一种大容量风机用高压全屏蔽风电管母线设备的制作方法

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1.本实用新型涉及风力发电电能传输领域，尤其是涉及一种适用于大容量风机的高压全屏蔽风电管母线设备。


背景技术：

2.在风电领域，塔筒内电能传输已部分应用了风电管母线设备。而这种已有的风电管母线设备由于管母线自身绝缘以及管母线与管母线间的连接绝缘、管母线与电缆间的连接绝缘都是采用普通的低压绝缘方式，当电压高于3kv时，母线外表感应电压远高于人体安全电压，存在很大的安全隐患，已不能满足大容量风机高电压电能传输的要求。当前，陆基风电已大规模向海基风电方向发展，风机容量越来越大，电能传输的电压等级越来越高，变流器侧共模电压已达到5kv，需要新式的高压全屏蔽风电管母线设备满足这一需要。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能提高塔筒内电能传输的可靠性的大容量风机用高压全屏蔽风电管母线设备。
4.本实用新型的目的是这样实现的：它包括若干个风电管母线、屏蔽筒；所述的风电管母线、屏蔽筒全部为电容型绝缘。
5.所述的若干个风电管母线包括结构相同的多个第一风电管母线和多个第二风电管母线，所述的屏蔽筒包括结构相同的第一终端屏蔽筒、第二终端屏蔽筒、中间屏蔽筒；还包括限位结构、承载结构；
6.相对应的第一风电管母线和第二风电管母线间的连接绝缘通过中间屏蔽筒实现，第一风电管母线上端与电缆连接的绝缘通过第一终端屏蔽筒实现；第二风电管母线下端与电缆及承载结构连接的绝缘通过第二终端屏蔽筒实现；限位结构按一定间距设置在风电管母线径向上，以实现母线的径向支撑和轴向滑动功能。
7.所述的第一风电管母线和第二风电管母线包括载流体，载流体外面设有第一电容屏，第一电容屏外面设有第一护套，第一电容屏由里到外优选为按等差数列依次缩短，第一电容屏之间填充绝缘材料，最外侧第一电容屏设有接地线与地相连，接地线从第一护套伸出；风电管母线外表面为地电位，第一护套两端与载流体之间通过胶粘剂粘接，载流体两端都从第一护套伸出。载流体从第一护套伸出的两端可根据需要设置连接端子。所述的第一风电管母线优选为在顶端设置连接端子用来连接电缆和固定第一终端屏蔽筒；所述的第二风电管母线优选为在底端设置连接端子用来连接电缆和承载结构并固定第二终端屏蔽筒。
8.所述的屏蔽筒包括支撑管，支撑管两端设有封堵，至少一个封堵上设有接地引线，等位管安装在支撑管内，支撑管外面设有第二电容屏，最内侧第二电容屏与等位管等电位连通，最外侧第二电容屏与封堵等电位连通，第二电容屏之间填充绝缘材料，第二电容屏由里到外优选为按等差数列依次加长。第二电容屏外面设有第二护套，第二护套两端与封堵用胶粘剂粘接。终端屏蔽筒外表面为地电位。
9.第一风电管母线的上端伸入到第一终端屏蔽筒内的下部，通过第一风电管母线顶端的连接端子与第一终端屏蔽筒内的等位管固定，进而实现第一终端屏蔽筒最内侧第二电容屏与第一风电管母线的高压电位连通；电缆伸入到第一终端屏蔽筒内的上部与第一风电管母线顶端的连接端子连接，第一终端屏蔽筒封堵接地引线与塔筒壁接地连接，进而实现屏蔽筒外表面地电位。
10.第二风电管母线的下端伸入到第二终端屏蔽筒内的上部，通过第二风电管母线底端的连接端子与第二终端屏蔽筒内的等位管固定，进而实现第二终端屏蔽筒最内侧第二电容屏与第二风电管母线的高压电位连通；电缆伸入到第二终端屏蔽筒内的下部与第二风电管母线下端的连接端子连接，第二终端屏蔽筒封堵接地引线与塔筒壁接地连接，进而实现屏蔽筒外表面地电位。
