CN116799584B - 滑环总成及旋转输送电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑环总成及旋转输送电设备，其中滑环总成包括用于电性连接电缆的导电固定环、导电滑环及碳刷，导电滑环位于导电固定环内侧，且导电滑环能够相对导电固定环转动；至少三个碳刷安装在导电固定环上并沿导电滑环的周向均匀分布；其中，所有的碳刷的刷头均与导电滑环的外周面接触。本发明提供的滑环总成具有更高的抗倾斜、摇摆、振动性能，其面对倾斜、摇摆、振动等现象时，可以保证至少有一个碳刷与滑环紧密配合，有效减少接触不良、放电等情况的发生。

Description

滑环总成及旋转输送电设备

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别涉及一种滑环总成及旋转输送电设备。

背景技术

随着新能源领域的高速发展，风力发电作为清洁能源，具有重要的发展意义。旋转输送电设备作为单点系泊风力发电系统中必不可少的核心部件，其工作的可靠性和安全性对风力发电系统具有重大影响。现有技术中，旋转输送电设备通常包括箱体、转动安装于箱体内的旋转架、三个相互隔开地套设在旋转架上的滑环，旋转架设置有三个用于安装电缆的第一套管，箱体外壁则安装有三个用于安装电缆的第二套管，每个出线套管均连接有一个碳刷，碳刷位于箱体内，三个碳刷与三个滑环一一对应地接触，三个第一套管一一对应地与三个滑环电性连接，由此实现三个第一套管与三个第二套管一一对应地进行输电。在风力发电的场景中，特别是海上风电、海上平台等场景中，风力发电系统安装在漂浮式平台上，风力发电系统容易受风力、波浪影响产生倾斜、摇摆、振动等现象。同时，由于海上风电系统往大容量方向发展，其输送电设备的电压等级越来越高(从10kV上升至35kV甚至是66kV)，电压等级的升高要求绝缘距离增加，导致元器件的尺寸越来越大，以及设备的体积和重量越来越大，风力发电系统对设备提出更高的要求以应对倾斜、摇摆、振动等现象，而现有的旋转输送电设备，在设备增大的体积和重量的情况下，面对倾斜、摇摆、振动等现象时，其碳刷与滑环之间容易出现接触不良、放电等情况，抗倾斜、摇摆、振动性能有待提高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种滑环总成，其面对倾斜、摇摆、振动等现象时，可以保证至少有一个碳刷与滑环紧密配合，有效减少接触不良、放电等情况的发生。

本发明还提出一种具有上述滑环总成的旋转输送电设备。

根据本发明的第一方面实施例的滑环总成，包括用于电性连接电缆的导电固定环、导电滑环及碳刷，所述导电滑环位于所述导电固定环内侧，且所述导电滑环能够相对所述导电固定环转动；至少三个所述碳刷安装在所述导电固定环上并沿所述导电滑环的周向均匀分布；其中，所有的所述碳刷的刷头均与所述导电滑环的外周面接触。

根据本发明实施例的滑环总成，至少具有如下有益效果：滑环总成工作过程中，导电滑环相对导电固定环转动，由于至少三个碳刷安装在固定环上并沿所述导电滑环的周向均匀分布，当出现倾斜、摇摆、振动等现象时，若滑环偏离一部分碳刷，滑环也将会与另一部分的碳刷紧密配合，即可以保证至少有一个碳刷与滑环紧密配合，从而保证与导电固定环连接的电缆及与导电滑环连接的电缆之间电路良好连通，有效减少接触不良、放电等情况的发生，由此，本发明提供的滑环总成具有更高的抗倾斜、摇摆、振动性能，能够适应设备增大体积和重量的情况以及倾斜、摇摆、振动等环境。

根据本发明的一些实施例，所述碳刷的所述刷头可沿所述导电滑环的径向滑动伸缩，所述刷头与所述导电固定环之间设置有弹性件，所述弹性件能够驱动所述刷头滑动靠拢并抵接于所述导电滑环的外周面。

根据本发明的一些实施例，所述导电固定环连接有用于电性连接电缆的第一导体。

根据本发明的一些实施例，上述的滑环总成包括呈环形的绝缘壳体，所述绝缘壳体罩设于所述导电固定环、导电滑环及所有的所述碳刷。

根据本发明的一些实施例，所述绝缘壳体设置有避让孔，所述第一导体穿设于所述避让孔。

根据本发明的第二方面实施例的旋转输送电设备，包括至少一个上述的滑环总成。

根据本发明实施例的旋转输送电设备，至少具有如下有益效果：通过采用上述的滑环总成，当遇到倾斜、摇摆、振动等现象时，若滑环偏离其中部分碳刷，滑环也将会与另一部分的碳刷更紧密地配合，即可以保证至少有一个碳刷与滑环紧密配合，实现电路的良好导通，有效减少接触不良、放电等情况的发生，使得本发明提供的旋转输送电设备具有更高的抗倾斜、抗摇摆、抗振动性能，工作可靠性更高。

