KR20220157889A

KR20220157889A - 풍력 터빈 타워에서의 케이블 안내

Info

Publication number: KR20220157889A
Application number: KR1020220059537A
Authority: KR
Inventors: 올러 루이스 크루사트; 리오넬 반마르케; 팔라우 에두아르드 보쉬
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 레노바블레스 에스빠냐 에스.엘.유.
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2022-11-29
Also published as: CN115370542A; JP2022179376A; EP4092266A1; US20220372957A1

Abstract

본 개시 내용은 요축을 중심으로 나셀을 지지하는 상부 섹션을 포함하는 풍력 터빈용 타워에 관한 것으로, 상기 나셀은 전력 부품 및 상기 전력 부품을 상기 타워의 하부 섹션의 전기 접속 지점에 전기적으로 연결하는 전력 케이블을 포함한다. 전력 케이블은 타워의 실질적으로 중앙 영역을 따라 나셀로부터 제1 높이까지 하향 연장되고, 제1 높이에서 전력 케이블은 전력 케이블 루프를 포함한다. 전력 케이블 루프는 상향 곡선과 하향 곡선을 포함한다. 전력 케이블 루프는 가동 케이블 부분과 고정 케이블 부분을 포함하고, 고정 케이블 부분은 하향 곡선의 적어도 일부를 포함한다. 본 개시 내용은 또한 풍력 터빈 및 풍력 터빈 타워에 케이블을 배치하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

풍력 터빈 타워에서의 케이블 안내{CABLE GUIDING IN WIND TURBINE TOWERS}

본 개시 내용은 풍력 터빈에 관한 것으로, 특히 풍력 터빈 타워 아래로 전력 케이블을 안내하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 개시 내용은 또한 풍력 터빈 타워에 관한 것이다.

현대 풍력 터빈은 일반적으로 전력망에 전기를 공급하는 데 사용된다. 이러한 종류의 풍력 터빈은 일반적으로 타워와 타워 상에 배치된 로터를 포함한다. 일반적으로, 허브와 복수의 블레이드를 포함하는 로터는 블레이드에 대한 바람의 영향으로 회전되도록 설정된다. 상기 회전은 정상적으로 로터 샤프트를 통해 직접 또는 기어박스를 통해 발전기로 전달되는 토크를 생성한다. 이러한 방식으로, 발전기는 전력망에 공급될 수 있는 전기를 생산한다.

풍력 터빈 허브는 나셀(nacelle)의 전방에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 풍력 터빈 허브는 로터 샤프트에 연결될 수 있고, 로터 샤프트는 이후 나셀 내부의 프레임에 배치된 하나 이상의 로터 샤프트 베어링을 사용하여 나셀 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 나셀은 예를 들어, 기어박스(존재하는 경우)와 발전기, 그리고, 풍력 터빈에 따라, 전력 변환기 및 보조 시스템과 같은 추가 구성요소를 내장 및 보호하는 풍력 터빈 타워의 상부에 배치된 하우징이다.

전력 케이블은 나셀 내의 발전기로부터 풍력 터빈 타워를 아래로 전력망까지 전기 에너지를 전달한다. 전력 케이블은 일반적으로 고무 덮개와 같은 보호용의 유연한 덮개로 둘러싸인 구리 와이어 등의 금속 와이어 다발을 포함한다. 풍력 터빈의 전력 케이블은 진동, 굽힘, 비틀림, 마모, 광범위한 온도 및 전자기 간섭을 견딜 것으로 예상된다. 해상 풍력 터빈에서 전력 케이블은 염수 및 해수 공기에도 내성이 있어야 한다.

전력 케이블은 나셀이 전기 에너지를 지속적이고 안정적으로 전달하면서 요동할 수 있도록 해야 한다. 풍향이 변하면, 나셀은 풍향과 정렬되도록 그 배향을 변경한다. 나셀은 반대 방향으로 풀기 전에 최대 3회 이상 완전히 회전할 수 있다. 전력 케이블은 해당 비틀림을 견딜 수 있어야 한다. 비틀림은 또한 전력 케이블의 단축으로 이어진다. 또한, 전력 케이블은 이를 보상하기 위해 추가 길이가 필요하다. 이 추가 길이는 일반적으로 케이블 안장을 통해 제공되며, 다시 말해, 케이블의 일부가 만곡된 구조체 위로 안내된다. 만곡된 구조체는 반원통부로 형성될 수 있다. 전력 케이블은 반원통부의 상부 표면 위로 안내될 수 있다. 반원통부의 반경은 사용되는 케이블에 따라 결정될 수 있다. 케이블의 최소 굽힘 반경이 준수되어야 한다.

케이블의 최소 굽힘 반경은 특히, 케이블의 정격 전력 및 정격 전압에 따라 달라질 수 있다. 케이블의 전기 절연의 정도와 와이어 다발의 직경은 특히 정격 전압에 따라 달라질 수 있다. 유사하게, 케이블의 비틀림 능력은 케이블 구성에 따라 달라질 수 있다.

본 개시 내용의 목적은 비교적 높은 정격 전력을 갖는 대형 풍력 터빈에서 케이블을 안내하는 케이블 구성 및 방법을 제공하는 것이다. 본 개시 내용의 또 다른 목적은 풍력 터빈에서 중전압 또는 고전압 전력 케이블을 안내하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 개시 내용의 일 양태에서, 풍력 터빈용 타워가 제공된다. 타워는 요축(yaw axis)을 중심으로 풍력 터빈의 나셀을 지지하는 상부 섹션을 포함하고, 나셀은 전력 부품 및 해당 전력 부품을 타워의 하부 섹션의 전기 접속 지점에 전기적으로 연결하는 전력 케이블을 포함한다. 전력 케이블은 타워의 실질적으로 중앙인 영역을 따라 나셀로부터 하향 연장되고, 제1 높이에서, 전력 케이블은 전력 케이블 루프를 포함한다. 전력 케이블 루프는 상향 곡선과 하향 곡선을 포함한다. 전력 케이블 루프는 가동 케이블 부분과 고정 케이블 부분을 포함하고, 고정 케이블 부분은 하향 곡선의 적어도 일부를 포함한다.

본 개시 내용 전체에 걸쳐 사용되는 루프는 반대 방향으로 종방향으로 연장되는 후속 부분들을 포함하는 케이블의 세그먼트로 이해될 수 있다. 다시 말해서, 루프는 제1 방향으로 연장되는 케이블 - 케이블은 실질적으로 반대 방향으로 연장되는 부분과 제1 방향으로 다시 연속되는 부분을 포함함 - 에 의해 형성된다. 특히, 본 개시 내용에서, 루프는 하향 부분(나셀로부터 타워 아래의 부분), 후속 상향 부분 및 추가의 후속 하향 부분(또는 반대 방향으로 보면, 상향 부분, 후속 하향 부분 및 추가의 상향 부분)을 포함한다. 케이블 루프는 나셀의 음직임을 흡수하기 위한 느슨함을 제공할 수 있다. 케이블이 방향을 바꾸는 후속 케이블 부분은 만곡될 수 있다. 상향 부분은 상향 곡선을 형성할 수 있고, 상향 부분의 전후의 하향 부분은 함께 하향 곡선을 형성할 수 있다.

