一种海上风力发电机组的变电站系统的制作方法

本实用新型涉及一种海上风力发电机组的变电站系统。

背景技术：

近年来我国沿海的风力发电场从沿岸逐步进入潮间带，再发展到了近海和远海。在陆上风场，由于场地不受限制，风力发电机组用于接入风场集电线路的变压器和开关柜可以采用箱式变电站的型式布置在塔筒外的地基上。而海上风力发电机组立于海面的桩基成本高，无法做大，所以风力发电机组的变压器和开关柜就无法布置于桩基平台上。同时，海上气候条件极为恶劣，湿度高、盐雾腐蚀严重，对变压器和开关柜的安全运行造成威胁。所以目前海上风力发电机组都将变压器和开关柜布置在塔筒内部。

对于变压器和开关柜在塔筒内部的布置方式，目前有以下几种：

1、将开关柜与其它需要人员操作的柜体布置于塔筒入口平台，然后将巨大的变压器布置于入口平台的下层平台，以便于人员进入塔筒后，无须使用爬梯上下平台，即可进行操作。

2、将变压器和开关柜都布置于入口平台的下一层。

3、将开关柜布置与入口平台的下一层，将变压器布置于入口平台下的第二层。

对于变压器的冷却方式，目前有以下几种：

1、敞开式的干式变压器直接采用塔筒内部空气对自身进行冷却。

2、水冷变压器采用冷却液对变压器自身进行冷却，然后水循环到塔筒外部，利用外置散热器与塔筒外空气进行热交换。

风力发电机组塔筒的内部空间狭小，容纳空间有限，然而变压器和开关柜都是大型电气设备。变压器的体积和重量与其容量成正比，大功率风力发电机组必需配置大容量的变压器，故变压器的体积无法减小。开关柜的体积受到电压等级和配置的影响，开关柜的电压等级则必需根据风场集电线路的电压等级来选型，目前国内海上风场的集电线路的标称电压都是35kV，电压等级越高，开关柜内部的绝缘距离也必需越大，于是开关柜体积也会增大。海上风场的集电线路的海缆终端都接入开关柜，这就要求开关柜必需配置多个单元柜体，用来接入这些海缆，这也会使开关柜体积增大。

受制于以上技术难点，目前同类产品的布置方式都存在以下一个或多个问题：

1、占用空间大。变压器和开关柜各占用一个平台，外置散热器也需要占用一块塔筒外的平台。

2、冷却效果差。变压器在狭小封闭的塔筒空间中无法有效散热，水冷变压器的外置散热器的冷却效果极易受到飞禽和毛絮等外物的影响。

3、防潮防腐效果差。塔筒中湿气和盐雾沉降在塔底，容易对变压器进行腐蚀。如果湿气和盐雾附着在变压器线圈和引出线上，容易导致放电短路，威胁变压器运行安全。

4、人员操作不方便，同时存在安全隐患。要操作开关柜，人员必需通过爬梯进入下一层。如果敞开式的干式变压器在投运时发生爆燃，会对周围空间的作业人员产生危害。

技术实现要素：

本实用新型提供一种海上风力发电机组的变电站系统，压缩了占用空间，节省了成本，既便于人员操作，又保证了运行人员的安全，将海上的潮湿盐雾空气与塔筒内部空气完全隔离，保证了冷却效果的同时还保护了塔筒内电气设备免于盐雾危害，保证了变压器在海上气候条件下安全稳定运行。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种海上风力发电机组的变电站系统，该变电站系统设置在风力发电机组塔筒内部，具体包含：

