[發明專利]直接安裝支架

有效

• 申請號: 201880024297.1
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN110637348B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 卡姆蘭·卡漢
• 申請（專利權）人: 西門子能源國際公司
• 主分類號: H01F27/30
• 分類號: H01F27/30;H01F37/00;F16M7/00;F16M11/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 陳方鳴

提供了一種用于電力傳輸和配電系統或電廠的電力系統的空心電抗器(200)。該空心電抗器(200)包括：電絕緣支撐結構(210)；繞組線圈(215)，被配置為在電勢下工作，并且通過電絕緣支撐結構(210)與地或其它電勢隔離；以及絕緣體安裝支架(220)，其直接附接到線圈(215)。該絕緣體安裝支架(220)被配置為線圈(215)與電絕緣支撐結構(210)之間的分界面。

技術領域

本發明的各方面主要涉及在線圈與絕緣支撐結構之間的分界面，更具體地涉及直接附接到空心電抗器線圈以將空心電抗器線圈安裝在空心電抗器的絕緣支撐結構上的直接安裝支架。

背景技術

歷史上，大約兩個世代以前，變電站設備的結構要求是次要的考慮因素，因為電氣功能高于一切。然而，從那時起，變電站設備的結構堅固性變得越來越重要，因為客戶不能容忍服務中斷(例如，魁北克的冰暴、加利福尼亞的地震)。目前的設計標準包括相對極端的故障、風、地震和冰/雪載荷的條件。

此外，空心電抗器建造的基本原理是在大約五十年前制定的，建造方法反映了那個時代的結構要求。所有的空心電抗器線圈(即繞組本身)在電勢下工作，并且必須通過電絕緣結構與地或其它電勢隔離。該結構可以是許多配置中的一種，但是為了簡潔起見，僅討論常規垂直柱結構。該結構可以包括基座，但必須始終包括絕緣體。

對空心電抗器設計特別是對于典型的結構材料有很大影響的因素是電抗器的固有磁場可能導致感應加熱到有害的程度。直流(DC)應用不太容易發熱，而交流(AC)應用可能產生極端發熱。

現在絕大多數空心電抗器技術均共享早期的設計特征，稱為“三腳架”的一組徑向同心的金屬臂(在某些情況下，它們被截斷，然后稱為“支腳”)。三腳架可以用作電功能(作為導體)和/或用作電抗器結構的結構分界面。對于大多數空心電抗器，三腳架通過兩種主要方法附接到線圈(或繞組)—利用復合帶或螺栓連接。這些三腳架的取向具體選擇為同心徑向模式，以最小化磁場效應。

從結構角度來看，理想的電氣取向導致元件在一個軸上非常弱(這類似于在一系列“刀刃”上而不是在堅固的支撐件上平衡電抗器)。機械工程師將抵抗載荷的形狀差異量化為稱為慣性矩的量(因此，對于給定的材料橫截面，刀片具有低慣性矩，而管具有高慣性矩)。一些制造商可以通過在AC線圈上使用三腳架的附件或者通過在DC應用中使用鋼“護架”卸載三腳架，以適度的增益來補充三腳架的低慣性矩(護架通常是具有輻射臂的結構構件，不會形成大的循環電流路徑)。

空心電抗器的尺寸在歷史上有所增加，隨著市場發展到不斷增加的高kV解決方案，這一趨勢可能會持續下去。三十年前，生產的最大的空心電抗器約為40,000lb，現在生產的單位超過110,000lb。較大的線圈通常導致較大的結構需求。現在的空心電抗器的尺寸使得它們是支撐在電站柱式絕緣體上的最大設備之一，因此將絕緣體技術推向結構極限。

過去半個世紀以來，變電站絕緣體(稱為電站柱式絕緣體)的主要材料一直是陶瓷。雖然陶瓷具有突出的電特性，但是它們相對于大多數結構材料具有較差的屬性。它們的張力弱，而且易碎。與機械缺陷相結合，存在限制瓷絕緣體的橫截面積的制造限制。

在過去的二十年中，一種新的替代方案即復合絕緣體已獲得業界的認可。在許多方面，復合絕緣體與瓷絕緣體相反。它們具有出色的機械性能和適中的電氣特性。然而，如果客戶接受復合技術的電氣性能，則結構上的增益是優異的材料強度和更大范圍的可能制造尺寸。這些后面的因素導致彎曲強度遠高于類似的瓷絕緣體的彎曲強度。復合絕緣體的強度產生超過30,000lb的剪切能力，而常規三腳架系統，即使進行增強其剪切力也限制在約10,000lb。

通常需要提高變電站設備的結構能力，同時生產較大線圈的需求也在增加。常規空心電抗器技術使用三腳架系統，該系統具有相對適中強度的三腳架系統。三腳架充當絕緣支撐結構與空心電抗器線圈之間的結構分界面。新的復合絕緣體技術可以獲得比常規空心電抗器三腳架系統的強度更大的強度。雖然存在一些設計解決方案(護架)可以將復合絕緣體的強度用于DC應用，但是針對AC應用還沒有已知的解決方案。