이들 후속 케이블 부분들은 360°를 완성하는 곡선을 형성할 수 있다. 케이블 부분들은 실질적으로 원형인 세그먼트를 형성할 수 있지만, 완전한 원을 형성할 필요도 없고 세그먼트가 원형일 필요도 없다.

이 양태에 따르면, 풍력 터빈용 타워는 증가된 최소 굽힘 반경의 케이블을 수용할 수 있는 전력 케이블 구성을 포함한다. 케이블 루프는 부분적으로 이동 가능하고 부분적으로 고정되며, 케이블 루프의 일부는 고정된 케이블 부분에 의해 형성되기 때문에, 느슨함을 제공하도록 구성되고 움직임을 흡수할 수 있는 가동 부분은 하향, 상향 및 추가의 하향으로부터 완전한 루프를 형성할 필요가 없다. 따라서, 전력 케이블 루프의 반경이 증가될 수 있다. 따라서, 충분한 정격 전력 및 정격 전압(및 관련 비틀림 능력)을 갖는 케이블 구성이 허용 가능한 직경의 타워의 섹션 내에 제공될 수 있다.

추가 양태에서, 풍력 터빈에서 전력 케이블을 안내하는 방법이 제공된다. 방법은 전력 케이블을 풍력 터빈의 나셀 내에 있는 전력 부품에 연결하는 단계 및 전력 케이블이 나셀로부터 타워의 중앙 영역을 따라 제1 높이까지 실질적으로 수직 하향으로 연장되도록 나셀의 바닥의 중앙 영역을 통해 전력 케이블을 배치하는 단계를 포함한다. 방법은 타워의 중앙 영역으로부터 제1 높이 근처의 타워의 내벽으로 전력 케이블을 유도시키는 단계와 실질적으로 수직인 루프를 형성하도록 타워의 내벽에 전력 케이블을 부착하는 단계를 더 포함한다.

추가 양태에서, 풍력 터빈은 복수의 로터 블레이드를 포함하는 풍력 터빈 로터, 전력을 생성하기 위해 풍력 터빈 로터에 작동적으로 결합된 발전기, 발전기에 의해 생성된 전력을 미리 정해놓은 주파수 및 전압의 변환된 AC 전력으로 변환시키는 전력 전자 변환기, 및 변환된 AC 전력을 더 높은 전압으로 변환시키도록 저전압 측 및 고전압 측을 갖는 메인 풍력 터빈 변압기를 포함한다. 풍력 터빈은 발전기, 전력 전자 변환기 및 주 변압기를 포함하는 나셀 및 나셀을 회전 가능하게 지지하는 타워를 더 포함한다. 풍력 터빈은 메인 풍력 터빈 변압기의 고전압 측을 타워의 하부에 있는 전기 접속 지점에 전기적으로 연결하는 전력 케이블을 더 포함한다. 전력 케이블은 나셀로부터 타워의 중앙 영역을 따라 하향으로 배치되고, 전력 케이블은 타워의 내부 표면을 따라 적어도 부분적으로 배치된 수직 전력 케이블 루프를 포함한다.

도 1은 풍력 터빈의 일례의 사시도를 개략적으로 보여주며;
도 2는 도 1의 풍력 터빈의 나셀의 일례의 단순화된 내부도를 보여주고;
도 3a-도 3c는 풍력 터빈 타워에서 전력 케이블의 배치의 예를 개략적으로 보여주며;
도 4는 풍력 터빈 타워에서 케이블의 배치의 추가의 예를 개략적으로 보여준다.

이제 하나 이상의 예가 도면에 예시된 본 발명의 실시예를 상세히 언급한다. 각각의 예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명의 설명을 위해 제공된다. 사실, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징은 다른 실시예에 사용되어 또 다른 추가의 실시예를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변형 및 변경을 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 있도록 포함하도록 의도된다.

도 1은 풍력 터빈(10)의 일례의 사시도이다. 이 예에서, 풍력 터빈(10)은 수평축 풍력 터빈이다. 대안적으로, 풍력 터빈(10)은 수직축 풍력 터빈일 수 있다. 상기 예에서, 풍력 터빈(10)은 지면(12) 상의 지지 시스템(14)으로부터 연장되는 타워(100), 타워(100) 상에 장착된 나셀(16), 및 나셀(16)에 결합된 로터(18)를 포함한다. 로터(18)는 회전 가능한 허브(20) 및 해당 허브(20)에 결합되고 그로부터 외측으로 연장되는 적어도 하나의 로터 블레이드(22)를 포함한다. 상기 예에서, 로터(18)는 3개의 로터 블레이드(22)를 갖는다. 대안적인 실시예에서, 로터(18)는 3개 내외의 로터 블레이드(22)를 포함한다. 타워(100)는 지지 시스템(14)과 나셀(16) 사이에 공동(도 1에 도시되지 않음)을 형성하도록 관형 강으로 제조될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 타워(100)는 임의의 적절한 높이를 갖는 임의의 적절한 유형의 타워이다. 대안예에 따르면, 타워는 콘크리트로 형성된 부분과 관형 강 부분을 포함하는 하이브리드 타워일 수 있다. 또한, 타워는 부분적 또는 완전 격자 타워일 수 있다.

로터 블레이드(22)는 로터(18)의 회전을 용이하게 하기 위해 허브(20) 주위에 이격되어 운동 에너지가 바람으로부터 사용 가능한 기계적 에너지로, 그리고 후속으로 전기 에너지로 전환될 수 있게 한다. 로터 블레이드(22)는 블레이드 루트 부분(24)을 복수의 하중 전달 영역(26)의 허브(20)에 결합함으로써 허브(20)에 대응 결합된다. 하중 전달 영역(26)은 허브 하중 전달 영역 및 블레이드 하중 전달 영역(양자 모두 도 1에 표시되지 않음)을 가질 수 있다. 로터 블레이드(22)에 유도된 하중은 하중 전달 영역(26)을 통해 허브(20)로 전달된다.