根据本发明的一些实施例，包括箱体、至少一个用于连接电缆的第一套管及至少一个用于连接电缆的第二套管，所述箱体内转动安装有旋转架，所有的所述第一套管安装于所述旋转架，所有的所述第二套管安装于所述箱体的外壁，所有的所述滑环总成位于所述箱体内，其中，所有的所述导电滑环均安装于所述旋转架，且所有的所述导电滑环与所有的所述第一套管一一对应地电性连接，所有的所述导电固定环连接于所述箱体，且所有的所述导电固定环均连接有第一导体，所有的所述第一导体与所有的所述第二套管一一对应地电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述旋转架上端通过第一轴承转动安装于所述箱体的上侧壁，所述旋转架下端通过第二轴承转动安装于所述箱体的下侧壁。

根据本发明的一些实施例，所述箱体内填充有六氟化硫气体。

根据本发明的一些实施例，所述滑环总成设置有三个，三个所述滑环总成沿所述旋转架的转动轴线间隔布置，所述第二套管设置有三个并设置于所述箱体的同一侧面，且三个所述第二套管沿相对所述旋转架的转动轴线倾斜的直线间隔分布。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的滑环总成的示意图；

图2为图1示出的滑环总成的剖视图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图1示出的滑环总成的爆炸图；

图5为本发明实施例的旋转输送电设备的示意图；

图6为图5示出的旋转输送电设备的半剖示意图；

图7为图6中B处的放大图；

图8为图5示出的旋转输送电设备的底部示意图。

附图标记：

导电固定环110、导电滑环120、碳刷130、刷头131、弹性件132、绝缘壳体140、避让孔141、第一导体150、箱体200、第一绝缘安装杆210、第一套管300、第二套管400、旋转架500、第一轴承600、第二轴承700、第二导体800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4，本发明的实施例提供的滑环总成，包括用于电性连接电缆的导电固定环110、导电滑环120及碳刷130，导电滑环120位于导电固定环110内侧，且导电滑环120能够相对导电固定环110转动；至少三个碳刷130安装在导电固定环110上并沿导电滑环120的周向均匀分布；其中，所有的碳刷130的刷头131均与导电滑环120的外周面接触。

滑环总成工作过程中，导电滑环120相对导电固定环110转动，由于至少三个碳刷130安装在固定环上并沿导电滑环120的周向均匀分布，当遇到倾斜、摇摆、振动等现象时，若滑环偏离其中部分碳刷130，滑环也将会与另一部分的碳刷130更紧密得配合，即可以保证至少有一个碳刷130与滑环紧密配合，从而保证与导电固定环110连接的电缆及与导电滑环120连接的电缆之间电路良好连通，有效减少导电滑环120与导电固定环110接触不良、放电等情况的发生，由此，本发明提供的滑环总成具有更高的抗倾斜、抗摇摆、抗振动性能，工作可靠性更高，能够适应设备增大体积和重量的情况以及倾斜、摇摆、振动等环境。此外，通过上述设置，导电滑环120与导电固定环110之间阻抗较小、电路连通性好，可以减少导电滑环120与导电滑环120之间电弧的产生，滑环总成可以适应更高的输电电压等级，更好地适应35kV以上高电压场景。

参照图1至图4，在一些实施例中，碳刷130的刷头131可沿导电滑环120的径向滑动伸缩，刷头131与导电固定环110之间设置有弹性件132，弹性件132能够驱动刷头131滑动靠拢并抵接于导电滑环120的外周面，通过上述设置，每个碳刷130的刷头131可以更紧密地与导电滑环120的外周面接触。同时，倾斜、摇摆、振动等现象导致导电滑环120相对导电固定环110偏移时，特别是在设备增大的体积及重量下倾斜、摇摆、振动等现象更明显，导致导电滑环120相对导电固定环110偏移程度更大时，各个碳刷130的刷头131可以自动伸缩补偿，以尽可能地使更多碳刷130的刷头131与滑环紧密配合，还可以有效防止碳刷130的刷头131与导电滑环120硬性碰撞造成碳刷130损坏，提高滑环总成使用寿命。

