一种风电机组接触器和风电场的制作方法

1.本发明涉及接触器技术领域，特别涉及一种风电机组接触器和风电场。


背景技术：

2.随着海上风力发电朝着深远海、大规模、风电机组大型化方向发展，且为实现海上风电开发的平价化，风电机组的技术创新日渐迫切。
3.随着风电机组技术的创新，现有的断路器已无法满足海上风电场的大电流保护要求。另外，因为风的不稳定特性，风电机组需要频繁切入切出，特别是在低风速时，断路器需要频繁动作，但现有的断路器的额定电流短路开断次数仅为10000次，其电气操作次数较少，使用寿命较短，相对于风电机组的25年设计寿命来说，使用过程中需要多次更换断路器，严重影响风电场的发电量和建设维护成本。
4.因此，如何满足海上风电场的大电流保护要求，同时避免影响海上风电场的发电量和建设维护成本成为本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种风电机组接触器和风电场，以满足海上风电场的大电流保护要求，同时避免影响海上风电场的发电量和建设维护成本。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种风电机组接触器，包括：高压接触器和高压断路器；其中，
8.所述高压断路器与所述高压接触器并联连接，设置于所述风电机组接触器的输入端和输出端之间；
9.所述高压接触器用于在所述风电机组接触器的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作；
10.所述高压断路器用于在所述风电机组稳定并网时受控动作。
11.可选的，还包括：不锈钢气室；
12.所述风电机组接触器中的各器件，均设置于所述不锈钢气室内。
13.可选的，所述不锈钢气室内填充有六氟化硫气体。
14.可选的，还包括：三工位负荷开关；
15.所述三工位负荷开关，一侧连接所述风电机组接触器的输入端，另一侧连接所述高压接触器或者所述高压断路器；
16.所述三工位负荷开关处于第一工位时，所述高压接触器与所述风电机组接触器的输入端相连接；
17.所述三工位负荷开关处于第二工位时，所述高压断路器与所述风电机组接触器的输入端相连接；
18.所述三工位负荷开关处于第三工位时，所述高压断路器和所述高压接触器均处于
切出状态。
19.可选的，还包括：第一开关和第二开关；
20.所述第一开关闭合时，所述高压接触器与所述风电机组接触器的输入端相连接；
21.所述第二开关闭合时，所述高压断路器与所述风电机组接触器的输入端相连接。
22.可选的，还包括：两工位负荷开关，和/或，接地负荷开关；
23.所述两工位负荷开关，一侧连接所述风电机组接触器的输入端，另一侧连接所述高压接触器和所述高压断路器所在的并联支路；
24.所述两工位负荷开关处于第一工位时，所述并联支路与所述风电机组接触器的输入端相连接；
25.所述两工位负荷开关处于第二工位时，所述并联支路处于切出状态；
26.所述接地负荷开关的一端，与所述风电机组接触器的输入端相连接；
27.所述接地负荷开关的另一端接地。
28.可选的，所述高压断路器的额定电压为40.5kv或72.5kv。
29.本发明第二方面还提供了一种风电场，包括：控制器、风电机组、升压变压器和如上述任一实施例所述的风电机组接触器；其中，
30.所述风电机组与所述升压变压器的一次侧相连接；
31.所述升压变压器的二次侧，与所述风电机组接触器的输入端相连接；
32.所述风电机组接触器的输出端与电网相连接；
33.所述风电机组和所述风电机组接触器，均受控于所述控制器。
34.可选的，所述风电机组接触器的输出端通过交流电缆或海缆与所述电网相连接。
35.可选的，所述升压变压器和所述风电机组接触器，平层或分层，布置于所述风电机组的下端塔筒内平台上。
36.本发明提供的风电机组接触器，将高压接触器与高压断路器并联连接后，设置于风电机组接触器的输入端和输出端之间，其高压接触器用于在风电机组接触器的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作，满足了风电场的高操作次数要求，进而提高了风电场的发电量，降低了风电场的建设维护成本；同时，其高压断路器用于在风电机组稳定并网时受控动作，以满足风电场的大电流保护要求，提高了风电场的安全性和可靠性。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例提供的风电机组接触器的结构示意图；
