專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)能設(shè)備和操作具有變壓器溫度監(jiān)控的風(fēng)能設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于發(fā)出電能的發(fā)電機(jī)和變壓器的風(fēng)能設(shè)備。變壓器在副邊接收來(lái)自發(fā)電機(jī)的電能，并且在原邊以更高的電壓值輸出所述電能。風(fēng)能設(shè)備還包括用于變壓器的溫度監(jiān)控裝置。本發(fā)明還涉及一種用于操作該類(lèi)型的風(fēng)能設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)通常用于監(jiān)控變壓器的溫度。在控制系統(tǒng)中處理有關(guān)變壓器溫度的信息。如果溫度超過(guò)預(yù)定極限值，則控制系統(tǒng)啟動(dòng)合適的對(duì)策。例如，可以啟動(dòng)冷卻裝置或者將變壓器與輸電干線隔離。工作中，該溫度監(jiān)控取決于風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種風(fēng)能設(shè)備以及一種操作降低對(duì)變壓器損壞的風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)能設(shè)備的方法。從上述現(xiàn)有技術(shù)入手，通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的技術(shù)方案解決該問(wèn)題。有利的實(shí)施方式體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中。在風(fēng)能設(shè)備的情形中，本發(fā)明假設(shè)從變壓器的原邊供給用于溫度監(jiān)控裝置的電壓源。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在風(fēng)能設(shè)備的工作過(guò)程中存在這樣的階段:其中該風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)不處于工作狀態(tài)但是其中變壓器的原邊仍然連接到輸電干線而沒(méi)有向輸電干線傳輸預(yù)計(jì)的電能。具體地，該狀態(tài)通常在風(fēng)能設(shè)備首次投入運(yùn)行之前發(fā)生。變壓器已經(jīng)將其原邊連接到中壓電網(wǎng)，而風(fēng)能設(shè)備并未工作。變壓器全部的無(wú)負(fù)載電能被轉(zhuǎn)化為熱。存在由于控制系統(tǒng)未能啟動(dòng)任何保護(hù)措施從而使得變壓器過(guò)熱的危險(xiǎn)。變壓器可能在幾小時(shí)內(nèi)被損壞。在根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)能設(shè)備的情況下，溫度監(jiān)控裝置獨(dú)立于風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)，并且具有其本身的永久地連接到變壓器的電源。只要變壓器的原邊連接至輸電干線，該電壓源對(duì)于溫度監(jiān)控裝置就也是可用的。這確保了變壓器的溫度不會(huì)由于忽略而升高，因此變壓器不會(huì)受到損壞。變壓器原邊的電壓通常高于10kV，且處于例如IOkV至33kV的范圍內(nèi)。溫度監(jiān)控裝置的工作電壓則遠(yuǎn)低于此，例如處于100V的量級(jí)。優(yōu)選地，提供電壓互感器，該電壓互感器用于將變壓器原邊上的電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)于溫度監(jiān)控裝置適用的輔助工作電壓。所述輔助工作電壓優(yōu)選低于500V，更優(yōu)選低于200V。在一些情況下，所述輔助工作電壓與變壓器的副邊的電壓不同。溫度傳感器通常被構(gòu)造成使得其具有電阻，該電阻的值作為所測(cè)量的溫度的函數(shù)改變。溫度傳感器優(yōu)選為電阻隨溫度上升而上升的PTC熱敏電阻。通常溫度和電阻值具有連貫的關(guān)系。為了能夠確定何時(shí)超過(guò)了預(yù)定溫度極限值，PTC熱敏電阻可以與PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置組合。如果PTC熱敏電阻的電阻值超過(guò)了預(yù)設(shè)極限值，則PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置輸出信號(hào)，從而可以觸發(fā)對(duì)策。如果變壓器具有可以用于隔離變壓器原邊和輸電干線的電源斷路器，則對(duì)策可以是斷開(kāi)電源斷路器。優(yōu)選地，為電源斷路器設(shè)置能量存儲(chǔ)器，該能量存儲(chǔ)器能夠用于斷開(kāi)電源斷路器而不用必須被從外部供應(yīng)的另外的電源。為此，電壓互感器也可以設(shè)計(jì)為對(duì)所述能量存儲(chǔ)器充電?？商娲幕蛘呤强筛郊拥?，對(duì)策也可以是啟動(dòng)用于變壓器的冷卻裝置。為此，電壓互感器也可以設(shè)計(jì)為向冷卻裝置提供電能。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，在超過(guò)第一溫度極限值時(shí)，啟動(dòng)冷卻裝置，在超過(guò)第二較高的溫度極限值時(shí)，斷開(kāi)電源斷路器。