CN105931699A - 额定电压690/1000v管型风电母线、其安装装置及母线制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了额定电压690/1000V管型风电母线、其安装装置及母线制作工艺，其中管型风电母线包括铝合金导体，以及依次连接在其外侧的绝缘层、屏蔽层、绝缘层和外套护层，每一层绝缘层包括聚四氟乙烯层和ESF热缩套管层；外套护层为聚烯烃高聚物绝缘护套。安装结构包括正方形状塔筒和设置在其内部的若干层“品”字型固定装置，每一层“品”字型固定装置通过一个“几”字型支架与塔筒固定连接；本发明的管型风电母线、其安装装置及母线制作工艺提高了管型风电母线的绝缘性能、增强了管型风电母线的防电磁干扰功能、增强了管型风电母线的抗震功能、耐候性能，从而增长其使用寿命。

Description

额定电压690/1000V管型风电母线、其安装装置及母线制作 工艺
技术领域
本发明涉及额定电压690/1000V管型风电母的安装、使用以及制作工艺技术领域，特别是涉及额定电压690/1000V管型风电母线、其安装装置及母线制作工艺。
背景技术
风力发电是洁净的可再生能源，发展风力发电对于保护环境，改善能源结构，节约常规能源等有着重要的战略意义。我国目前大批量用于风力发电塔筒内传输电流的产品主要有风电专用电缆和铝排结构风电母线槽两种产品，由于这两种输电产品在使用中分别存在着或多或少的弊端，势必会影响与制约着风力发电行业的健康发展，这就迫切需要一种简单，快捷，安全，可靠的输电设备来替代以上两种产品。就目前风电专用母线槽研究和试运行情况来看还存在一些问题，如部分产品的绝缘介质和绝缘方式存在问题，母线槽系统整体抗震能力不强，时有连接松动引起连接器烧毁的现象；部分产品结构不合理，因母线槽安装高度较高，内部铝排相对外壳出现下坠现象；部分产品安装不方便等。总之风电母线槽技术还不够成熟。风电专用母线槽作为风电机组的主要输电设备，其技术的成熟性直接关系着发电机组的可靠性和稳定性。
风电母线槽的使用环境相对普通母线槽主要有以下几方面特殊要求：额定电压约690V，绝缘电压约1000V，相对普通母线槽其额定电压和绝缘电压都有所提高；环境温度-50℃至+50℃，对低温要求较高；由于风塔筒高度为70米到90米，受大风和恶劣气候条件影响，因此，封电机组内部的设备要由抗震要求；风电专用母线槽在风机内贯通安装，对于风电专用母线槽的整体强度和安装强度要求很高；因其使用环境的要求对绝缘材料的要求较高，一般普通的绝缘材料如热缩套管，聚酯薄膜，橡胶套管等不能满足这项要求，需要采取新的绝缘材料和绝缘方式。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了额定电压690/1000V管型风电母线、其安装装置及母线制作工艺，其目的在于提高管型风电母线的绝缘性能、增强管型风电母线的防电磁干扰功能、增强管型风电母线的抗震功能、耐候性能，从而增长其使用寿命。
本发明所采用的技术方案是：额定电压/V管型风电母线，包括铝合金导体，以及依次连接在其外侧的绝缘层、屏蔽层、绝缘层和外套护层，每一层绝缘层包括聚四氟乙烯层和ESF热缩套管层；外套护层为聚烯烃高聚物绝缘护套，ESF热缩套管层为含有聚四氟乙烯成份的热缩套管。
进一步地，屏蔽层为铝箔层。
进一步地，每一层聚四氟乙烯层包括2-4层聚四氟乙烯定向薄膜，和涂抹在聚四氟乙烯定向薄膜外的硅油层。
额定电压690/1000V管型风电母线的安装结构，包括正方形状塔筒和设置在其内部的若干层“品”字型固定装置，每一层“品”字型固定装置通过一个“几”字型支架与塔筒固定连接；每一层“品”字型固定装置还包括并列设置的至少一个“品”字型定子惯性风电母线固定装置和至少一个“品”字型转子惯性风电母线固定装置；每一层“品”字型固定装置内还设有一根管型风电母线零线导电排；塔筒为网状防护结构。