39.图2为本发明实施例提供的风电机组接触器的另一结构示意图；
40.图3至图5为本发明实施例提供的风电机组接触器的另外三种结构示意图；
41.图6为本发明实施例提供的风电场的结构示意图；
42.图7为本发明实施例提供的风电场的具体结构示意图；
43.图8为本发明实施例提供的升压变压器和风电机组接触器平层布置示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.本发明提供了一种风电机组接触器，以满足海上风电场的大电流保护要求，同时避免影响海上风电场的发电量和建设维护成本。
47.该风电机组接触器如图1所示，包括：高压接触器km和高压断路器qm；其中，高压断路器qm与高压接触器km并联连接，设置于风电机组接触器10的输入端和输出端之间。
48.其中，风电机组接触器10输入端所接风电机组频繁并网时，高压接触器km受控动作，以使风电机组与电网之间的回路导通或关断；在风电机组稳定并网时，高压断路器qm受控动作，以使风电机组与电网之间的回路导通或关断。
49.实际应用中，高压断路器qm的额定电压可以为40.5kv，也可以为72.5kv，此处不作具体限定，视其实际应用环境而定即可，均在本技术保护范围内。
50.本实施例提供的风电机组接触器10，将高压接触器km与高压断路器qm并联连接后，设置于风电机组接触器10的输入端和输出端之间，其高压接触器km用于在风电机组接触器10的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作，满足了风电场的高操作次数要求，进而提高了风电场的发电量，降低了风电场的建设维护成本；同时，其高压断路器qm用于在风电机组稳定并网时受控动作，以满足风电场的大电流保护要求，提高了风电场的安全性和可靠性。
51.在上一实施例的基础之上，如图2所示，该风电机组接触器10还包括：不锈钢气室01；风电机组接触器10中的各器件，均设置于不锈钢气室01内。
52.实际应用中，可采用六氟化硫气体作为绝缘和开断介质的开关设备，封装在焊接的不锈钢气室01内组成一个密封系统，该开关设备体积小重量轻，且经试验检测该密封系统的使用寿命高于30年，每年的泄漏率小于0.1％，进一步提高了风电机组接触器10的安全性和可靠性。
53.本实施例提供的风电机组接触器10，通过将风电机组接触器10中的各器件，设置于不锈钢气室01内，以将各器件完全密封，与外界隔绝，避免了各器件受外部环境变化的影响，在确保了人员安全的同时，提高了风电机组接触器10的安全性和可靠性，实现了免维护；且通过将风电机组接触器10中的各器件，密封于填充有六氟化硫气体的不锈钢气室01内，以使各器件不受外部环境变化的影响，在实现了免维护的同时，进一步提高了风电机组接触器10的安全性和可靠性。
54.在上述实施例的基础之上，参见图3，该风电机组接触器10还包括：三工位负荷开关02；其中，三工位负荷开关02一侧连接风电机组接触器10的输入端，另一侧连接高压接触
器km或者高压断路器qm。
55.实际应用中，当三工位负荷开关02处于第一工位时，高压接触器km与风电机组接触器10的输入端相连接；当三工位负荷开关02处于第二工位时，高压断路器qm与风电机组接触器10的输入端相连接；且当三工位负荷开关02处于第三工位时，高压断路器qm和高压接触器km均处于切出状态。
56.具体的，当风速小时，风电机组频繁并网，此时，控制三工位负荷开关02处于第一工位，使高压接触器km与风电机组接触器10的输入端相连接，进而通过该高压接触器km在风电机组接触器10的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作；在风电机组稳定并网时，控制三工位负荷开关02处于第二工位，使高压断路器qm与风电机组接触器10的输入端相连接，进而通过该高压断路器qm在风电机组接触器10的输入端所接风电机组稳定并网时受控动作；且当三工位负荷开关02处于第三工位时，高压断路器qm和高压接触器km均处于切出状态，此时可以避免高压断路器qm和高压接触器km中任一误动作所带来的错误并网连接。
57.或者，该风电机组接触器10还可以如图4(在图2的基础上进行展示)所示，还包括：第一开关k1和第二开关k2；其中，当第一开关k1闭合时，高压接触器km与风电机组接触器10的输入端相连接；当第二开关k2闭合时，高压断路器qm与风电机组接触器10的输入端相连接。
