CN104253401A

CN104253401A - 一种新型风电绝缘管母线及其结构

Info

Publication number: CN104253401A
Application number: CN201410492037.0A
Authority: CN
Inventors: 周锦平; 吕续国; 尹建明; 汪宏斌
Original assignee: HUBEI XINGHE NEW MATERIAL CO Ltd
Current assignee: HUBEI XINGHE NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2014-12-31

Abstract

本发明公开了一种新型风电绝缘管母线及其结构，包括多节铝管母线组、母线组连接结构及电缆桥架，每节铝管母线组包括锭子铝管母线组、转子铝管母线组和接地铝母线，母线材料为新开发的高导电率稀土耐热铝合金材料，风电绝缘管母线沿风力发电机塔筒筒壁垂直铺设，锭子铝管母线组和转子铝管母线组分别由三根空心薄壁铝合金管母线呈“品”字形排列并通过专用固定金具固定组成，管母线铆接SMC等高分子管状绝缘套管与专用固定金具进行绝缘，电缆桥架内敷设控制电缆，管母线之间采用铜质伸缩软连接，管母线两端铝接头采用先镀镍后，再进行镀锡处理。连接在专用固定金具上的防护网支架将防护网固定：支撑扁钢呈“几”形结构，柔性支撑呈U形结构。

Description

一种新型风电绝缘管母线及其结构

技术领域

本发明属于风力发电机组塔筒内输电设备技术领域，具体涉及一种应用于风电领域的高强度耐热稀土铝合金管母线及其结构。

背景技术

现有的风力发电机组输电设备中，多采用铜质电缆、矩形母线槽等。其中铜质电缆的成本高昂，并且设计需要5年更换一次；矩形母线槽结构存在发热多、结构复杂及橡胶减震易老化的缺陷，另外矩形母线槽的接头为单向连接器搭接接头，在风力发电机组运行过程中，塔筒正常摆动容易导致母线连接处出现损伤，温升加大，造成烧坏设备。

发明内容

本发明一种新型风电绝缘管母线及其结构，包括铝合金管母线材料配方及母线组之间的连接结构，其特征在于：所述铝合金管母线为一种稀土耐热高导电率的新型铝合金导电材料，其优选的配方为： Si 0.40~0.50%、Fe <0.30%、Cu 0.13~0.17%、Mn<0.08%、Mg 0.50~0.60%、Cr <0.08%、Zn <0.08%、RE 0.10~0.15%、Ti <0.0.08%、Zr 0.12~0.16%，单项杂质的比例不超过0.05%，总杂质比例不超过0.15%，Al为余量。铝合金管母线组包括锭子铝合金管母线组、转子铝合金管母线组和接地铝母线，铝合金管母线组通过专用固定金具安装在“几”字形支撑扁钢上，每节管母线组有上下两个“几”字形支撑扁钢，下端支撑扁钢安装专用固定金具的腰形孔内装设有钢质活动间隔套，接地铝母线安装在专用固定金具上端一侧的固定螺栓处，铺设控制电缆的电缆桥架固定在“几”字形的支撑扁钢上，管母线与管母线之间通过焊接的铝接头用铜质伸缩软连接进行连接，连接在专用固定金具上的防护网固定在“几”字形的支撑扁钢上，每节管母线组的上端支撑扁钢直接通过角钢固定在塔筒壁上，下端支撑扁钢通过角钢与U形弹性支撑连接，U型弹性支撑再通过角钢与塔筒壁进行固定。

优选的，锭子铝合金管母线组和转子铝合金管母线组分别由三根空心薄壁铝合金管母线呈“品”字形排列并通过专用固定金具固定组成。

所述铝合金管母线外全部热缩一层热缩母排管进行整体防护。

所述铝合金管母线与专用固定金具接触处铆接有SMC等高分子聚合物的管状绝缘套管进行绝缘并限位，并在SMC等高分子聚合物表面再次铺设一段软质冷缩绝缘套管，以对铆接处进行绝缘，并对整个SMC管状绝缘套管进行密封防护。