进一步地，每一个“品”字型定子惯性风电母线固定装置和每一个“品”字型转子惯性风电母线固定装置均包括上固定部和下固定部，并且上固定部和下固定部围成上口部、左下口部和右下口部，其中左下口部和右下口部之间的下固定部上设有隔离支撑部，置于上口部内的管型风电母线底部连接在隔离支撑部的顶部位置。
进一步地，下固定部的隔离支撑部与左下口部和右下口部整体连接呈“几”字型结构。
进一步地，“几”字型结构的中间靠下位置处还设有至少两根增强筋。
额定电压690/1000V管型风电母线的制作工艺，包括如下步骤：
步骤一，铝合金管导体两端各留15-25cm，之后在导体表面紧密包绕2-4层聚四氟乙烯定向薄膜并均匀涂刷硅油；
步骤二，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩ESF热缩护套，其中ESF热缩套管层6为含有聚四氟乙烯成份的热缩套管；
步骤三，在ESF热缩护套外紧密包绕一层铝箔；
步骤四，在铝箔外包绕2-4层聚四氟乙烯定向薄膜，并均匀涂刷硅油；
步骤五，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩1-2层ESF热缩护套；
步骤六，在管型风电母线两端预留15-25cm处缠绕耐油填充胶防止均匀涂刷在聚四氟乙烯定向薄膜的硅油从管型风电母线两端漏出；
步骤七，按国家标准相序颜色A相/黄色，B相/绿色，C相/红色在ESF热缩护套外再热缩1层绝缘护套，这样整根管型风电母线便制作完成。
进一步地，步骤一，铝合金管两端各留20cm，之后在导体表面紧密包绕3层聚四氟乙烯定向薄膜并均匀涂刷硅油；
步骤二，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩ESF热缩护套；
步骤三，在ESF热缩护套外紧密包绕一层铝箔；
步骤四，在铝箔外包绕3层聚四氟乙烯定向薄膜，并均匀涂刷硅油；
步骤五，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩1层ESF热缩护套；
步骤六，在管型风电母线两端预留20 cm处缠绕耐油填充胶防止均匀涂刷在聚四氟乙烯定向薄膜的硅油从管型风电母线两端漏出；
步骤七，按国家标准相序颜色A相/黄色，B相/绿色，C相/红色在ESF热缩护套外再热缩1层绝缘护套，这样整根管型风电母线便制作完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是： A:解决的主要技术问题主要体现在以下几方面：
1.提高了管型风电母线的绝缘性能。
我公司研发的管型风电母线A，B,C，三相导体全部采用聚四氟乙烯定向薄膜（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作，有优良的电气性能和化学稳定性，介质损耗小，阻燃、耐老化）加高分子热缩套管作为主绝缘材料进行封闭，母线金属夹具与导体衬有工程塑料模压成型的绝缘护套，导体相间保持空气间隔，以空气介质作为附加绝缘，绝缘性能优越可靠，并能有效避免因异物导致相间短路现象，彻底消除安全隐患。
2.增强了管型风电母线的防电磁干扰功能。
我公司研发的管型风电母线槽采用特殊防腐处理钢板作为防护罩，具有低导磁，防腐蚀性能强等特性，能减少母线外壳涡流损耗，同时对电磁场有一定的屏蔽作用，确保整个系统运行稳定可靠。
3.增强了管型风电母线的抗震功能。
我公司研发的管型风电母线槽接头均采用软接头，并采取可靠的防松措施，能有效消除强风，地震等情况下塔筒晃动对母线系统造成的应力损害及接头松动过热现象。
4.增强了管型风电母线耐候性能。
我公司研发的管型风电母线在高原，山脉，戈壁，平原，丘陵，岛屿，滩涂等各种领域下均能保持正常稳定运行，无需采取任何附加措施。
5.增强了管型风电母线适应高原环境的性能
我公司研发的管型风电母线槽系统三相导体为全厂封闭绝缘，在海拔4000米左右环境下能继续保持可靠运行，不受高原凝露，低气压带来的不利影响。
6.增强了管型风电母线适应海洋环境的性能
我公司研发的管型风电母线槽系统采用的绝缘材料及组件均有很强的耐湿热，防腐蚀，抗老化能力，且三相导体全厂封闭绝缘，完全能适应于海洋环境下使用。