優(yōu)選在變壓器中的電壓值小于所述變壓器的原邊的電壓值的區(qū)域中測(cè)量電壓。電壓越低，則電流密度越高，因此更大量的熱被引入變壓器?？梢栽诶缱儔浩鞯母边厛?zhí)行該溫度測(cè)量。如果變壓器在無(wú)負(fù)載的情況下工作，變壓器鐵芯將會(huì)比線圈升溫更大。因此，溫度的測(cè)量?jī)?yōu)選涉及變壓器的鐵芯。變壓器必須與輸電干線隔離的溫度極限值可以是例如150。。。用于溫度監(jiān)控裝置的電壓供應(yīng)的電壓互感器還可以用于向變壓器原邊的其它功能提供電壓。例如，這些功能可以是在變壓器的原邊的電壓測(cè)量或者是功率測(cè)量。除了根據(jù)本發(fā)明的由變壓器原邊提供電壓的第一溫度監(jiān)控裝置之外，還可以設(shè)置獨(dú)立于變壓器原邊的第二溫度監(jiān)控裝置。該第二溫度監(jiān)控裝置可以例如連接到風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)能設(shè)備正常工作時(shí)，第一溫度監(jiān)控裝置和第二溫度監(jiān)控裝置彼此并行發(fā)揮作用。第一溫度監(jiān)控裝置優(yōu)選比第二溫度監(jiān)控裝置分配有更高的溫度極限值。如果超過(guò)了第二溫度監(jiān)控裝置的較低的溫度極限值，則借助于風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)采取對(duì)變壓器進(jìn)行冷卻的適當(dāng)措施。這樣的措施包括例如啟動(dòng)冷卻裝置或減少輸出功率。僅在所述措施無(wú)效時(shí)，才會(huì)超出第一溫度監(jiān)控裝置的較高溫度極限值。這針對(duì)變壓器的過(guò)熱提供了額外的安全性。本發(fā)明還涉及一種操作該類(lèi)型的風(fēng)能設(shè)備的方法。所述方法包括從變壓器的原邊分接電壓并將所述電壓轉(zhuǎn)化為較低的輔助工作電壓。所述變壓器是風(fēng)能設(shè)備的主變壓器，且所述變壓器在副邊接收來(lái)自發(fā)電機(jī)的電能，并且在原邊以更高的電壓值輸出所述電能。使用從原邊分接的所述輔助工作電壓來(lái)操作變壓器的溫度監(jiān)控裝置。所述輔助工作電壓與變壓器副邊的電壓不同。如果檢測(cè)到已經(jīng)超過(guò)溫度極限值，則執(zhí)行對(duì)策從而避免溫度進(jìn)一步升高。例如，該對(duì)策可以是將變壓器的原邊與輸電干線處隔離。優(yōu)選在變壓器的副邊執(zhí)行溫度控制裝置的溫度測(cè)量。該方法可以與以上已經(jīng)描述的與根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)能設(shè)備相關(guān)的進(jìn)一步特征組合。


將基于有利實(shí)施例并且參考附圖來(lái)借助于下文中的實(shí)例描述本發(fā)明，其中:圖1示出風(fēng)能設(shè)備的示意圖；圖2示出圖1的風(fēng)能設(shè)備的部件的放大圖；圖3示出圖2的變壓器的放大圖；以及圖4示出在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的情況下的圖3的視圖。
具體實(shí)施方式
圖1中的風(fēng)能設(shè)備10包括布置在塔架11上的機(jī)械殼體12。具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16的轉(zhuǎn)子13安裝于機(jī)械殼體12上，所述轉(zhuǎn)子經(jīng)由如圖2所示的齒輪機(jī)構(gòu)17連接到發(fā)電機(jī)18。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過(guò)換流器19和變壓器20輸出到中壓電網(wǎng)22。電能經(jīng)由中壓電網(wǎng)22被引導(dǎo)到傳輸點(diǎn)14，并且從所述傳輸點(diǎn)14被傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)15。風(fēng)能設(shè)備10通常與多個(gè)另外的風(fēng)能設(shè)備組合從而形成風(fēng)電場(chǎng)，其中來(lái)自風(fēng)能設(shè)備的電能在傳輸點(diǎn)14處集中在一起?？刂葡到y(tǒng)21控制風(fēng)能設(shè)備的部件的相互作用。具有例如660V的電壓的電能從換流器19被傳輸?shù)阶儔浩?0的副邊。在變壓器20中發(fā)生向更高的電壓，例如30kV的轉(zhuǎn)換。電能在該電壓下從變壓器20的原邊被傳輸?shù)街袎弘娋W(wǎng)22?？梢杂糜谥袛嚯娏鞯碾娫磾嗦菲?3布置在變壓器20的原邊。如果風(fēng)能設(shè)備處于工作狀態(tài)且向輸電干線供給電能，則兩個(gè)開(kāi)關(guān)23、24均閉合?？赡艽嬖谌缦?tīng)顟B(tài):開(kāi)關(guān)23閉合，使得中壓電網(wǎng)22和變壓器20連接而幾乎沒(méi)有或者沒(méi)有電能經(jīng)由變壓器傳輸。則變壓器20在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下工作，這將產(chǎn)生大約IOkW的電能損失。該電能損失轉(zhuǎn)換成熱能并使變壓器升溫。如果開(kāi)關(guān)24打開(kāi)，則整個(gè)風(fēng)能設(shè)備10也通常處于非工作狀態(tài)。該狀態(tài)通常出現(xiàn)在例如在風(fēng)能設(shè)備10首次投入運(yùn)行之前。