气设备通过预安装的成套设备形成，所述预安装的成套设备在机械上能够作为单件处理。此外，描述了一种包括这样的电组件的风力涡轮机、一种包括这样的风力涡轮机的风力涡轮机集群以及一种用于将这样的电组件安装到风力涡轮机的塔的方法。

技术领域

本发明一般涉及风力涡轮机的技术领域，并且特别涉及离岸建立的风力涡轮机。具体而言，本发明涉及至少一个离岸风力涡轮机到海底电缆的电连接。特别地，本发明涉及一种包括变压器和外部设备的电组件，所述外部设备用于将至少一个离岸定位的风力涡轮机与连接到岸上电网的海底电缆电连接。此外，本发明涉及包括这样的电组件的风力涡轮机，涉及包括这样的风力涡轮机的风力涡轮机集群，以及涉及用于将这样的电组件安装到风力涡轮机的塔的方法。

背景技术

已通过离岸风电场或风力涡轮机的集群产生的电功率通过AC或DC传输线被传送到岸上公用电网。对于较短的距离，通常使用AC传输，但AC电缆受电容充电影响，电容充电将实际能够使用的长度限制为可能大约100公里。

从Peter Christiansen等人的出版物“Grid Connection and Remote Controlfor the Horns Rev 150 MW Offshore Wind Farm in Denmark”，已知风电场的各个风力涡轮机能够以多行布置，其中每一行包括若干串行连接的风力涡轮机。各行在离岸变电站处相互连接，所述离岸变电站包括汇流条、变压器和电路断路器。离岸变电站被定位在单独的地基上。

来自各个风力涡轮机的电功率以某个特定的发电机电压产生，根据上述出版物，所述电功率在每个风力涡轮机中被变换成中间AC电压电平，用于所产生电功率到离岸变电站的传输。中间AC电压电平的传输线能够将每行中相对应的各个风力涡轮机相互连接，并能够将各行连接到离岸变电站。离岸变电站的基本任务在于将来自级联的风力涡轮机的AC功率从中间AC电压电平变换成处于高AC电压电平。所述中间AC电压电平可以是例如24千伏，所述高AC电压电平可以是例如150千伏AC。

EP 1 071 883 B1公开了一种风力涡轮机，所述风力涡轮机具有：发电机；塔；地基，在其上提供塔；以及变压器，其被连接到发电机以将被产生的电功率传送到公用电网。塔、发电机和变压器的重量由风力涡轮机的地基独自承受。变压器被布置在被附接到塔外部的平台上。

EP 1 240 426 B1公开了一种离岸风力涡轮机，所述离岸风力涡轮机具有：塔；转子头；至少一个转子叶片；以及电气子系统，例如开关装备和/或变压器，其被容纳在可交换地定位于风力涡轮机的塔外部的至少一个容器中。所述容器从装配到塔的支撑框架结构悬挂。此框架结构包含用于降低和替换所述容器的线缆系统。

WO 2008/039121 A1公开了一种具有分布在一个区域上的多个离岸风力涡轮机的风电场。每个离岸风力涡轮机包括发电机和第一升压变压器，第一升压变压器用于提高由发电机产生的电功率信号的电压。每个离岸风力涡轮机借助于电缆被连接到另外的第二升压变压器，第二升压变压器连接到对于所有离岸风力涡轮机而言共同的主电缆，所述主电缆用于将风电场所产生的总功率传送到位于到所述区域相当远距离的公用电网。离岸风力涡轮机分组地被互相连接。每个组被连接到位于所述组的区域中的单独的第二升压变压器。此外，每个第二升压变压器被连接到对于所有离岸风力涡轮机而言共同的主电缆。第二升压变压器中的每一个可以被布置在属于相应组的风力涡轮机中的一个中。第二升压变压器可以被布置在相应的风力涡轮机的柱结构上或被布置在支撑此柱结构的地基上。