参照图1、图2及图4，在一些实施例中，所述导电固定环110连接有用于电性连接电缆的第一导体150，导电固定环110可以通过第一导体150电性连接电缆。

参照图1、图2及图4，在一些实施例中，上述的滑环总成包括呈环形的绝缘壳体140，所述绝缘壳体140罩设于所述导电固定环110、导电滑环120及所有的所述碳刷130。在滑环总成工作过程中，导电滑环120相对导电固定环110转动，在此过程中，碳刷130将产生碳粉，绝缘壳体140的设置，可以将碳粉收集在绝缘壳体140内，有效避免碳粉漂浮在旋转输送电设备的箱体200内或落到旋转输送电设备其他部件上，避免对旋转输送电设备的箱体200内高压电场产生影响，有效避免了电弧的产生，确保了设备的可靠性。此外，绝缘壳体140可以增加旋转输送电设备内相邻两个滑环总成之间的绝缘性能、滑环总成与旋转输送电设备其他部件之间的绝缘性能，提高设备的可靠性，并减小相邻两个滑环总成之间所需的绝缘距离，从而使旋转输送电设备所需尺寸更小。

参照图2及图4，在一些实施例中，所述绝缘壳体140设置有避让孔141，所述第一导体150穿设于所述避让孔141。

参照图5及图6，本发明的实施例提供的旋转输送电设备，包括至少一个上述的滑环总成。通过采用上述的滑环总成，当出现倾斜、摇摆、振动等现象时，若滑环偏离其中部分碳刷130，滑环也将会与另一部分的碳刷130更紧密地配合，即可以保证至少有一个碳刷130与滑环紧密配合，实现电路的良好导通，有效减少接触不良、放电等情况的发生，使得本发明提供的旋转输送电设备具有更高的抗倾斜、抗摇摆、抗振动性能，工作可靠性更高。此外，由于导电滑环120与导电固定环110之间阻抗较小、电路连通性好，可以减少导电滑环120与导电滑环120之间电弧的产生，旋转输送电设备可以适应更高的输电电压等级，更好地适应35kV以上高电压场景。

参照图6至图8，在具体实施过程中，旋转输送电设备包括箱体200、至少一个用于连接电缆的第一套管300及至少一个用于连接电缆的第二套管400，箱体200内转动安装有旋转架500，所有的第一套管300安装于旋转架500，所有的第二套管400安装于箱体200的外壁，所有的滑环总成位于箱体200内，其中，所有的导电滑环120均安装于旋转架500，且所有的导电滑环120与所有的第一套管300一一对应地电性连接，所有的导电固定环110连接于箱体200，且所有的导电固定环110均连接有第一导体150，所有的第一导体150与所有的第二套管400一一对应地电性连接，通过上述设置，旋转输送电设备可以实现第二套管400所连接的电缆与对应的第一套管300所连接的电缆之间旋转输电。

参照图6至图8，在具体实施过程中，所有的第一套管300均连接有第二导体800，所有的第二导体800与所有的导电滑环120一一对应连接。

参照图6至图8，在一些实施例中，所述旋转架500上端通过第一轴承转动安装于所述箱体200的上侧壁，所述旋转架500下端通过第二轴承转动安装于所述箱体200的下侧壁，由此，旋转架500上下两端均转动安装于箱体200，可以提高旋转架500转动时的平稳性，提高旋转输送电设备的抗倾斜、抗摇摆、抗振动性能。

参照图6，在一些实施例中，箱体200设置有至少两个第一绝缘安装杆210，第一绝缘安装杆210沿旋转架500的转动轴线设置，所有的第一绝缘安装杆210均位于绝缘壳体140外侧，且绝缘壳体140与至少两个第一绝缘安装杆210可拆卸连接，通过上述设置，可以实现绝缘壳体140的固定。绝缘壳体140的设置，可以将碳粉收集在绝缘壳体140内，有效避免碳粉漂浮在旋转输送电设备的箱体200内或落到旋转输送电设备其他部件上，避免对旋转输送电设备的箱体200内高压电场产生影响，有效避免了电弧的产生，确保了设备的可靠性；绝缘壳体140可以增加旋转输送电设备内相邻两个滑环总成之间的绝缘性能、滑环总成与旋转输送电设备其他部件之间的绝缘性能，提高设备的可靠性，使旋转输送电设备可以更好地适用于35kV以上的高电压输电场景，同时，可以减少相邻两个滑环总成之间所需的绝缘距离，从而使旋转输送电设备所需尺寸更小；此外，绝缘壳体140可以起到类似于轴承的作用，提高整个旋转输送电设备的抗倾斜、抗摇摆、抗振动性能。