如果風(fēng)能設(shè)備10處于非工作狀態(tài)，則變壓器20不受到控制系統(tǒng)21的任何控制。本發(fā)明提供一種用于變壓器20的溫度監(jiān)控裝置，該溫度監(jiān)控裝置防止變壓器20在上述工作狀態(tài)下過(guò)熱。如圖3所示，電壓互感器25布置在變壓器20的原邊28上。電壓互感器25將30kV的中壓轉(zhuǎn)換為輔助工作電壓，例如230V。使用該輔助工作電壓操作用于變壓器20的溫度監(jiān)控裝置。溫度監(jiān)控裝置包括具有PTC熱敏電阻和PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27的形式的溫度傳感器26。溫度傳感器26測(cè)量變壓器20副邊29的鐵芯的溫度，這是因?yàn)樽儔浩?0在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下工作在此處產(chǎn)生過(guò)熱的危險(xiǎn)是最大的。PTC熱敏電阻包含電阻，其電阻值基于測(cè)量的溫度而改變。溫度越高，則PTC熱敏電阻的電阻值越高。PTC熱敏電阻的電阻值由PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27監(jiān)控。若電阻值超過(guò)預(yù)定極限值，則PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27向電源斷路器23輸出信號(hào)，使電源斷路器23斷開(kāi)。如果合適的話，還可以提供用于驅(qū)動(dòng)電源斷路器23的能源儲(chǔ)存器。預(yù)定極限值例如可以選擇成使得當(dāng)變壓器20的鐵芯的溫度超過(guò)150°C時(shí)超過(guò)所述預(yù)定極限值。在電源斷路器23已經(jīng)被斷開(kāi)后，沒(méi)有更多的電能被提供到變壓器20從而沒(méi)有更進(jìn)一步加熱的危險(xiǎn)?？蛇x地，或者除了斷開(kāi)電源斷路器23之外，還可以啟動(dòng)用于變壓器20的冷卻裝置。在如圖4所示的可選實(shí)施例中，變壓器20包括除副邊29的660V和原邊28的30kV之外的第三級(jí)電壓950V或者6600V。電壓互感器25同樣用于分接變壓器20的原邊28的中壓并將其轉(zhuǎn)化為100V的輔助工作電壓。使用所述輔助工作電壓來(lái)操作包括PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27和兩個(gè)溫度傳感器26的溫度監(jiān)控裝置。溫度傳感器26測(cè)量變壓器20的鐵芯的溫度。溫度傳感器中的一個(gè)布置為660V的水平而另一個(gè)布置為950V的水平。如果溫度傳感器26中的一個(gè)的電阻超過(guò)了預(yù)定極限值，則PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27觸發(fā)從而使電源斷路器23斷開(kāi)。另外，也可以使用輔助工作電壓來(lái)操作測(cè)量裝置30。因此，該測(cè)量裝置30被構(gòu)造成執(zhí)行對(duì)變壓器20的原邊28的電壓測(cè)量和功率測(cè)量。另外，在變壓器20上布置多個(gè)另外的溫度傳感器31，所述傳感器經(jīng)由PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置32連接到風(fēng)能設(shè)備10的控制系統(tǒng)21。在風(fēng)能設(shè)備的正常工作過(guò)程中，通過(guò)所述溫度傳感器31監(jiān)控變壓器20的溫度。溫度傳感器31測(cè)量變壓器鐵芯的溫度和線圈的溫度。在風(fēng)能設(shè)備10的正常操作過(guò)程中，具有溫度傳感器31和PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置32的溫度監(jiān)控裝置以及具有溫度傳感器26和PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27的溫度監(jiān)控裝置可以并行操作。在風(fēng)能設(shè)備10的控制系統(tǒng)21中處理來(lái)自溫度傳感器31的溫度信號(hào)。如果溫度之一超過(guò)了預(yù)定極限值，則控制系統(tǒng)21采用合適的措施從而降低變壓器20的溫度?？刂葡到y(tǒng)21首先將啟動(dòng)主動(dòng)冷卻措施，例如將啟動(dòng)通風(fēng)裝置。如果這不夠有效，則風(fēng)能設(shè)備10的電力輸出會(huì)被調(diào)整。作為可由PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置32觸發(fā)的最終的措施，使得風(fēng)能設(shè)備10被切斷?？刂葡到y(tǒng)21采用的這些對(duì)策的溫度極限值比PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27觸發(fā)并且電源斷路器23斷開(kāi)的溫度極限值低。由此，在變壓器20在控制系統(tǒng)21的對(duì)策下仍然進(jìn)一步升溫的情況下，具有溫度傳感器26和PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置27的溫度監(jiān)控裝置提供第二等級(jí)的安全性。