防爆箱，其设置在塔筒平台上，该防爆箱为密封设置；

变压器，其设置在防爆箱内；该变压器为风冷油浸式变压器，或水冷干式变压器；

开关柜，其设置在塔筒平台上，位于防爆箱侧面；

冷却系统，其设置在塔筒内，位于防爆箱和塔筒入口之间，该冷却系统为隔离风冷通道，该风冷通道的进口和出口分别穿过塔筒壁与塔筒外部连通。

所述的防爆箱采用钢板弯折一次成型。

所述的防爆箱上设置有变压器进线口和变压器出线口，并在变压器进线口和变压器出线口上设置电缆密封组件，防爆箱底部的集油槽对防爆箱底部进行密封，防止绝缘油泄漏。

所述的冷却系统包含：

密封风道，其包含上风道和下风道，所述的风道上风道的入口穿过塔筒壁与塔筒外部连通，下风道的出口穿过塔筒壁与塔筒外部连通；

散热片，其设置在风道内，与变压器的冷却系统管路连接，变压器产生的热量循环进入散热片；

风扇，其设置在上风道内，与散热片相邻设置。

所述的上风道的入口处和下风道的出口处设置有过滤网。

本实用新型还提供一种海上风力发电机组的变电站系统，该变电站系统设置在风力发电机组塔筒内部，具体包含：

防爆箱，其设置在塔筒平台上，该防爆箱为密封设置；

变压器，其设置在防爆箱内；该变压器为自冷油浸式变压器，或风冷干式变压器；

开关柜，其设置在塔筒平台上，位于防爆箱侧面；

冷却系统，其设置在塔筒内，与防爆箱连接，该冷却系统为隔离风冷通道，该风冷通道的进口和出口分别穿过塔筒壁与塔筒外部连通。

所述的防爆箱采用钢板弯折一次成型。

所述的防爆箱上设置有变压器进线口和变压器出线口，并在变压器进线口和变压器出线口上设置电缆密封组件，防爆箱底部的集油槽对防爆箱底部进行密封，防止绝缘油泄漏。

所述的冷却系统包含：

密封风道，其包含上风道和下风道，所述的风道上风道的入口穿过塔筒壁与塔筒外部连通，下风道的出口穿过塔筒壁与塔筒外部连通；

风扇，其设置在上风道内，与防爆箱相邻设置；

盐雾过滤器，其设置在上风道内。

所述的上风道的入口处和下风道的出口处设置有过滤网。

本实用新型仅仅占用一个塔筒平台来实现变压器和开关柜的布置，同时将变压器、开关柜和冷却系统集成在一起，最大限度地压缩了占用空间，节省了成本，既便于人员操作，又保证了运行人员的安全，本实用新型还充分考虑了变压器的防潮防腐和安全运行问题，冷却系统将海上的潮湿盐雾空气与塔筒内部空气完全隔离，保证了冷却效果的同时还保护了塔筒内电气设备免于盐雾危害，保证了变压器在海上气候条件下安全稳定运行。

附图说明

图1和图2是本实用新型提供的一种海上风力发电机组的变电站系统的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1和图2，具体说明本实用新型的较佳实施例。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种海上风力发电机组的变电站系统，其设置在风力发电机组塔筒内部，具体包含：

防爆箱1，其设置在塔筒平台5上，该防爆箱1为密封设置；

变压器2，其设置在防爆箱1内；本实施例中，该变压器采用油浸式变压器，冷却方式为强迫油循环风冷；

开关柜3，其设置在塔筒平台5上，位于防爆箱1侧面；

冷却系统4，其设置在塔筒内，位于防爆箱1和塔筒入口之间，该冷却系统为隔离风冷通道，该风冷通道的进口和出口分别穿过塔筒壁与塔筒外部连通。

风力发电机组的变压器2和开关柜3内置在塔筒里，并且集中布置在塔筒平台5的中部，占用空间小，塔筒平台5四周的空间便于操作人员进出塔筒进行操作和维护设备。开关柜3布置在防爆箱1的侧面，背靠防爆箱1，这样可以最大限度利用空间，并且开关柜3正面留有足够的人员操作维护空间。

所述的防爆箱1采用钢板弯折一次成型（钢板的厚度为3mm，部分需要加强的位置是5mm），该防爆箱1上设置有变压器进线口101和变压器出线口102，并在变压器进线口101和变压器出线口102上设置电缆密封组件，设置在塔筒平台5上的集油槽103对防爆箱底部进行密封，防止油浸式变压器的绝缘油泄漏进入海洋造成污染，针对油浸式变压器，必须配备集油槽。

将变压器2设置在密封的防爆箱1中，可以阻挡沉降在塔底的湿气和盐雾，同时在变压器发生事故爆燃时保护周围作业人员。

所述的冷却系统4包含：

密封风道，其包含上风道403和下风道404，所述的风道上风道403的入口穿过塔筒壁与塔筒外部连通，下风道404的出口穿过塔筒壁与塔筒外部连通，密封的风道将海上的空气与塔筒内部的空气完全隔离；

散热片402，其设置在风道内，与变压器2的油循环冷却系统管路连接，变压器的绝缘油通过油泵循环进入散热片；

风扇401，其设置在上风道403内，与散热片402相邻设置。

本实施例中，所述的冷却系统的风道呈C型管路，上风道403距离塔筒平台5的高度为2米，上风道403的入口穿过塔筒壁与塔筒外部空气联通，下风道404置于塔筒平台5下方0.5米的位置，下风道404的出口同样穿过塔筒壁与塔筒外部空气联通。风扇401从上风道403将塔筒外的空气吸入，对散热片402鼓吹进行冷却，然后将热空气通过下风道404排出到塔筒外。

所述的上风道403的入口处和下风道404的出口处设置有过滤网，用于阻挡外物入侵。

该冷却系统不占用塔筒外平台空间，可以与塔筒内部设备集成在一起，节约了空间。冷却系统将海上的潮湿盐雾空气与塔筒内部空气完全隔离，保证了冷却效果的同时还保护了塔筒内电气设备免于盐雾危害，既无需占用塔筒外的平台，又避免了飞禽和毛絮等外物的影响，过滤网也十分便于维护。

在本实用新型的另一个实施例中，变压器采用水冷干式变压器，冷却方式为循环水冷，水冷干式变压器的水冷系统将变压器空间的热量带走，通过水泵循环进入冷却系统的散热片。

在本实用新型的再一个实施例中，变压器采用自冷油浸式变压器或风冷干式变压器，冷却方式均为风冷，冷却系统4中取消散热片，将冷却系统4的风道直接连接防爆箱1，冷却系统4中的风扇401从上风道403将塔筒外空气直接吹入防爆箱1中，对防爆箱空间进行散热，然后将热空气通过下风道404排出到塔筒外，此外，此时的冷却系统4的上风道403中必须配置盐雾过滤器。

本实用新型提供的海上风力发电机组的变电站系统，仅仅占用一个塔筒平台来实现变压器和开关柜的布置，同时将变压器、开关柜和冷却系统集成在一起，最大限度地压缩了占用空间，节省了成本，既便于人员操作，又保证了运行人员的安全，本实用新型还充分考虑了变压器的防潮防腐和安全运行问题，冷却系统将海上的潮湿盐雾空气与塔筒内部空气完全隔离，保证了冷却效果的同时还保护了塔筒内电气设备免于盐雾危害，保证了变压器在海上气候条件下安全稳定运行。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。