58.具体的，当风速小时，风电机组频繁并网，此时，控制第一开关k1闭合，使高压接触器km与风电机组接触器10的输入端相连接，进而通过该高压接触器km在风电机组接触器10的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作；在风电机组稳定并网时，控制第二开关k2闭合，使高压断路器qm与风电机组接触器10的输入端相连接，进而通过该高压断路器qm在风电机组接触器10的输入端所接风电机组稳定并网时受控动作；且当第一开关k1和第二开关k2均断开时，高压断路器qm和高压接触器km均处于切出状态，此时可以避免高压断路器qm和高压接触器km中任一误动作所带来的错误并网连接。
59.本实施例提供的风电机组接触器10，通过将三工位负荷开关02的一侧与风电机组接触器10的输入端相连接，并将三工位负荷开关02的另一侧与高压接触器km或者高压断路器qm相连接，以在风电机组频繁并网时，通过控制三工位负荷开关02，将高压接触器km，接入风电机组与电网之间的回路中，通过该高压接触器km在风电机组接触器10的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作，满足了风电场的高操作次数要求，进而提高了风电场的发电量，降低了风电场的建设维护成本；且当风电机组稳定并网时，通过控制三工位负荷开关02，将高压断路器qm，接入风电机组与电网之间的回路中，通过该高压断路器qm在风电机组接触器10的输入端所接风电机组稳定并网时受控动作，满足了风电场的大电流保护要求，提高了风电场的安全性和可靠性。
60.在上述实施例的基础之上，可选的，参见图5(在图3的基础上进行展示)，该风电机组接触器10还可以进一步包括：两工位负荷开关k3，和/或，接地负荷开关k4；其中，两工位负荷开关k3一侧连接风电机组接触器10的输入端，另一侧连接高压接触器km和高压断路器qm所在的并联支路；当两工位负荷开关k3处于第一工位时，其并联支路与风电机组接触器10的输入端相连接；且当两工位负荷开关k3处于第二工位时，其并联支路处于切出状态；接地负荷开关k4的一端，与风电机组接触器10的输入端相连接，且接地负荷开关k4的另一端接地。
61.实际应用中，当两工位负荷开关k3处于第一工位，且三工位负荷开关02处于第一工位时，高压接触器km与风电机组接触器10的输入端相连接，此时接地负荷开关k4断开，风电机组接触器10的输入端不接地；当两工位负荷开关k3处于第一工位，且三工位负荷开关02处于第二工位时，高压断路器qm与风电机组接触器10的输入端相连接，此时接地负荷开关k4断开，风电机组接触器10的输入端不接地；当两工位负荷开关k3处于第二工位时，高压接触器km所在支路和高压断路器qm所在支路，均处于切出状态，此时接地负荷开关k4闭合，风电机组接触器10的输入端接地。
62.本实施例提供的风电机组接触器10，通过采用两工位负荷开关k3，控制高压接触器km所在支路和高压断路器qm所在支路的切入和切出，并将接地负荷开关k4，设置于风电机组接触器10的输入端与地之间，提高了风电机组接触器10的安全性和可靠性。
63.本发明另一实施例还提供了一种风电场，如图6所示，包括：控制器(图中并未进行展示)、风电机组30、升压变压器20和上述任一实施例所述的风电机组接触器10；其中：
64.风电机组30与升压变压器20的一次侧相连接，升压变压器20的二次侧，与风电机组接触器10的输入端相连接，风电机组接触器10的输出端与电网相连接，且风电机组30和风电机组接触器10，均受控于控制器。
65.值得说明的是，风电机组接触器10的输出端，可以通过35kv或66kv交流电缆与电网相连接，也可以通过35kv或66kv的海缆与电网相连接，此处不作具体限定，视其实际应用环境而定即可，均在本技术保护范围内。
66.参见图7或图8，叶片1通过轮毂2与机舱3进行连接，机舱3的输出端通过电缆4与升压变压器20的一次侧相连接，升压变压器20的二次侧，通过电缆5与风电机组接触器10的输入端相连接，风电机组接触器10的输出端通过线缆8与电网相连接，其中线缆8可以为35kv或66kv的交流电缆，也可以为35kv或66kv的海缆，且7为海平面或陆平面。实际应用中，风电机组接触器10可放置在风电机组30下端的塔筒内平台6上，且升压变压器20和风电机组接触器10，可以分层布置于风电机组30的下端塔筒内平台6上(未进行图示)，或者，也可以如图7和图8所示，两者平层布置于风电机组30的下端塔筒内平台6上；实际应用中并不仅限于此，视其具体应用环境而定即可，均在本技术保护范围内。