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)能設(shè)備，具有:發(fā)電機(jī)(19)，所述發(fā)電機(jī)(19)用于發(fā)出電能；變壓器(20)，所述變壓器(20)設(shè)計(jì)成用于在副邊(29)上接收來(lái)自所述發(fā)電機(jī)(19)的電能，并且在原邊(28)上以更高的電壓再輸出所述電能；以及用于所述變壓器(20)的溫度監(jiān)控裝置(26、27)，其特征在于，用于所述溫度監(jiān)控裝置的電壓供應(yīng)從所述變壓器(20)的原邊(28)供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，設(shè)置電壓互感器(25)，所述電壓互感器(25)用于將所述變壓器(20)的原邊(28)上的電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)于所述溫度監(jiān)控裝置(26、27)的適用的輔助工作電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述溫度監(jiān)控裝置(26、27)包括PTC熱敏電阻(26)和PTC熱敏電阻觸發(fā)裝置(27)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述溫度監(jiān)控裝置(26.27)被設(shè)計(jì)為在超過(guò)預(yù)定溫度極限值的情況下將所述變壓器(20)的原邊(28)和輸電干線(22)隔尚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述溫度監(jiān)控裝置(26.27)被設(shè)計(jì)為在超過(guò)預(yù)定溫度極限值的情況下啟動(dòng)用于所述變壓器(20)的冷卻裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述溫度監(jiān)控裝置(26.27)的溫度傳感器(26)布置在所述變壓器(20)的、電壓小于所述變壓器(20)的原邊(28)上的電壓的區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述溫度監(jiān)控裝置(26、27)的溫度傳感器(26)被布置在所述變壓器(20)的鐵芯處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，設(shè)置用于測(cè)量所述變壓器(20)的原邊(28)上的電壓的測(cè)量裝置(30)，且用于所述測(cè)量裝置(30)的電壓供應(yīng)從所述變壓器(20)的原邊(28)供給。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，設(shè)置第二溫度監(jiān)控裝置(31、32)，并且所述第二溫度監(jiān)控裝置(31、32)連接到所述風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)(21)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述風(fēng)能設(shè)備(10)工作時(shí)，所述第一溫度監(jiān)控裝置(26、27)和所述第二溫度監(jiān)控裝置(31、32)并行發(fā)揮作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，與所述第二溫度監(jiān)控裝置(31、32)相比，所述第一溫度監(jiān)控裝置(26、27)分配有到更高的溫度極限值。
12.一種用于操作風(fēng)能設(shè)備(10)的方法，所述風(fēng)能設(shè)備(10)具有用于發(fā)出電能的發(fā)電機(jī)(19)且具有變壓器(20)，其中所述變壓器(20)被設(shè)計(jì)成在副邊(29)上接收來(lái)自所述發(fā)電機(jī)(19)的電能并且在原邊(28)上以更高的電壓再輸出所述電能，所述方法具有以下步驟: a.將所述變壓器(20)的原邊(28)上的電壓分接出； b.將所述電壓轉(zhuǎn)化為較低的輔助工作電壓； c.使用所述輔助工作電壓來(lái)操作用于所述變壓器(20)的溫度監(jiān)控裝置(26、27)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備，其具有用于發(fā)出電能的發(fā)電機(jī)(19)和變壓器(20)。變壓器(20)被設(shè)計(jì)用于在副邊(29)接收來(lái)自發(fā)電機(jī)(19)的電能，并且在原邊(28)以更高的電壓輸出所述電能。風(fēng)能設(shè)備還包括用于變壓器(20)的溫度監(jiān)控裝置(26，27)。根據(jù)本發(fā)明，用于溫度監(jiān)控裝置的電壓供應(yīng)從變壓器(20)的原邊(28)供給。因此，溫度監(jiān)控裝置(26、27)與風(fēng)能設(shè)備的控制系統(tǒng)(21)獨(dú)立。根據(jù)本發(fā)明的溫度監(jiān)控裝置(26、27)減少變壓器(20)過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明還涉及一種用于操作該風(fēng)能設(shè)備的方法。
文檔編號(hào)F03D9/00GK103210213SQ201180047642
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者比約恩·馬岑, 拉爾斯·尼特曼, 讓·布特格爾, 塞巴斯蒂安·施魯里克 申請(qǐng)人:再生動(dòng)力系統(tǒng)歐洲股份公司