예를 들어, 로터 블레이드(22)는 약 15 m 내지 약 90 m 또는 그 이상의 길이를 가질 수 있다. 로터 블레이드(22)는 풍력 터빈(10)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 적절한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 블레이드 길이의 비제한적인 예는 20 m 이하, 37 m, 48.7 m, 50.2 m, 52.2 m 또는 91 m보다 긴 길이를 포함한다. 바람이 풍향(28)으로부터 로터 블레이드(22)를 타격하면, 로터(18)는 로터 축(30)을 중심으로 회전된다. 로터 블레이드(22)가 회전되고 원심력을 받음에 따라, 로터 블레이드(22)도 다양한 힘과 모멘트를 받는다. 이로써, 로터 블레이드(22)는 중립 또는 편향되지 않은 위치로부터 편향된 위치로 편향 및/또는 회전할 수 있다.

또한, 로터 블레이드(22)의 피치 각도, 즉 풍향에 대한 로터 블레이드(22)의 배향을 결정하는 각도는 바람 벡터에 대해 적어도 하나의 로터 블레이드(22)의 각도 위치를 조정함으로써 풍력 터빈(10)에 의해 발생된 하중 및 전력을 제어하기 위해 피치 시스템(32)에 의해 변경될 수 있다. 로터 블레이드(22)의 피치 축(34)이 도시되어 있다. 풍력 터빈(10)의 작동 중에, 피치 시스템(32)은 특히 로터 블레이드(의 일부)의 받음각이 감소되어 로터(18)의 회전 속도의 감소 및/또는 실속을 가능케 하도록 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 변경할 수 있다.

상기 예에서, 각 로터 블레이드(22)의 블레이드 피치는 풍력 터빈 제어기(36) 또는 피치 제어 시스템(80)에 의해 개별적으로 제어된다. 대안적으로, 모든 로터 블레이드(22)에 대한 블레이드 피치는 상기 제어 시스템에 의해 동시에 제어될 수 있다.

또한, 상기 예에서, 풍향(28)이 변함에 따라, 나셀(16)의 요(yaw) 방향은 요축(38)을 중심으로 회전되어 풍향(28)에 대해 로터 블레이드(22)를 위치시킬 수 있다.

상기 예에서, 풍력 터빈 제어기(36)는 나셀(16) 내에 집중된 것으로 도시되어 있지만, 풍력 터빈 제어기(36)는 풍력 터빈(10) 전체에 걸쳐, 지지 시스템(14) 상에, 풍력 단지 내, 및/또는 또는 원격 제어 센터에 분포된 시스템일 수 있다. 풍력 터빈 제어기(36)는 여기에 설명된 방법 및/또는 단계를 수행하도록 구성된 프로세서(40)를 포함한다. 또한, 여기에 설명된 다른 부품 다수는 프로세서를 포함한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 당업계에서 컴퓨터로 지칭되는 집적 회로에 제한되지 않고, 광범위하게는 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 마이크로컴퓨터, 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC), 주문형 집적 회로 및 다른 프로그래밍 가능한 회로를 지칭하며, 이들 용어는 본 명세서에서 호환 가능하게 사용된다. 프로세서 및/또는 제어 시스템은 또한 메모리, 입력 채널 및/또는 출력 채널을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.

도 2는 풍력 터빈(10)의 일부의 확대 단면도이다. 상기 예에서, 풍력 터빈(10)은 나셀(16) 및 나셀(16)에 회전 가능하게 결합되는 로터(18)를 포함한다. 보다 구체적으로, 로터(18)의 허브(20)가 메인 샤프트(44), 기어박스(46), 고속 샤프트(48) 및 커플링(50)에 의해 나셀(16) 내에 위치된 발전기(42)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 예에서, 메인 샤프트(44)는 나셀(16)의 종축(미도시)에 적어도 부분적으로 동축으로 배치된다. 메인 샤프트(44)의 회전은 기어박스(46)를 구동시키고, 기어박스는 로터(18)와 메인 샤프트(44)의 상대적 저속 회전 운동을 고속 샤프트(48)의 상대적 고속 회전 운동으로 전환시키는 것으로 고속 샤프트(48)를 후속으로 구동시킨다. 고속 샤프트는 커플링(50)의 도움으로 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기(42)에 연결된다. 또한, 변압기(90) 및/또는 적절한 전자 장치, 스위치 및/또는 인버터가 나셀(16)에 배치되어 발전기(42)에 의해 생성된 400 V 내지 1000 V의 전압의 전기 에너지를 중간 전압(10-35 ㎸) 또는 더 높은 전압(예를 들어, 66 ㎸)의 전기 에너지로 변환할 수 있다. 상기 전기 에너지는 전력 케이블(160)을 통해 나셀(16)로부터 타워(100)로 전달된다.

변압기(90)의 기어박스(46), 발전기(42)는 선택적으로 메인 프레임(52)으로 구현되는 나셀(16)의 메인 지지 구조 프레임에 의해 지지될 수 있다. 기어박스(46)는 하나 이상의 토크 아암(103)에 의해 메인 프레임(52)에 연결되는 기어박스 하우징을 포함할 수 있다. 상기 예에서, 나셀(16)은 또한 메인 전방 지지 베어링(60) 및 메인 후방 지지 베어링(62)을 포함한다. 또한, 발전기(42)는 특히 발전기(42)의 진동이 메인 프레임(52)으로 유입되어 소음 배출원을 유발하는 것을 방지하기 위해 지지 수단(54)을 분리함으로써 메인 프레임(52)에 장착될 수 있다.

선택적으로, 메인 프레임(52)은 로터(18) 및 나셀(16)의 부품의 중량 및 바람과 회전 하중에 의해 야기되는 전체 하중을 지지하고, 나아가 이러한 하중을 풍력 터빈(10)의 타워(100)에 도입하도록 구성된다. 로터 샤프트(44), 발전기(42), 기어박스(46), 고속 샤프트(48), 커플링(50), 및 임의의 관련 체결, 지지 및/또는 고정 장치 - 한정되는 것은 아니지만, 지지부(52), 전방 지지 베어링(60) 및 후방 지지 베어링(62)을 포함함 - 는 때로 구동 트레인(64)으로 지칭된다.

나셀(16)은 또한 풍향(28)에 대한 로터 블레이드(22)의 시각을 제어하기 위해 요축(38)을 중심으로 나셀(16) 및 그에 따라 로터(18)를 회전시키는 데 사용될 수 있는 요-구동 메커니즘(56)을 포함할 수 있다.

나셀(16)을 풍향(28)에 대해 적절하게 위치시키기 위해, 나셀(16)은 또한 풍향계 및 풍속계를 포함할 수 있는 적어도 하나의 기상 측정 시스템을 포함할 수 있다. 기상 측정 시스템(58)은 풍향(28) 및/또는 풍속을 포함할 수 있는 정보를 풍력 터빈 제어기(36)에 제공할 수 있다. 상기 예에서, 피치 시스템(32)은 허브(20) 내에 피치 어셈블리(66)로서 적어도 부분적으로 배치된다. 피치 어셈블리(66)는 하나 이상의 피치 구동 시스템(68) 및 적어도 하나의 센서(70)를 포함한다. 각각의 피치 구동 시스템(68)은 피치 축(34)을 따라 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 조절하기 위해 개별 로터 블레이드(22)(도 1에 도시됨)에 결합된다. 3개의 피치 구동 시스템(68) 중 하나만이 도 2에 도시된다.

