[发明专利]含有电缆环的风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，其至少含有机舱，该机舱通过偏航轴承安装在大致垂直的塔架顶端，其中，该偏航轴承能够使该机舱相对于该塔架转动，该风力涡轮机还具有多条电缆，例如电力电缆，该电缆自该机舱向下延伸至该塔架内，其中，该电缆设于电缆环结构中，该电缆环结构包括多个电缆分隔装置，该电缆分隔装置包括多个指状物，该指状物沿大致的径向方向，自该电缆分隔装置的第一位置/直径延伸至外圆周/第二直径，从而在指状物之间形成多个间隙，电缆分隔装置上的指状物自中央部的圆周向外延伸。

背景技术

众所周知，可将电缆连接至现代风力涡轮机中机舱内的，例如发电机、转换器或其他电力设备上。这些电缆通常在塔架的内部延伸，从机舱延伸向塔架的底部。由于机舱必须相对于塔架作偏振运动，也称为偏航运动，所以，这些电缆也必须能够承受一些扭力和/或拉力。通过将电缆设置在塔架中央，可以将电缆中的拉力降至最小，而扭力则成为最重要的问题。由于电缆倾向于扭曲为螺旋状，而螺旋状的扭曲电缆与笔直的电缆相比，需要多一点的长度，这会在电缆中产生一定的拉力，所以电缆通常沿着某种环或框架的圆周布置。

为了克服需要额外长度的问题，惯常的做法是在悬挂电缆的底部使用电缆环。该电缆环由超长电缆简单组成，该电缆大致松散地悬挂，以补偿电缆束的扭转。

电缆通常悬挂于所谓的电缆套中，该电缆套是机舱中的主要结构，并位于前述塔架的中央。电缆套为安装在电缆上或电缆周围的固定物，并设有孔眼，电缆可悬挂在这些孔眼中。

电缆环组通常设计为可承受±720度的扭转。如果电缆的扭转超过限度，风力涡轮机将会停止，机舱将会旋转至例如0度的位置，从而反扭电缆。在现代风力涡轮机中，该功能通常被编程进入总控制系统，并且不需要额外人力即可执行。

上述解决方案可从WO 2010/105852 A2得知。多条电缆从机舱的主结构中悬挂出来。电缆位于塔架中央，并以小束方式设于多个圆环的内侧以及外圆周上。通过常见的固定电缆的设备，将电缆固定至所述多个环，也就是，电缆固定设置到所述圆环。最低的环以悬挂的方式设置，当电缆扭转和反扭时，这种设置方式允许该环上下移动，但该环与电缆固定，一同转动。

由于电缆固定在所述环上，当电缆扭转时，电缆的圆环下面和圆环上面将会有弯曲，随着时间的推移，这将损坏电缆，并不得不对其进行更换，导致停转时间和成本增加。

WO 2010/108538 A1还公开了用于处理风力涡轮机塔架中的电缆的解决方案，然而，其原理并不相同，电缆安装在多个平板内，最低的平板设置为可对抗转动及上下运动。因此，电缆将在所述平板的通孔中滑进滑出，这很快就会磨损围绕电缆中导体的绝缘层。该问题在某种程度上是因配备带通孔的平板而产生，其中，这些通孔的边缘圆滑，但由于各条电缆扭转，被推向这些边缘，从而，电缆被磨损及损坏，这样，就会出现短路的情况。WO 2010/108538A1所公开的该解决方案的另一个缺点为，必须通过引导每条电缆通过平板中的多个通孔，而从底部向上安装或从顶部向下安装电缆。该过程既麻烦又费时，而且昂贵。

WO 2010/108538所公开的技术方案的另一个问题是消除电缆散发的热，由于电缆以小束的方式设置，在小直径范围内彼此靠得很近。之所以设置小直径的平板，相信是为了试图把电缆在扭转时上下移动的距离减到最短。平板或环的直径小，电缆的移动也小，反之亦然。环或板的小直径也会引致电缆的变形以及对电缆的压力，而且，直径越小，变形和压力更大。此外，直径越小，电缆束会更紧密靠近，通过对流而散发的热量也会随之减少。

CN 202004388U公开了一种用于风力涡轮机的圆形电缆分隔装置，其具有多个指状物，所述指状物沿半径方向从中央部的圆周延伸至所述分隔装置的外部圆周。所述多个指状物之间具有用于容纳电缆的间隙。所述指状物的长度小于电缆直径，电缆通过卡箍固定于间隙内，卡箍将电缆压紧并保持在受压位置。此外，电缆与电缆分隔装置相接触的表面具有尖锐的边缘，扭转时一组电缆使直径最小化，以形成沙漏的形状，从而破坏电缆的绝缘层并最终使其坏掉。此外，当将电缆固定至电缆分隔装置时，电缆会在电缆分隔装置的两侧发生弯曲，随着时间的推移这也会使电缆受到破坏。

CN 201568227U公开了一种类似的电缆分隔装置，其包括用于将电缆固定于原位的指状物。该技术方案也具有上述磨损和弯曲的缺点。此外，该技术方案必须采用一片片地安装，以将电缆设在指状物之间。更进一步，位于最外层圆周上的指状物的厚度小于电缆直径，且电缆既不能保持也不能固定在指状物之间。