11.第一风电管母线的载流体与第二风电管母线的载流体可以采用机械连接或焊接连接，本发明优选为焊接，并在焊接部位设置等位环。中间屏蔽筒内的等位管与载流体上焊接的等位环固定，进而实现中间屏蔽筒最内侧第二电容屏与风电管母线的高压电位连通；中间屏蔽筒封堵接地引线与塔筒壁接地连接后，屏蔽筒外表面实现地电位。
12.所述的承载结构包括支撑棒、减震器、支撑圆钢，支撑棒、减震器、支撑圆钢的数量相同，支撑棒的数量与终端屏蔽筒的数量相同，每个支撑棒的上端分别插接在第二风电母线底端的连接端子的轴孔内，每个支撑棒的下端分别插接在减震器顶部的轴孔内，支撑圆钢焊接在塔筒壁上，减震器套装在支撑圆钢上，减震器优选橡胶式减震器，支撑棒优选为绝缘材质。减震器能缓冲塔筒摆动与振动对绝缘管母线的影响。由于在风电管母线底端采用承载结构固定，顶端开放了轴向自由度，从而更好地解决了母线热胀冷缩时的轴向伸缩。
13.所述的限位结构包括支撑架，支撑架焊接在塔筒壁上。支撑板通过螺栓固定在支撑架上，支撑板设有安装孔，安装孔固定有耐磨套，耐磨套和孔壁之间设有减震环。所述的风电管母线设置在耐磨套内，与耐磨套为间隙配合，热胀冷缩时风电管母线可在耐磨套内腔轴向自由滑动，并在耐磨套径向支撑下实现与塔筒同步摆动。
14.所述的支撑板可以制作成分体式拼装结构。减震环能减小塔筒摆动与振动对母线的冲击。支撑板、耐磨套、减震环优选为绝缘材质，进一步提高绝缘的可靠性。
15.本实用新型的优点是：风电管母线、终端屏蔽筒、中间屏蔽筒的绝缘全部采用了电容型绝缘，实现了母线两端接线及中间接头部位的可靠绝缘，设备从进线端到出线端，全程外表面为地电位，安全可靠性高，能够满足大容量风机电能传输需求，覆盖了风力发电塔筒内电能传输各电压应用范围。
附图说明：
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型中风电管母线的结构示意图；
18.图3为本实用新型中屏蔽筒的结构示意图；
19.图4为本实用新型中第一风电管母线的载流体与第二风电管母线的载流体连接状态示意图；
20.图5为本实用新型中限位结构的结构示意图；
21.图6为本实用新型中承载结构的结构示意图。
具体实施方式：
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
23.本实施方式以变流器侧电压3kv，共模电压5kv为设定要求来优选实施。本实施例中按双绕组直驱风力发电机abc三相制，设定为2组，每组3根风电管母线传输电能。
24.本实施例中风电管母线、屏蔽筒全部优选为电容型绝缘。
25.参照图1，它包括若干个风电管母线1、屏蔽筒2、限位结构3、承载结构4；所述的若干个风电管母线包括结构相同的多个第一风电管母线和多个第二风电管母线，所述的屏蔽筒包括结构相同的第一终端屏蔽筒、第二终端屏蔽筒、中间屏蔽筒；
26.第一风电管母线和第二风电管母线间的连接绝缘通过中间屏蔽筒实现，第一风电管母线上端与电缆连接的绝缘通过第一终端屏蔽筒实现；第二风电管母线下端与电缆及承载结构连接的绝缘通过第二终端屏蔽筒实现；限位结构按一定间距设置在风电管母线径向上，以实现母线的径向支撑和轴向滑动功能。