67.本实施例提供的风电场，通过采用如上述任一实施例所述的风电机组接触器10，以在风电机组30频繁并网时，控制风电机组接触器10中的高压接触器km动作，满足了风电场的高操作次数要求，提高了风电场的发电量，降低了风电场的建设维护成本；同时，在风电机组30稳定并网时，控制风电机组接触器10中的高压断路器qm动作，满足了风电场的大电流保护要求，提高了风电场的安全性和可靠性，实现了大型化风电机组的保护功能。
68.本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
69.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
70.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种风电机组接触器，其特征在于，包括：高压接触器和高压断路器；其中，所述高压断路器与所述高压接触器并联连接，设置于所述风电机组接触器的输入端和输出端之间；所述高压接触器用于在所述风电机组接触器的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作；所述高压断路器用于在所述风电机组稳定并网时受控动作。2.根据权利要求1所述的风电机组接触器，其特征在于，还包括：不锈钢气室；所述风电机组接触器中的各器件，均设置于所述不锈钢气室内。3.根据权利要求2所述的风电机组接触器，其特征在于，所述不锈钢气室内填充有六氟化硫气体。4.根据权利要求1所述的风电机组接触器，其特征在于，还包括：三工位负荷开关；所述三工位负荷开关，一侧连接所述风电机组接触器的输入端，另一侧连接所述高压接触器或者所述高压断路器；所述三工位负荷开关处于第一工位时，所述高压接触器与所述风电机组接触器的输入端相连接；所述三工位负荷开关处于第二工位时，所述高压断路器与所述风电机组接触器的输入端相连接；所述三工位负荷开关处于第三工位时，所述高压断路器和所述高压接触器均处于切出状态。5.根据权利要求1所述的风电机组接触器，其特征在于，还包括：第一开关和第二开关；所述第一开关闭合时，所述高压接触器与所述风电机组接触器的输入端相连接；所述第二开关闭合时，所述高压断路器与所述风电机组接触器的输入端相连接。6.根据权利要求1至5任一项所述的风电机组接触器，其特征在于，还包括：两工位负荷开关，和/或，接地负荷开关；所述两工位负荷开关，一侧连接所述风电机组接触器的输入端，另一侧连接所述高压接触器和所述高压断路器所在的并联支路；所述两工位负荷开关处于第一工位时，所述并联支路与所述风电机组接触器的输入端相连接；所述两工位负荷开关处于第二工位时，所述并联支路处于切出状态；所述接地负荷开关的一端，与所述风电机组接触器的输入端相连接；所述接地负荷开关的另一端接地。7.根据权利要求1至5任一项所述的风电机组接触器，其特征在于，所述高压断路器的额定电压为40.5kv或72.5kv。8.一种风电场，其特征在于，包括：控制器、风电机组、升压变压器和如权利要求1至7任一项所述的风电机组接触器；其中，所述风电机组与所述升压变压器的一次侧相连接；所述升压变压器的二次侧，与所述风电机组接触器的输入端相连接；所述风电机组接触器的输出端与电网相连接；所述风电机组和所述风电机组接触器，均受控于所述控制器。
9.根据权利要求8所述的风电场，其特征在于，所述风电机组接触器的输出端通过交流电缆或海缆与所述电网相连接。10.根据权利要求8或9任一项所述的风电场，其特征在于，所述升压变压器和所述风电机组接触器，平层或分层，布置于所述风电机组的下端塔筒内平台上。

技术总结
本发明提供一种风电机组接触器和风电场，该风电机组接触器将高压接触器与高压断路器并联连接后，设置于风电机组接触器的输入端和输出端之间，其高压接触器用于在风电机组接触器的输入端所接风电机组频繁并网时受控动作，满足了风电场的高操作次数要求，进而提高了风电场的发电量，降低了风电场的建设维护成本；同时，其高压断路器用于在风电机组稳定并网时受控动作，以满足风电场的大电流保护要求，提高了风电场的安全性和可靠性。高了风电场的安全性和可靠性。高了风电场的安全性和可靠性。


技术研发人员：芮守娟 王小合 张清涛 赵书华 余刚 王峰 周升明 陈鹏 胡春雁 于嘉 陈冲
受保护的技术使用者：华电重工股份有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/9/6