상기 예에서, 피치 어셈블리(66)는 피치 축(34)을 중심으로 각각의 로터 블레이드(22)를 회전시키기 위해 허브(20) 및 각각의 로터 블레이드(22)(도 1에 도시됨)에 결합된 적어도 하나의 피치 베어링(72)을 포함한다. 피치 구동 시스템(68)은 피치 구동 모터(74), 피치 구동 기어박스(76) 및 피치 구동 피니언(78)을 포함한다. 피치 구동 모터(74)는 피치 구동 기어박스(76)에 기계적 힘을 전달하도록 피치 구동 기어박스(76)에 결합된다. 피치 구동 기어박스(76)는 피치 구동 피니언(78)이 피치 구동 기어박스(76)에 의해 회전되도록 피치 구동 피니언(78)에 결합된다. 피치 베어링(78)은 피치 구동 피니언(78)의 회전에 의해 피치 베어링(72)의 회전이 회전되도록 피치 구동 피니언(78)에 결합된다.

피치 구동 시스템(68)은 풍력 터빈 제어기(36)로부터 하나 이상의 신호를 수신시 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 조정하도록 풍력 터빈 제어기(36)에 결합된다. 상기 예에서, 피치 구동 모터(74)는 피치 어셈블리(66)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 전력 및/또는 유압 시스템에 의해 구동되는 임의의 적절한 모터이다. 대안적으로, 피치 어셈블리(66)는 한정되는 것은 아니지만, 유압 실린더, 스프링, 및/또는 서보 기구와 같은 임의의 적절한 구조체, 구성, 배치, 및/또는 부품을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 피치 구동 모터(74)는 허브(20)의 회전 관성 및/또는 풍력 터빈(10)의 부품에 에너지를 공급하는 저장된 에너지원(미도시)으로부터 추출된 에너지에 의해 구동된다.

피치 어셈블리(66)는 또한 특정 우선순위 상황의 경우 및/또는 로터(18)의 과속 중에 풍력 터빈 제어기(36)로부터의 제어 신호에 따라 피치 구동 시스템(68)을 제어하기 위한 하나 이상의 피치 제어 시스템(80)을 포함할 수 있다. 상기 예에서, 피치 어셈블리(66)는 풍력 터빈 제어기(36)와 독립적으로 피치 구동 시스템(68)을 제어하기 위해 각각의 피치 구동 시스템(68)에 통신 가능하게 결합된 적어도 하나의 피치 제어 시스템(80)을 포함한다. 상기 예에서, 피치 제어 시스템(80)은 피치 구동 시스템(68) 및 센서(70)에 결합된다. 풍력 터빈(10)의 정상 작동 중에, 풍력 터빈 제어기(36)는 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 조정하도록 피치 구동 시스템(68)을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 예를 들어 배터리, 전기 커패시터, 그에 따라 허브(20)의 회전에 의해 구동되는 발전기를 포함하는 전원 공급 장치(84)는 허브(20)에 또는 허브(20) 내에 배치되고 센서(70), 피치 제어 시스템(80) 및 피치 구동 시스템(68)에 결합되어 이들 부품에 전원을 제공한다. 상기 예에서, 전원 공급 장치(84)는 풍력 터빈(10)의 작동 중에 피치 어셈블리(66)에 지속적인 전원을 제공한다. 대안적인 실시예에서, 전원 공급 장치(84)는 풍력 터빈(10)의 전력 손실 이벤트 중에만 피치 어셈블리(66)에 전력을 제공한다. 전력 손실 이벤트는 전력망 손실 또는 급강하, 풍력 터빈(10)의 전기 시스템의 오작동, 및/또는 풍력 터빈 제어기(36)의 고장을 포함할 수 있다. 전력 손실 이벤트 중에, 전력 공급 장치(84)는 피치 어셈블리(66)가 전력 손실 이벤트 중에 작동할 수 있도록 피치 어셈블리(66)에 전력을 제공하도록 작동한다.

상기 예에서, 피치 구동 시스템(68), 센서(70), 피치 제어 시스템(80), 케이블 및 전원 공급 장치(84)는 각각 허브(20)의 내부 표면(88)에 의해 형성된 공동(86)에 위치된다. 대안적인 실시예에서, 상기 부품은 허브(20)의 외부 표면에 대해 위치되고, 외부 표면에 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다.

도 3a-도 3c는 풍력 터빈 타워에서 전력 케이블의 배치의 예를 개략적으로 보여준다. 본 개시 내용의 일 양태에서, 풍력 터빈용 타워(100)는 요축(38)을 중심으로 풍력 터빈의 나셀(16)을 지지하는 상부 섹션(102)을 포함하고, 나셀(16)은 전력 부품 및 해당 전력 부품을 타워의 하부 부분의 전기 접속 지점에 전기적으로 연결하는 전력 케이블(200)을 포함한다. 전력 케이블(200)은 타워(100)의 실질적으로 중앙 영역을 따라 적어도 제1 높이(H1)까지 나셀로부터 하향으로(200) 연장된다. 실질적으로 제1 높이(H1)에서, 전력 케이블(200)은 전력 케이블 루프를 포함하고, 여기서 전력 케이블 루프는 상향 곡선과 하향 곡선을 가진다. 전력 케이블 루프는 가동 케이블 부분(235) 및 고정 케이블 루프(230)를 포함한다. 고정 케이블 부분(230)은 하향 루프의 적어도 일부(220)를 포함한다.

상기 예에서, 가동 케이블 부분(235)은 가동 하향 부분(233) 및 (후속하는) 가동 상향 부분(237)을 포함한다. 고정 케이블 부분(230)은 가동 상향 부분(237)의 단부에 부착된다.

상기 예에서, 고정 케이블 부분(230)은 적어도 상향 부분(210) 및 하향 부분(220)을 포함한다. 전력 케이블 루프(230)의 상향 부분(210)은 여기에서 타워(100)의 내부 표면을 따라 배치된다.

상기 예에서, 가동 상향 부분(237) 및 고정 상향 부분(210)은 함께 상향 곡선을 형성한다. 전력 케이블 루프는 함께 하향 곡선을 형성하는 가동 하향 부분(223) 및 고정 하향 부분(220)에 의해 완성된다.