B:我公司研发的管型风电母线主要优势有以下几个方面
1.管型母线槽管型导体与铝排结构的母线槽导电排相比：同等截面管状导体载流量大，管导体表面电流密度分布均匀，特别适合工作电流大的回路。
2.管状导体集肤效应系数低，交流电阻小；且三相导体呈“品”字布局，结构合理，导体邻近效应系数低，母线槽电损小，高效节能。
3.管型母线槽采用网状防护罩。导体通电运行时产生的热量直接向大气中散发，使母线槽系统整体散热性能好，导体温升低。
4.管型母线槽接头采用柔性铜质软连接，载流能力强，并可消除安装误差及塔筒宽幅摆动带来的安全运行隐患，彻底解决接头发热问题。
5.管型母线槽标准段长度达6米，整个塔筒内母线槽系统接头数量少；无论直驱还是双馈型风电机组，定子及转子母线均通过共用支撑形成一整体部件，且塔筒段间母线连接采用软连接，使母线槽系统安装更加省时，方便快捷。
6.管型母线槽三相导体全厂封闭绝缘，不受高原凝露，海洋盐雾，灰尘等恶劣环境的影响，适合任何地域环境下使用。
7.管型母线槽三相导体外表采用绝缘薄膜和绝缘套管包覆双重绝缘方式，导体相间再通过绝缘套及支撑夹相互隔开，保持足够大的电气间隙和爬电距离，使得产品电气绝缘性能强，安全可靠。
8.管型母线槽产品投入使用20年内不需要维修，真正实现免维护，大大降低了风场运营维护成本，提高发电效率。
改进前后的结构优点对比，详见表1：
名称 载流 温 升 安 装 适 用 安 全 维 护
改进前 风电铝排母线槽 导体集肤效应及邻近效应系数较高，单相导体载流量低，垂直安装需降容使用。 外壳全封闭，母线槽内部导体热量不易散出，散热性能差，运行温升高 对塔筒安装支柱焊接精度要求较高，接头数量较多，定子和转子母线分别安装，安装费时操作难度大 适合低海拔，内陆环境下适用 接头为刚性连接，母线运行受安装误差，热胀冷缩及超高塔筒宽幅摆动带来的影响，易出现发热烧坏现象，可靠性差 产品投入运行每年都需要定期检查维护，维护成本高。
改进后 管型风电母线 导体集肤效应及邻近效应系数低，单相导体载流量大，垂直安装无需降容使用。 外壳采用防护网，散热性能好，运行时导体温升低 对塔筒厂安装支柱焊接精度要求低，接头数量少，定子与转子母线整体安装，安装更方便 适合任何地域，环境下适用 接头为柔性连接，可消除安装误差，热胀冷缩及超高塔筒宽幅摆动带来的不利影响，安全可靠 产品20年内不需要维护
表1 风电母线结构改进前后使用效果前后对比。
附图说明
图1为额定电压690/1000V管型风电母线的一个实施例的变截面的结构示意图；
图2为额定电压690/1000V管型风电母线的安装结构的一个实施例的放大的结构示意图；
图3为安装结构的每一个“品”字型定子或者转子惯性风电母线固定装置的一个实施例的放大的结构示意图；
其中：1-铝合金导体，2-绝缘层，3-屏蔽层，4-外套护层，5-聚四氟乙烯层，6-ESF热缩套管层，7-塔筒，8-“品”字型固定装置，9-“几”字型支架，10-“品”字型定子惯性风电母线固定装置，11-“品”字型转子惯性风电母线固定装置，12-管型风电母线零线导电排，13-上固定部，14-下固定部，15-上口部，16-左下口部，17-右下口部，18-隔离支撑部，19-“几”字型结构，20-增强筋，21-螺栓。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，额定电压690/1000V管型风电母线，包括铝合金导体1，以及依次连接在其外侧的绝缘层2、屏蔽层3、绝缘层2和外套护层4，每一层绝缘层2包括聚四氟乙烯层5和ESF热缩套管层6；外套护层4为聚烯烃高聚物绝缘护套。管型风电母线主要包括: ①管型风电母线的铝合金导体（合金牌号:6063G(6063)，LDRE(6R05)，3A21(LF21)和6Z63）; ②③包绕在铝合金导体上的绝缘层（聚四氟乙烯定向薄膜）；④均匀涂刷在聚四氟乙烯定向薄膜上的硅油；⑤套设在绝缘层上的ESF透明热缩套管（成份含聚四氟乙烯）；⑥包绕在ESF透明热缩套管（成份含聚四氟乙烯）的屏蔽层（铝箔）；⑦包绕在屏蔽层（铝箔）上的ESF热缩套管（成份含聚四氟乙烯）；⑧套设在ESF热缩套管（成份含聚四氟乙烯）上的聚乙烯（PE）热缩套管或聚氯乙烯（PVC）热缩套管。 此外，屏蔽层3为铝箔层。 每一层聚四氟乙烯层5包括2-4层聚四氟乙烯定向薄膜，和涂抹在聚四氟乙烯定向薄膜外的硅油层。