优选的，所述管母线导体的两端的铝接头采用先镀镍后，再进行镀锡工艺，镀镍、镀锡厚度严格控制在7~8um。

所述钢质活动间隔套高度比支撑扁钢厚度要高出1至2mm，内径可穿专用固定金具螺杆，外径小于腰形孔内径1至2mm。

本发明的有益效果：本发明管母线的导体采用新型空心薄壁铝合金管母线来替代原有铝质管母线、方形管母线槽或铜质电缆，使设备机械性能更好，重量更轻，安装跨距大，抗短路能力强，表面积大，降低了电流集肤效应，增强了散热效果，并降低电能的损耗，确保设备的稳定性，也解决了大功率风力发电机大容量传输电能的需要。“品”字形的锭子与转子的排列结构增大了产品载流能力，并防止涡流效应，充分的利用了塔筒内的空间，并有效的节约了安装空间，提高了风电母线的安装效率。管母线的固定安装采用钢质活动间隔套和钢质柔性减震支撑设计进行短距离抗伸缩滑动，实现了管母线的非约束柔性安装，保证了风塔摇摆条件下及管母线热胀冷缩条件下的使用要求。管母线与专用固定金具之间的安装固定采用SMC等高分子聚合物管状绝缘套管铆接支撑结构，增加了绝缘材料的表面硬度，提高了绝缘材料抗磨损性能，有效保护了管母线绝缘层在摇摆伸缩时不受损伤，提高了产品绝缘性能，满足了电气绝缘要求。管母线导体的中间与终端的铝接头采用先镀镍后，再进行镀锡工艺，镀镍、镀锡厚度严格控制在5至10 um，提高了镀层附着力，有效防止了材料间的电化学腐蚀，提高了接头的导电性能和防腐性能，另外，管母线整体用有机绝缘材料进行整体密封，提高了导体表面抗氧化能力，满足了电气设备的防腐要求。

附图说明

图1：风电管母线及其结构俯视图

图2：风电管母线及其结构截面图

图3：柔性支撑结构的放大示意图

图4：母线组之间软连接的放大示意图

图中：1为网状电缆桥架；2为风电塔塔筒；3为接地铝排；4为铝合金管母线；5为一节管母线组；6为铜质软连接；7为二节管母线组；8为管母专用固定金具；9为防护网；10为“几”字形支扁钢；11为“U”形弹性支撑；12为角钢。

具体实施方式

本发明通过研发一种新型铝合金导电材料制备铝合金管母线代替传统的铜质电缆、方形管母槽，其在性能上得到较好的提升，散热效果好、电损低、导电率高、管材用量少、减轻设备重量，具体实施例如下：