在具体实施过程中，滑环总成设置有三个，三个滑环总成沿旋转架500的转动轴线间隔布置。

在具体实施过程中，箱体200内填充有绝缘气体，如此，可以大幅提高箱体200内部的绝缘性能，还可以大幅降低相邻两个滑环总成之间的绝缘距离，从而降低设备体积，同时绝缘气体密闭于气箱之内，与外界大气隔离，使得旋转输送电设备更加安全可靠。通过上述设置，旋转输送电设备可以适用于35kV以上的高电压输电场景。

其中，绝缘气体可以是六氟化硫气体，旋转输送电设备可采用微正压力设计，箱体200冲入六氟化硫气体的压力低于0.05MPa，箱体200内部的气压比大气压稍微大点，无需箱体200填充高压空气，因此，本发明提供的旋转输送电设备不属于压力容器，其安装、维护、运输、储存和常规设备一样，无需特殊流程，旋转输送电设备安装、维护、运输、储存更加安全，泄露风险更小。

需要说明的是，在具体实施过程中，绝缘气体也可以是全氟异丁腈与二氧化碳混合气体，该混合气体可以实现六氟化硫气体的环保替代。

参照图5及图6，在一些实施例中，第二套管400设置有三个并设置于箱体200的同一侧面，可以方便三个第二套管400外接电缆，其中，三个第二套管400沿相对旋转架500的转动轴线倾斜的直线间隔分布，由此，可以保证相邻两个第二套管400之间具有足够的绝缘距离，并使相邻两个滑环总成之间的距离可以更小，进而旋转输送电设备的高度尺寸可以进一步缩小。

通过上述设置，本发明提供的旋转输送电设备可以适用于35kV以上的高电压输电场景，同时具有小的体积、重量，降低成本，方便运输、安装。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种旋转输送电设备，其特征在于，包括滑环总成、箱体(200)、至少一个用于连接电缆的第一套管(300)及至少一个用于连接电缆的第二套管(400)，

所述滑环总成包括用于电性连接电缆的导电固定环(110)、导电滑环(120)、至少三个碳刷(130)，所述导电滑环(120)位于所述导电固定环(110)内侧，且所述导电滑环(120)能够相对所述导电固定环(110)转动，至少三个所述碳刷(130)安装在所述导电固定环(110)上并沿所述导电滑环(120)的周向均匀分布，所有的所述碳刷(130)均与所述导电固定环(110)电性连接，所有的所述碳刷(130)的刷头(131)均与所述导电滑环(120)的外周面接触；

所述碳刷(130)的所述刷头(131)可沿所述导电滑环(120)的径向滑动伸缩，所述刷头(131)与所述导电固定环(110)之间设置有弹性件(132)，所述弹性件(132)能够驱动所述刷头(131)滑动靠拢并抵接于所述导电滑环(120)的外周面；

所述导电固定环(110)连接有用于电性连接电缆的第一导体(150)；

所述滑环总成包括呈环形的绝缘壳体(140)，所述绝缘壳体(140)罩设于所述导电固定环(110)、导电滑环(120)及所有的所述碳刷(130)；

所述绝缘壳体(140)设置有避让孔(141)，所述第一导体(150)穿设于所述避让孔(141)；

所述箱体(200)内转动安装有旋转架(500)，所有的所述第一套管(300)安装于所述旋转架(500)，所有的所述第二套管(400)安装于所述箱体(200)的外壁，所有的所述滑环总成位于所述箱体(200)内，其中，所有的所述导电滑环(120)均安装于所述旋转架(500)，且所有的所述导电滑环(120)与所有的所述第一套管(300)一一对应地电性连接，所有的所述第一导体(150)与所有的所述第二套管(400)一一对应地电性连接；

所述箱体(200)设置有至少两个第一绝缘安装杆(210)，所述第一绝缘安装杆(210)沿所述旋转架(500)的转动轴线设置，所有的所述第一绝缘安装杆(210)均位于所述绝缘壳体(140)外侧，且所述绝缘壳体(140)与至少两个所述第一绝缘安装杆(210)可拆卸连接；

所述箱体(200)内填充有绝缘气体；

所述旋转架(500)上端通过第一轴承转动安装于所述箱体(200)的上侧壁，所述旋转架(500)下端通过第二轴承转动安装于所述箱体(200)的下侧壁；

所述滑环总成设置有三个，三个所述滑环总成沿所述旋转架(500)的转动轴线间隔布置，所述第二套管(400)设置有三个并设置于所述箱体(200)的同一侧面，且三个所述第二套管(400)沿相对所述旋转架(500)的转动轴线倾斜的直线间隔分布。