如图2所示，额定电压690/1000V管型风电母线的安装结构，包括正方形状塔筒7和设置在其内部的若干层“品”字型固定装置8，每一层“品”字型固定装置8通过一个“几”字型支架9与塔筒7固定连接；每一层“品”字型固定装置8还包括并列设置的至少一个“品”字型定子惯性风电母线固定装置10和至少一个“品”字型转子惯性风电母线固定装置11；每一层“品”字型固定装置8内还设有一根管型风电母线零线导电排12；塔筒7为网状防护结构，并且由钢制成，即为钢制防护网，其中ESF热缩套管层6为含有聚四氟乙烯成份的热缩套管。
如图3所示，安装结构的每一个“品”字型定子惯性风电母线固定装置10和每一个“品”字型转子惯性风电母线固定装置11均包括上固定部13和下固定部14，并且上固定部13和下固定部14围成上口部15、左下口部16和右下口部17，其中左下口部16和右下口部27之间的下固定部14上设有隔离支撑部18，置于上口部15内的管型风电母线底部连接在隔离支撑部18的顶部位置。下固定部14的隔离支撑部18与左下口部16和右下口部17整体连接呈“几”字型结构19。 “几”字型结构19的中间靠下位置处还设有至少两根增强筋20，上固定部13和下固定部14通过若干个高强度外六角螺栓21可拆卸地固定在一起。
实施例1
额定电压690/1000V管型风电母线的制作工艺，包括如下步骤：
步骤一，铝合金管导体两端各留15-25cm，之后在导体表面紧密包绕2-4层聚四氟乙烯定向薄膜并均匀涂刷硅油；
步骤二，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩ESF热缩护套；
步骤三，在ESF热缩护套外紧密包绕一层铝箔；
步骤四，在铝箔外包绕2-4层聚四氟乙烯定向薄膜，并均匀涂刷硅油；
步骤五，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩1-2层ESF热缩护套；
步骤六，在管型风电母线两端预留15-25cm处缠绕耐油填充胶防止均匀涂刷在聚四氟乙烯定向薄膜的硅油从管型风电母线两端漏出；
步骤七，按国家标准相序颜色A相/黄色，B相/绿色，C相/红色在ESF热缩护套外再热缩1层绝缘护套，这样整根管型风电母线便制作完成。
实施例1
上述制作工艺更为优化的实施例为：
步骤一，铝合金管两端各留20cm，之后在导体表面紧密包绕3层聚四氟乙烯定向薄膜并均匀涂刷硅油；
步骤二，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩ESF热缩护套；
步骤三，在ESF热缩护套外紧密包绕一层铝箔；
步骤四，在铝箔外包绕3层聚四氟乙烯定向薄膜，并均匀涂刷硅油；
步骤五，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩1层ESF热缩护套；
步骤六，在管型风电母线两端预留20 cm处缠绕耐油填充胶防止均匀涂刷在聚四氟乙烯定向薄膜的硅油从管型风电母线两端漏出；
步骤七，按国家标准相序颜色A相/黄色，B相/绿色，C相/红色在ESF热缩护套外再热缩1层绝缘护套，这样整根管型风电母线便制作完成。
额定电压690/1000V管型风电母线、其安装装置及母线制作工艺，提高了管型风电母线的绝缘性能、增强了管型风电母线的防电磁干扰功能、增强了管型风电母线的抗震功能、耐候性能，从而增长其使用寿命。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.额定电压690/1000V管型风电母线，其特征在于：包括铝合金导体（1），以及依次连接在其外侧的绝缘层（2）、屏蔽层（3）、绝缘层（2）和外套护层（4），每一层所述绝缘层（2）包括聚四氟乙烯层（5）和ESF热缩套管层（6）；所述外套护层（4）为聚烯烃高聚物绝缘护套，所述ESF热缩套管层（6）为含有聚四氟乙烯成份的热缩套管。