본 개시 내용 전반에 걸쳐 사용되는 가동 케이블 부분은 제자리에 고정되지 않고, 대신에 전력 케이블의 움직임, 특히 나셀의 요잉(yawing)으로 인한 전력 케이블의 단축 및 /또는 전력 케이블의 비틀림을 흡수할 수 있도록 이동 가능하게 배치되는 케이블 루프의 일부로 간주될 수 있다. 본 개시 내용 전체에 걸쳐 사용되는 고정 케이블 루프는 제자리에 고정되어 위치 또는 배향의 변경에 의해 케이블의 비틀림 및/또는 단축을 흡수하도록 특별히 구성되지는 않는 케이블 루프의 일부로 간주될 수 있다.

여기서, 나셀(16)에 배치된 전력 부품은 풍력 터빈의 발전기 또는 전력 전자 변환기일 수 있다. 전력 케이블(200)의 상단부(201)는 발전기 또는 전력 전자 변환기에 연결될 수 있다. 타워의 하부 부분(즉, 전력 케이블 루프 아래)의 전기 접속 지점은 타워의 바닥 섹션 또는 그 근처에 있을 수 있으며, 전력 전자 변환기 또는 메인 풍력 터빈 변압기일 수 있다.

대안적으로, 나셀(16)에 배치된 전력 부품은 메인 풍력 터빈 변압기일 수 있고, 전력 케이블(200)의 상단부(201)는 메인 풍력 터빈 변압기, 특히 메인 풍력 터빈 변압기의 고전압 측에 연결될 수 있다. 타워의 하부 부분, 예컨대 타워 섹션의 하부 또는 그 근처에 있는 전기 접속 지점은 풍력 발전 단지 그리드에 대한 전기 접속일 수 있다. 전기 접속은 예컨대, 스위치 기어를 통해 이루어질 수 있다.

도 3a의 예에서, 고정 케이블 부분의 하향 부분(220)은 타워(100)의 내면을 따라 배치된다. 전력 케이블(200)의 가동 케이블 부분(235)은 타워의 중앙 영역으로부터 타워의 내벽 측으로 연장되며, 동일한 전력 케이블 루프의 일부를 형성하는 것으로 간주될 수 있다.

타워(100)의 내면은 터빈 타워의 내벽면에 의해 형성될 수 있다. 고정 전력 케이블 부분(230)은 풍력 터빈 타워의 내벽 부근에 배치되어 가동 케이블 루프(235)의 가용 공간을 극대화할 수 있다. 고정 전력 케이블 부분(230)은 타워의 내벽을 따라 연장되어 내벽까지 실질적으로 일정한 거리를 유지한다. 고정 전력 케이블 부분(230)은 내벽에 부착되는 적어도 하나의 다른 고정 구조체에도 부착될 수 있다. 이러한 고정 구조체는 사다리의 일부를 포함할 수 있다.

고정 전력 케이블 부분(230)의 상향 부분(210) 및 하향 부분(220)은 예를 들어 복수의 케이블 클리트(cleat)(280)를 사용하여 타워의 내면을 따라 배치될 수 있다. 케이블 클리트는 여기서 케이블의 고정, 클램핑 및/또는 또는 지지에 적절한 임의의 기계적 어셈블리로 간주될 수 있다.

도 3a-도 3c에서와 같은 여러 예에서, 고정 수직 전력 케이블 루프가 4-8개의 케이블 클리트(280)를 사용하여 풍력 터빈 타워의 내부에 고정될 수 있다.

도 3a-도 3c의 예에서, 하나 이상의 케이블 클리트(280)가 타워의 내면에 장착된 장착 브래킷(290)에 연결될 수 있다. 브래킷(290)은 너트 및 볼트와 같은 임의의 적절한 패스너를 사용하여 브래킷을 따라 복수의 높이에서 케이블 클리트(280)를 장착하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 이러한 브래킷은 타워의 내면의 보스(boss)에 부착될 수 있다.

다른 예에서, 케이블 사다리 또는 케이블 트레이와 같이 케이블을 고정하기 위한 다른 클리트, 케이블 클램프 또는 어셈블리가 사용될 수 있다.

고정 전력 케이블 루프(230)가 배치되는 제1 높이(H1)는 제1 높이(H1)와 나셀(16) 사이에 배치되는 전력 케이블(200)이 단일 방향으로 나셀의 요(yaw)를 최대로 흡수하도록 구성될 수 있다.

전기 케이블은 특정된 비틀림 능력을 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 케이블(200)은 예를 들어, 미터당 70-100°, 그리고 본 예에서는 미터당 약 80°의 비틀림 능력을 가질 수 있다. 전력 케이블(200)이 견뎌야 하는 최대 비틀림은 1080°(나셀 완전 3회전) 또는 1440°(나셀의 완전 4회전)이다. 전력 케이블 루프가 배치되는 제1 높이(H1)는 나셀과 제1 높이 사이의 전력 케이블의 길이가 최대 허용 비틀림을 흡수하기에 충분하도록 결정될 수 있다. 제1 높이의 결정은 안전 계수를 추가로 고려할 수 있다. 제1 높이는 예를 들어, 나셀 아래로 14 미터 이상, 특히 나셀 아래로 적어도 17 미터일 수 있다. 전력 케이블 루프(230) 자체는 어떤 비틀림도 흡수할 수 없을 수 있으므로, 임의의 비틀림은 전력 케이블 루프(230) 위에서 흡수될 필요가 있을 수 있다.

풍력 터빈 타워(100)는 제1 높이 또는 그 근처에 플랫폼(268)을 더 포함할 수 있다. 플랫폼(160)은 인력을 지지하고 유지보수 및 설치의 목적으로 인력의 접근을 허용하도록 구성될 수 있다. 다수의 플랫폼(248, 258)은 인력이 설치, 검사 및/또는 유지보수 작업을 수행할 수 있도록 다른 높이로 배치될 수 있다.

플랫폼(268)은 케이블이 플랫폼을 통과할 수 있게 하는 원통형 섹션(270)을 포함할 수 있다. 원통형 섹션(270)의 기하학적 중심은 플랫폼(268)의 높이에서 풍력 터빈 타워의 기하학적 섹션과 실질적으로 일치할 수 있다.

또한 도 3a-도 3c의 예에 도시된 바와 같이, 엘리베이터 샤프트(250)(도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이 사다리가 배치될 수 있음)가 플랫폼(268)에 인접하게 형성될 수 있어서 인력이 사다리(250) 또는 엘리베이터(미도시)를 사용하여 플랫폼(268)에 도달할 수 있다.

도 3a의 예에서, 플랫폼(268)은 전력 케이블(200)을 배치하기 위해 풍력 터빈 타워의 내면 근처에 리세스(272, 277)를 포함할 수 있다. 도 3a의 예에서, 플랫폼(268)의 코너 근처에 제1의 실질적으로 직사각형의 컷아웃(272)이 배치된다. 고정 케이블 부분(230)의 상향 부분(210)은 이 컷아웃(272)을 통해 배치된다. 전력 케이블(200)과 별개로, 추가의 보조 케이블(특히 도 4와 관련하여 도시됨)이 동일한 컷아웃(272)을 통해 배치될 수 있다.