27.参照图2，所述的第一风电管母线和第二风电管母线都包括载流体1-1，载流体外面设有第一电容屏1-2，第一电容屏外面设有第一护套1-3，第一电容屏由里到外优选为按等差数列依次缩短，第一电容屏之间填充绝缘材料，最外侧第一电容屏设有接地线1-4与地相连，接地线从第一护套伸出；风电管母线外表面为地电位，第一护套两端与载流体之间通过胶粘剂1-5粘接，载流体两端都从第一护套伸出。载流体从第一护套伸出的两端可根据需要设置连接端子1-6。所述的第一风电管母线优选为在载流体顶端设置连接端子用来连接电缆和固定第一终端屏蔽筒；所述的第二风电管母线优选为在载流体底端设置连接端子用来连接电缆和承载结构并固定第二终端屏蔽筒。
28.参照图3，所述的屏蔽筒包括支撑管2-2，支撑管两端设有封堵2-1，至少一个封堵上设有接地引线2-6，等位管2-5安装在支撑管内，支撑管外面设有第二电容屏2-3，最内侧第二电容屏与等位管等电位连通，最外侧第二电容屏与封堵等电位连通，第二电容屏之间填充绝缘材料，第二电容屏由里到外优选为按等差数列依次加长。第二电容屏外面设有第二护套2-4，第二护套两端与封堵用胶粘剂粘接。终端屏蔽筒外表面为地电位。
29.第一风电管母线的上端伸入到第一终端屏蔽筒内的下部，通过第一风电管母线顶端的连接端子与第一终端屏蔽筒内的等位管固定，进而实现第一终端屏蔽筒最内侧第二电容屏与第一风电管母线的高压电位连通；电缆伸入到第一终端屏蔽筒内的上部与第一风电管母线顶端的连接端子连接，第一终端屏蔽筒封堵接地引线与塔筒壁接地连接，进而实现屏蔽筒外表面地电位。
30.第二风电管母线的下端伸入到第二终端屏蔽筒内的上部，通过第二风电管母线底端的连接端子与第二终端屏蔽筒内的等位管固定，进而实现第二终端屏蔽筒最内侧第二电容屏与第二风电管母线的高压电位连通；电缆伸入到第二终端屏蔽筒内的下部与第二风电管母线下端的连接端子连接，第二终端屏蔽筒封堵接地引线与塔筒壁接地连接，进而实现屏蔽筒外表面地电位。
31.参照图4，第一风电管母线的载流体与第二风电管母线的载流体可以采用机械连接或焊接连接，本发明优选为焊接，并在焊接部位设置等位环1-7。中间屏蔽筒内的等位管
与载流体上焊接的等位环固定，进而实现中间屏蔽筒最内侧第二电容屏与风电管母线的高压电位连通；中间屏蔽筒封堵接地引线与塔筒壁接地连接后，屏蔽筒外表面实现地电位。
32.所述的焊接方式为：设置外衬管1-8，外衬管上端与第一风电管母线的载流体下端焊接，外衬管下端与第二风电管母线的载流体上端焊接，外衬管上带有等位环1-7，等位环上带有螺纹用于与中间屏蔽筒的等位管固定连接。
33.参照图6，所述的承载结构4包括支撑棒4-3、减震器4-2、支撑圆钢4-1，支撑棒、减震器、支撑圆钢的数量相同，支撑棒的数量与终端屏蔽筒的数量相同，每个支撑棒的上端分别插接在第二风电母线底端的连接端子的轴孔内，每个支撑棒的下端分别插接在减震器顶部的轴孔内，支撑圆钢焊接在塔筒壁上，减震器套装在支撑圆钢上，减震器优选橡胶式减震器，支撑棒优选为绝缘材质。减震器能缓冲塔筒摆动与振动对绝缘管母线的影响。由于在风电管母线底端采用承载结构固定，顶端开放了轴向自由度，从而更好地解决了母线热胀冷缩时的轴向伸缩。
34.参照图5，所述的限位结构3包括支撑架3-1，支撑架焊接在塔筒壁上。支撑板3-2通过螺栓固定在支撑架上，支撑板设有安装孔，安装孔固定有耐磨套3-3，耐磨套和孔壁之间设有减震环3-4。所述的风电管母线设置在耐磨套内，与耐磨套为间隙配合，热胀冷缩时风电管母线可在耐磨套内腔轴向自由滑动，并在耐磨套径向支撑下实现与塔筒同步摆动。
35.所述的支撑板可以制作成分体式拼装结构。减震环能减小塔筒摆动与振动对母线的冲击。支撑板、耐磨套、减震环优选为绝缘材质，进一步提高绝缘的可靠性。
36.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。