2.根据权利要求1所述的额定电压690/1000V管型风电母线，其特征在于：所述屏蔽层（3）为铝箔层。
3.根据权利要求1所述的额定电压690/1000V管型风电母线，其特征在于：每一层所述聚四氟乙烯层（5）包括2-4层聚四氟乙烯定向薄膜，和涂抹在聚四氟乙烯定向薄膜外的硅油层。
4.额定电压690/1000V管型风电母线的安装结构，其特征在于：包括正方形状塔筒（7）和设置在其内部的若干层“品”字型固定装置（8），每一层所述“品”字型固定装置（8）通过一个“几”字型支架（9）与塔筒（7）固定连接；每一层所述“品”字型固定装置（8）还包括并列设置的至少一个“品”字型定子惯性风电母线固定装置（10）和至少一个“品”字型转子惯性风电母线固定装置（11）；每一层所述“品”字型固定装置（8）内还设有一根管型风电母线零线导电排（12）；所述塔筒（7）为网状防护结构。
5.根据权利要求4所述的管型风电母线的安装结构，其特征在于：每一个所述“品”字型定子惯性风电母线固定装置（10）和每一个“品”字型转子惯性风电母线固定装置（11）均包括上固定部（13）和下固定部（14），并且上固定部（13）和下固定部（14）围成上口部（15）、左下口部（16）和右下口部（17），其中所述左下口部（16）和右下口部（27）之间的下固定部（14）上设有隔离支撑部（18），置于上口部（15）内的管型风电母线底部连接在隔离支撑部（18）的顶部位置。
6.根据权利要求5所述的管型风电母线的安装结构，其特征在于：所述下固定部（14）的隔离支撑部（18）与左下口部（16）和右下口部（17）整体连接呈“几”字型结构（19）。
7.根据权利要求6所述的管型风电母线的安装结构，其特征在于：所述“几”字型结构（19）的中间靠下位置处还设有至少两根增强筋（20）。
8.额定电压690/1000V管型风电母线的制作工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，铝合金管导体两端各留15-25cm，之后在导体表面紧密包绕2-4层聚四氟乙烯定向薄膜并均匀涂刷硅油；
步骤二，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩ESF热缩护套，其中ESF热缩套管层6为含有聚四氟乙烯成份的热缩套管；
步骤三，在ESF热缩护套外紧密包绕一层铝箔；
步骤四，在铝箔外包绕2-4层聚四氟乙烯定向薄膜，并均匀涂刷硅油；
步骤五，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩1-2层ESF热缩护套；
步骤六，在管型风电母线两端预留15-25cm处缠绕耐油填充胶防止均匀涂刷在聚四氟乙烯定向薄膜的硅油从管型风电母线两端漏出；
步骤七，按国家标准相序颜色A相/黄色，B相/绿色，C相/红色在ESF热缩护套外再热缩1层绝缘护套，这样整根管型风电母线便制作完成。
9.根据权利要求8所述的管型风电母线的制作工艺，其特征在于：步骤一，铝合金管两端各留20cm，之后在导体表面紧密包绕3层聚四氟乙烯定向薄膜并均匀涂刷硅油；
步骤二，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩ESF热缩护套；
步骤三，在ESF热缩护套外紧密包绕一层铝箔；
步骤四，在铝箔外包绕3层聚四氟乙烯定向薄膜，并均匀涂刷硅油；
步骤五，在聚四氟乙烯定向薄膜外热缩1层ESF热缩护套；
步骤六，在管型风电母线两端预留20 cm处缠绕耐油填充胶防止均匀涂刷在聚四氟乙烯定向薄膜的硅油从管型风电母线两端漏出；
步骤七，按国家标准相序颜色A相/黄色，B相/绿色，C相/红色在ESF热缩护套外再热缩1层绝缘护套，这样整根管型风电母线便制作完成。
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