고정 케이블 부분(230)의 하향 부분(220)은 더 작고 실질적으로 직사각형인 컷아웃(277)을 통해 안내될 수 있다.

도 3의 예에서, 가동 케이블 부분은 실질적으로 타워의 수직 종방향 평면에서 연장된다. 다른 예에서, 가동 케이블 루프는 방위각 방향으로도 부분적으로 연장될 수 있다(타워의 요축 또는 종축 주위). 전력 케이블 루프의 전체 가동 케이블 부분은 이러한 경우 실질적으로 동일한 종방향 평면에 배치되지 않는다. 수직 확장과 방위각 확장을 결합함으로써, 케이블의 움직임을 흡수하도록 구성된 가동 케이블의 신축이 증가될 수 있거나, 가동 케이블 부분의 수직 확장이 감소될 수 있다.

여기에 개시된 예에서, 고정 케이블 부분(230)은 상향 부분 및 하향 부분을 포함하여 주로 수직인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 예에서, 고정 케이블 부분(230)은 수직 방향보다는 방위각 평면을 따라 주로 연장될 수 있다. 고정 케이블 부분(230)은 타워의 내벽에 실질적으로 일정한 높이로 배치될 수 있다.

도 3a의 예에는 도시되지 않았지만, 나셀(16)과 타워의 하부 섹션 사이에서 연장되는 추가의 보조 케이블, 및 전력 케이블(200) 및 보조 케이블을 안내하는 추가의 케이블 안내 어셈블리(260)가 제공될 수 있다. 케이블 안내 어셈블리(260)는 케이블 스페이서로서 배치되어 상이한 케이블 사이의 적절한 거리를 보장할 수 있다.

고정 케이블 부분(230)을 넘어 타워의 하부 방향으로 더 나아가 케이블의 배치이 고정될 수 있다. 보조 케이블 및/또는 전력 케이블(200)의 고정 케이블 부분(310)은 일반적으로 풍력 터빈 타워의 내부를 따라 안내될 수 있다. 고정 케이블 부분(310)은 케이블의 자유 현수(free-hanging) 부분(350)과 상이한 케이블을 포함할 수 있다. 본 개시 내용 전체에 걸쳐 사용된 케이블의 자유 현수 또는 가동 부분(350)은 움직임을 경험하고 흡수하도록 구성되고 이를 위해 일정한 느슨함을 갖는 케이블의 부분으로 간주될 수 있다. 즉, 고정 케이블 부분(310)과 대조적으로, 자유 현수 부분은 제자리에 단단히 고정되지 않고, 대신 특히 나셀의 요잉 운동에 응답하여 타워 내부로 이동되게 할 수 있다. 여기서 고정 케이블 부분은 플랫폼(268)으로부터 하향 연장되는 것으로 참조 번호 310으로 표시되지만, 전력 케이블 루프의 가동 케이블 부분(235)은 적어도 부분적으로 플랫폼(268) 아래로 배치될 수 있다.

케이블 안내 어셈블리는 특정 요구 사항에 따라 다양한 구성과 크기를 가질 수 있다. 이러한 케이블 안내 어셈블리(260)는 외향 볼록면 및 반경 방향으로 연장되는 다수의 핑거를 갖는 원형 중앙 부분 또는 관통 구멍을 가질 수 있다.

인접한 핑거 사이에는 보조 케이블을 수용할 수 있는 공간이 배치될 수 있다. 보조 케이블은 풍력 터빈의 보조 시스템용 전원 공급을 위한 전기 케이블 및/또는 통신 케이블을 포함할 수 있다. 전력을 수신하는 풍력 터빈의 보조 시스템은 피치 시스템, 요(yaw) 시스템, 비콘, 공조 시스템 및 기타를 포함할 수 있다. 통신 케이블은 광섬유 케이블, 신호 케이블 등을 포함할 수 있다.

이러한 보조 케이블을 할당된 공간에 견고하게 유지하기 위해, 해당 공간 내부에 클램프가 배치될 수 있다. 각 공간에 배치된 케이블의 유형에 따라 클램프의 수와 클램프의 유형을 조정하여 케이블을 제자리에 단단히 고정할 수 있다. 모든 케이블을 클램핑할 필요는 없다. 케이블의 선택은 할당된 공간 내에서 자유로울 수 있다.

여러 예에서, 전력 케이블(200)은 케이블 안내 어셈블리에 의해 구속되지 않는다. 즉, 전력 케이블은 하나 이상의 케이블 안내 어셈블리(260), 특히 모든 케이블 안내 어셈블리(260)에 대해 수직으로 비틀어 이동할 수 있다.

복수의 케이블 안내 어셈블리(260)가 서로 위에 배치될 수 있다. 일반적으로, 케이블은 풍력 터빈 타워의 실질적으로 중앙 영역에 있는 나셀로부터(또는 나셀로) 타워를 통해 연장될 수 있다. 케이블 안내 어셈블리(260)는 예를 들어 50-150 ㎝, 구체적으로 70 ㎝-1 m의 거리를 가질 수 있다.

제1 거리 이상의, 즉 케이블의 자유 현수 부분(350)을 따른 케이블 안내 어셈블리(260)의 선택은 (비틀림을 흡수하기 위해) 회전하고 (케이블의 단축을 흡수하기 위해) 수직 방향을 따라 병진 이동하도록 허용될 수 있다. 케이블 안내 어셈블리(260)의 선택은 병진 이동만 할 수 있고 회전하지 않을 수 있다. 하나 이상의 케이블 안내 어셈블리(260)는 제자리에 고정될 수 있고 케이블 주위에 "플로팅" 배치될 수 있다. 즉, 케이블 안내 어셈블리는 케이블을 크게 구속하지 않고 단순히 케이블을 안내한다.

예를 들어, 플랫폼(268)의 원통형 섹션(270)을 따라 이동하도록 배치된 케이블 안내 어셈블리(260)는 병진 이동(수직으로 이동)만 허용될 수 있다.

이와 관련하여, 원통형 섹션(270)에 수용되고 이에 의해 안내되도록 구성된 케이블 안내 어셈블리(260)는 그 위에 배치된 다른 케이블 안내 어셈블리와 약간 상이할 수 있다. 특히, 케이블 안내 어셈블리(260)는 회전 운동을 방해하도록 원통형 섹션(270)의 슬롯에 의해 안내되는 복수의 돌출부를 가질 수 있다.

