包括结合风轮机选择地提供电弧闪光保护的断路器的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及风力涡轮机，并且特别地涉及包括适配为结合风力涡轮机选择性地提供电弧闪光保护的断路器的装置。
【背景技术】
[0002]风力涡轮机使用自然可用的风能以环境友好的方式发电。实用级(utilitygrade)风力涡轮机(例如，设计为向公用电网提供电功率的风力涡轮机)当连接到电网时可能生成实质高等级的电弧闪光危害。电弧闪光危害(目前由标题为“Electrical Safetyin the Workplace (NFPA 70E) ”的标准定义)指代“与由电弧引起的能量的可能释放相关联的危险情况”。
[0003]电弧可以生成实质高温并且创建压力波(与爆炸没有什么不同)，除了排出热、电离气体之外还引起金属颗粒、设备部件和其他松散项从电弧闪光区域排出。如果人类存在于这种电弧闪光危害附近，则可能产生身体伤害或者更糟的情况。适用的政府规程以及适用的电法规规定设计为保护在这种电弧闪光区域作业的人员的警告、标记和个人防护用品(PPE)，诸如服装、眼镜、手套等。然而，对于互连到电网的电设备，电弧闪光等级可以超过由这种PPE提供的保护的最大等级多倍。鉴于前述考虑，需要对于风力涡轮机的环境中的电弧闪光保护的、有成本效益的和可靠的解决方案。公开的实施例被认为成功地解决至少这种需要。
【附图说明】
[0004]鉴于附图在下面的描述中解释本发明，附图示出:
[0005]图1是可以从体现本发明的各方面的装置获益的风力涡轮机的示意表示。
[0006]图2是包括电弧闪光保护模式和正常保护模式的公开的断路器的示意表示。
[0007]图3是连接到集电器系统(collector system)的多个风力祸轮机的示意表示，其中，这种风力涡轮机可以从体现本发明的各方面的相应装置单独获益。
【具体实施方式】
[0008]本发明人已经聪明地认识到，某些结合风力涡轮机的减轻电弧闪光危害的已知技术可以实质上繁琐和/或成本高。例如，通过断开连接给定风力涡轮机到电网的升压变压器去除到电力网的电路连接能够引起各种不利。首先，断开这种升压变压器可能实质上繁重，这是因为这种变压器一般仅在其高压侧上可断开(如可能在一个示例中涉及接近34.5kV的电压电平)，这反过来要求涉及适合地有资格服务于承载这种电压电平的电设备的技术人员。第二，这种变压器的断开也可能引起断开与给定涡轮机相关联的集电器系统(在一个示例应用中，集电器系统可以包括多达15个风力涡轮机的馈电串)。也就是说，风力涡轮机的整个串可以临时停止使用，这能够有害地影响风力发电厂的发电能力。
[0009]鉴于这种认识，本发明人提出创新的装置，其包括有成本效益的和可靠的设备，诸如适配为结合给定风力涡轮机选择性地提供电弧闪光保护的断路器之类，以使得人员可以(在减少暴露给电弧闪光能量的情况下)执行维修操作，如可以涉及可以在风力涡轮机的塔架的相对紧密的间隔之内安排的电面板和/或电设备的维修。
[0010]在下面的详细描述中，阐述各种特定细节，以提供这种实施例的完全理解。然而，本领域的技术人员将理解本发明的实施例可以在不需要这些特定细节的情况下实践，本发明不限于描绘的实施例，并且本发明可以以各种替代实施例实践。在其他实例中，没有详细描述本领域的技术人员将容易理解的方法、过程和部件，以避免不必要的和繁琐的说明。
[0011]另外，各种操作可以被描述为以有助于理解本发明的实施例的方式执行的多个分立步骤。然而，描述的顺序不应该被解释为意味着这些操作需要以它们呈现的顺序执行，也不应该被解释为它们甚至依赖于顺序，除非另外这样描述。此外，短语“在一个实施例中”的重复使用没有必要指代相同的实施例，虽然它可能是。最后，本申请中使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等意图为同义，除非另外指示。
[0012]图1是可以从体现本发明的各方面的装置受益的风力涡轮机10的示意表示。风力涡轮机10包括配置为生成交流电(AC)功率输出的风力涡轮机发电机12。诸如本地升压变压器之类的变压器14具有耦合至诸如风力发电厂50(图3)中的集电器系统60之类的负载的高压侧16。如下面将更详细描述，断路器18适配为结合风力涡轮机10选择性地提供电弧闪光保护功能。在非限制性实施例中，可以通过减少风力涡轮机可得到的电弧闪光能量的量的方式实现该保护。
[0013]在一个非限制性实施例中，断路器18布置为当检测到故障条件时提供在风力涡轮机发电机12和变压器14的低压侧20之间的电路中断。在一个非限制性实施例中，如图2中图示，断路器18包括正常保护模式22和电弧闪光保护模式24。例如，响应于感测到的条件，可以自动设置多个模式中的相应模式，以使得断路器18的操作机构26可以根据设置的模式的保护功能执行电路中断。
[0014]在一个非限制性实施例中，可以配置电弧闪光保护模式24，以使得断路器18可以在相对更快的时间间隔上中断短路电流。在一个非限制性示例中，电弧闪光保护模式24可以包括接近半个循环或者更少的清除时间。通过比较，在一个非限制性示例中与正常保护模式22相关联的清除时间范围可以从接近八个循环到接近十个循环。如本领域的技术人员将认识，因为在给定距离，电弧闪光能量是故障电流的平方和电弧持续时间(即，时间)的乘积的函数，所以适当减少电弧持续时间可以减小电弧闪光能量至PPE安全适应的等级。
[0015]在一个非限制性实施例中，至少一个传感器30耦合至断路器18的自动化模式选择器32，该自动化模式选择器32用于自动地响应于感测到的条件设置电弧闪光保护模式或者正常保护模式。也就是，可以在适当情况或者条件期间自动选择电弧闪光保护模式或者正常保护模式。
[0016]下面的描述提供感测布置和/或感测模态的各种非限制性示例，其可以单独利用或者组合利用，以感测用于自动设置电弧闪光保护模式或者正常保护模式的各种非限制性示例条件。传感器30可以被配置为感测AC功率输出是否正由风力涡轮机发电机20生成，以使得例如当涡轮机发电机12没有正生成功率时，自动设置电弧闪光保护模式24。相反地，当风力涡轮机发电机12重新开始发电时，断路器18可以自动地回复正常保护模式22。传感器30可以配置为感测提供对风力涡轮机10的塔架34的访问的门33的条件。传感器30可以配置为感测指示访问或者接近风力涡轮机10的可用电面板36的条件。传感器30可以配置为感测在风力涡轮机10的预定区域(例如，边界区域)中人类的存在。不受限制地，传感器30可以包括电传感器、光传感器、超声传感器、运动传感器和这样的传感器的两个或者更多的组合。
[0017]在一个非限制性实施例中，断路器18还可以包括适配为超驰(override)自动化模式选择器32的操作的手动模式选择器40。例如，一个或者多个键开关(由箭头42示意表示)可以用以超驰自动化模式选择器32，并且手动设置电弧闪光保护模式或者正常保护模式。例如，可以