铝合金管母线为一种稀土耐热高导电率的新型铝合金导电材料，其配方为Si 0.45%、Fe <0.05%、Cu 0.15%、Mn<0.05%、Mg 0.55%、Cr <0.05%、Zn <0.05%、RE 0.12%、Ti <0.05%、Zr 为0.14%，单项杂质的比例不超过0.05%，总杂质比例不超过0.15%，Al为余量。每根管母线表面均铝合金管母线外全部热缩一层热缩母排管进行整体防护，同时铝合金管母线与专用固定金具接触处铆接有SMC等高分子聚合物的管状绝缘套管进行绝缘并限位，并在SMC等高分子聚合物表面再次铺设一段软质冷缩绝缘套管，以对铆接处进行绝缘，并对整个SMC管状绝缘套管进行密封防护，管母线两端焊接铝接头采用先镀镍后，再进行镀锡工艺，镀镍、镀锡厚度严格控制在7至8 um，提高了镀层附着力，有效防止了材料间的电化学腐蚀，提高了接头的导电性能和防腐性能。铝合金管母线组5分别由锭子管母线组和转子管母线组组成，锭子管母线和转子管母线组分别由三根铝合金管母线4以“品”字形通过专用固定金具8固定在“几”字形支撑扁钢10上，专用固定金具8靠外侧的一端上端螺栓同时固定着接地排母3，防护网9与专用固定金具8连接，“几”字形支撑扁钢10的一侧安装有控制电缆桥架1，每节管母线组分别有上下端两个“几”字形支撑架，其中上端“几”字形支架与专用固定金具是直接固定，下端“几”形支撑扁钢与专用固定金具之间通过钢质活动套来实现短距离活动固定。其中一节管母线组5和二节管母线组7之间通过铜质软连接进行连接，上端“几”字形支撑扁钢直接通过角钢与塔筒壁2固定，下端“几”字形支撑支架与角钢12固定，再由角钢12与U型弹性支撑11相连，U形弹性支撑11再通过角钢与塔筒壁进行固定。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此而限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书相关内容所作的等效结构或等效改造，或直接或间接运用本发明以外的其他相关领域，均可视为在本发明的专利保护范围内。

Claims

1. 一种新型风电绝缘管母线及其结构，包括多节铝管母线组、母线组连接结构及电缆桥架，其特征在于：所述铝合金管母线为一种稀土耐热高导电率的新型铝合金导电材料，其配方为Si 0.35~0.60%、Fe ＜0.35%、Cu 0.1~0.2%、Mn＜0.1%、Mg 0.45~0.65%、Cr ＜0.1%、Zn ＜0.1%、RE 0.07~0.18%、Ti ＜0.1%、Zr 0.08~0.2%，其它单项杂质的比例不超过0.05%，总杂质比例不超过0.15%，Al为余量。铝合金管母线组包括锭子铝合金管母线组、转子铝合金管母线组和接地铝母线，铝合金管母线组通过专用固定金具安装在“几”字形支撑扁钢上，每节管母线组有上下两个“几”字形支撑扁钢，下端“几”字形支撑扁钢安装专用固定金具的腰形孔内装设有钢质活动间隔套，接地铝母线安装在专用固定金具上端一侧的固定螺栓处，铺设控制电缆的电缆桥架固定在“几”字形支撑扁钢上，管母线与管母线之间通过焊接的铝接头用铜质伸缩软连接进行连接，连接在专用固定金具上的防护网固定在“几”字形支撑扁钢上，每节管母线组的上端“几”字形支撑扁钢直接通过角钢固定在塔筒壁上，下端“几”字形支撑扁钢通过角钢与U形弹性支撑连接，U形弹性支撑再通过角钢与塔筒壁进行固定。

2. 根据权利要求1所述一种新型风电绝缘管母线及其结构，其特征在于：所述锭子铝合金管母线组和转子铝合金管母线组分别由三根空心薄壁铝合金管母线呈“品”或“一”字形排列并通过专用固定金具固定组成。

3. 根据权利要求1所述一种新型风电绝缘管母线及其结构，其特征在于：所述铝合金管母线外全部热缩一层热缩母排管。

4. 根据权利要求1所述一种新型风电绝缘管母线及其结构，其特征在于：所述铝合金管母线与专用固定金具接触处铆接有SMC等高分子聚合物的管状绝缘套管，并在SMC等高分子聚合物表面再次铺设一段软质冷缩绝缘套管。

5. 根据权利要求1所述一种新型风电绝缘管母线及其结构，其特征在于：所述管母线两端铝接头采用先镀镍后，再进行镀锡工艺，镀镍、镀锡厚度严格控制在5至10 um。

6. 根据权利要求1所述一种新型风电绝缘管母线及其结构，其特征在于：所述钢质活动间隔套高度比“几”字形支撑扁钢厚度要高出1至2mm，内径可穿专用固定金具螺杆，外径小于腰形孔内径1至2mm。