풍력 터빈 타워는 서로의 상부에 적층된 복수의 타워 섹션에 의해 형성될 수 있다. 이러한 타워 섹션은 실질적으로 원통형 섹션 또는 예를 들어 절두원추형 섹션으로 형성될 수 있다. 경우에 따라, 타워 섹션은 다각형 둘레를 가질 수 있다. 전력 케이블(200)을 포함하는 케이블은 전력 케이블 루프와 나셀 사이의 각 단면에서 타워의 기하학적 중심 근처에 배치될 수 있다. 이러한 중심 배치는 나셀의 요잉에 의해 발생하는 비틀림을 흡수하는 데 유용한다.

본 개시 내용의 일 양태에서, 풍력 터빈에서 전력 케이블을 안내하는 방법이 제공된다. 방법은 (도 3a-도 3c를 참조로) 전력 케이블(200)을 풍력 터빈의 나셀(16) 내의 전력 부품에 연결하는 단계를 포함한다. 그 다음, 방법은 전력 케이블(200)이 타워(100)의 중앙 영역을 따라 나셀(16)로부터 제1 높이(H1)까지 실질적으로 수직으로 하향 연장되도록 나셀(16)의 하부의 중앙 영역을 통해 전력 케이블(200)을 배치하는 단계를 포함한다. 방법은 전력 케이블을 타워의 중앙 영역으로부터 제1 높이(H1) 근처의 타워의 내벽으로 유도하는 단계와 전력 케이블(200)을 타워의 내벽에 부착하여 실질적으로 수직인 루프를 형성하는 단계를 더 포함한다.

수직 루프의 일부는 타워의 내벽에 부착될 수 있다. 수직 루프의 다른 부분은 이동 가능하거나 자유롭게 현수된 케이블 부분에 의해 형성될 수 있다.

여러 예에서, 전력 케이블(200)을 중앙 영역으로부터 유도하는 단계는 플랫폼(268)의 일부를 통해 전력 케이블(200)을 느슨하게 배치하고, 타워의 내벽을 향해 전력 케이블을 안내하는 단계를 포함할 수 있다. 전력 케이블(200)은 플랫폼(268)의 중앙 부분(270)을 통해 안내된 다음, 타워의 벽으로 그리고 플랫폼의 컷아웃을 통해 상향으로 안내될 수 있다.

여러 예에서, 방법은 타워의 중앙 영역을 따라 전력 케이블과 실질적으로 평행하게 보조 케이블을 배치하는 단계, 및 동일한 케이블 안내 어셈블리(260)에서 전력 케이블 및 보조 케이블을 안내하는 단계를 더 포함할 수 있다.

제1 높이(H1) 또는 그 근처에서, 보조 케이블은 보조 케이블 루프(330)를 포함할 수 있고, 보조 케이블 루프(330)는 전력 케이블 루프와 별도로 배치될 수 있다. 보조 전력 케이블 루프(330)는 또한 수직으로 배치될 수 있고, 상향 부분 및 하향 부분을 포함할 수 있으며, 구체적으로 이들 상향 및 하향 부분은 타워의 내벽에 장착될 수 있다.

도 4는 풍력 터빈 타워에 배치된 케이블의 추가의 예를 개략적으로 도시한다. 도 4의 예에는 전력 케이블과 보조 케이블이 모두 예시된다.

본 개시 내용의 다른 양태에서, 그리고 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 풍력 터빈이 제공된다. 풍력 터빈은 복수의 로터 블레이드(22)를 포함하는 풍력 터빈 로터(18), 전력을 생성하기 위해 풍력 터빈 로터(18)에 작동적으로 결합된 발전기(42)를 포함한다. 풍력 터빈은 발전기(42)에 의해 생성된 전력을 미리 정해놓은 주파수 및 전압의 변환된 AC 전력으로 변환하기 위한 전력 전자 변환기 및 변환된 AC 전력울 더 높은 전압으로 변환하도록 저전압 측 및 고전압 측을 갖는 메인 풍력 터빈 변압기를 더 포함한다.

풍력 터빈(10)은 발전기(42), 전력 전자 변환기 및 주 변압기를 포함하거나 수용하는 나셀(16) 및 나셀(16)을 회전 가능하게 지지하는 타워(100)를 포함한다.

풍력 터빈(10)은 메인 풍력 터빈 변압기의 고전압 측을 타워(100)의 하부에 있는 전기 접속 지점에 전기적으로 연결하기 위한 전력 케이블(200)을 더 포함한다. 전력 케이블(200)은 타워(100)의 중앙 영역을 따라 나셀(16)로부터 하향으로 배치되고, 전력 케이블(200)은 타워(100)의 내면을 따라 적어도 부분적으로 배치된 수직 전력 케이블 루프를 포함한다.

이 예에서, 전력 케이블(200)은 메인 풍력 터빈 변압기의 고전압 측에 연결된다. 전력 케이블(200)은 메인 풍력 터빈 변압기의 고전압 측으로 전달되는 10 ㎸ 이상, 구체적으로 30 ㎸ 이상, 보다 구체적으로 60 ㎸ 이상의 전압의 전력을 전송하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 예의 전력 케이블(200)은 전기적 접속의 단일 위상을 포함할 수 있고, 이 특정 예에서, 전력 케이블은 다중 위상, 예를 들어 3상 또는 6상을 포함할 수 있다.

본 명세서에 개시된 예들 중 임의의 예에서 자유 현수 부분 또는 가요성 부분에서 전력 케이블(200)의 최소 굽힘 반경은 적어도 0.75 미터, 구체적으로 적어도 0.9 미터, 및 심지어 1 미터 이상일 수 있다. 전력 케이블(200)의 최소 굽힘 반경 때문에, 높이(H1)에 기존의 케이블 안장을 배치하기에 충분한 공간이 없을 수 있다. 최소 굽힘 반경을 고려한 전력 케이블 루프(200)는 타워의 내면을 따라 배치될 수 있다.

수직 전력 케이블 루프는 상향 및 하향 부분을 포함하고, 여기서 전력 케이블 루프의 상향 및 하향 부분 중 하나 이상은 예컨대 브래킷에 장착된 케이블 클리트를 사용하여 타워의 내면에 부착될 수 있다. 이 경우, 고정 케이블부분(230)은 전력 케이블 루프의 상향 및 하향 부분을 포함한다. 브래킷은 타워의 내면에 있는 하나 이상의 보스에 부착될 수 있다. 다른 패스너를 사용할 수도 있다.

보조 케이블은 일반적으로 케이블의 자유 현수 부분(350)을 따라, 즉 특히 플랫폼(268) 위에 그리고 대체로 타워의 중앙 영역을 따라 전력 케이블(200)에 평행하게 배치될 수 있다. 케이블의 모든 비틀림 및 단축은 자유 현수 부분(350)에 의해 흡수될 수 있다.

플랫폼(268) 또는 그 근처에서, 한편의 보조 케이블 및 다른 한편의 전력 케이블(200)은 서로 분리될 수 있다. 보조 케이블은 전력 케이블(200)과 상이하고 특히 더 작은 최소 굽힘 반경을 가질 수 있다. 따라서, 보조 케이블은 상이한 케이블 루프, 특히 수직 보조 케이블 루프(330)를 가질 수 있다. 보조 케이블의 하향 부분(279)은 타워를 따라, 특정 예에서는 엘리베이터 샤프트를 따라 또는 근처에서 안내된다.

케이블의 고정 부분(310)에서, 구체적으로 케이블 루프 아래에서, 전력 케이블(200)은 보조 케이블과 평행하게 배치될 수 있다. 전력 케이블 및 보조 케이블을 제자리에 고정하기 위해 복수의 클램프 또는 클리트가 풍력 터빈 타워에 배치될 수 있다.

풍력 터빈 타워를 따른 복수의 위치에서 및/또는 실질적으로 수평인 방향을 따른 복수의 위치에서(특히 나셀과 케이블 루프 근처의 플랫폼 사이), 케이블 오거나이저(organizer)("케이블 스페이서"로도 알려짐) 또는 전력 케이블이 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배치되는 케이블 안내 어셈블리가 배치될 수 있다.

본 개시 내용 전체에 걸쳐 전력 케이블을 언급하고 있다. 전력 케이블의 치수와 재료는 상이할 수 있다. 예를 들어, 구리로 제조된 더 높은 중간 전압 전력 전송을 위한 케이블(MVhigh-케이블, 20-35 ㎸)은 예를 들어 60-120 ㎟의 단면을 가질 수 있다. 전력 케이블의 최소 굽힘 반경은 특히 정격 전압과 특정 정격 전력 및/또는 전압에 필요한 절연 재료에 따라 달라질 수 있다. 최소 굽힘 반경은 예를 들어 75 ㎝ 이상, 구체적으로 90 ㎝ 이상, 심지어 1 미터 이상일 수 있다. 이러한 최소 굽힘 반경은 케이블의 자유 현수 부분 또는 가동 부분에 적용될 수 있다. 동일한 전력 케이블의 최소 굽힘 반경은 케이블의 고정 부분의 경우 더 작을 수 있다. 이러한 최소 굽힘 반경은 예를 들어, 65 ㎝ 이상, 구체적으로 75 ㎝ 이상, 보다 구체적으로 85 ㎝ 이상일 수 있다.

추가적인 또는 대안적인 실시예에 따르면, 발전기에 의해 생성된 400 V 내지 1000 V의 전압을 갖는 전기 에너지가 타워를 통해 전력 부품, 스위치 및/또는 나셀보다 낮은 위치에 위치된 상기 부품에 의해 중간 전압(10-35 ㎸)으로 변환하기 위한 변압기로 안내된다.

단지 몇가지 예가 여기에 개시되었지만, 그것의 다른 대안, 변형, 사용 및/또는 균등물이 가능하다. 또한, 설명된 예의 모든 가능한 조합도 포함된다. 따라서, 본 개시 내용의 범위는 특정 예에 의해 제한되어서는 안 되며, 이하의 청구범위를 공정하게 판독하는 것에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims

풍력 터빈용 타워(100)로서:
전력 부품을 포함하는 풍력 터빈의 나셀(16)을 요축(38)을 중심으로 지지하는 상부 섹션(102); 및
상기 전력 부품을 상기 타워의 하부 섹션의 전기 접속 지점에 전기적으로 연결하는 전력 케이블(200)
을 포함하고,
상기 전력 케이블(200)은 타워(100)의 실질적으로 중앙 영역을 따라 상기 나셀(16)로부터 하향 연장되고, 상기 나셀과 상기 전기 접속 지점 사이의 제1 높이(H1)에서, 상기 전력 케이블은 상향 곡선과 하향 곡선을 가지는 전력 케이블 루프를 포함하고,
상기 전력 케이블 루프는 가동 케이블 부분(235) 및 고정 케이블 부분(230)을 포함하고, 상기 고정 케이블 부분(230)은 상기 하향 곡선의 적어도 일부를 포함하는 것인 풍력 터빈용 타워.
제1항에 있어서, 상기 가동 케이블 루프(235)는 가동 상향 부분을 포함하고, 상기 고정 케이블 루프(230)는 상기 가동 케이블 루프(235)의 단부에 부착되는 것인 타워.
제1항에 있어서, 상기 고정 케이블 부분(230)은 적어도 상향 부분(210) 및 하향 부분(220)을 포함하는 것인 타워.
제3항에 있어서, 상기 고정 케이블 부분(230)의 상향 부분(210)은 상기 타워(100)의 내면을 따라 배치되고, 선택적으로 상기 고정 케이블 부분(230)의 하향 부분(220)은 상기 타워의 내면을 따라 배치되는 것인 타워.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 케이블 부분(235)은 실질적으로 상기 타워의 수직 종방향 평면에서 연장되는 것인 타워.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 케이블 부분(235)은 적어도 부분적으로 방위각 방향으로 연장되는 것인 타워.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 접속 지점은 상기 타워의 하부에 또는 그 근처에 있는 것인 타워.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 높이(H1)는, 상기 나셀(16)과 상기 제1 높이(H1) 사이에 배치되는 상기 전력 케이블(200)이 단일 방향으로 나셀(16)의 최대 요(yaw)량을 흡수하게 구성되도록 결정되는 것인 타워.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 높이에 또는 그 근처에 플랫폼(268)을 더 포함하는 타워.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 부품은 상기 풍력 터빈의 주 변압기인 것인 타워.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나셀(16)과 상기 타워(100)의 하부 섹션 사이에서 연장되는 복수의 보조 케이블(263)을 더 포함하고, 상기 전력 케이블(200) 및 상기 보조 케이블(263)을 안내하는 케이블 안내 어셈블리(260)를 더 포함하는 타워.
제11항에 있어서, 상기 보조 케이블(263)은 상기 풍력 터빈(10)의 보조 시스템용 전원 공급을 위한 전기 케이블 및/또는 통신 케이블을 포함하는 것인 타워.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 전력 케이블(200)은 상기 케이블 안내 어셈블리(260)의 중앙 관통 구멍(262)에 배치되는 것인 타워.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 케이블(200)은 20 ㎸ 이상, 구체적으로 30 ㎸, 또는 더 구체적으로 60 ㎸ 이상의 전압의 전력을 전송하도록 구성되는 것인 타워.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 케이블 부분에서 상기 전력 케이블(200)의 최소 굽힘 반경이 적어도 0.7 미터, 구체적으로 적어도 0.9 미터 이상인 것인 타워.