[发明专利]直接安装支架

说明书

提供了一种用于电力传输和配电系统或电厂的电力系统的空心电抗器(200)。该空心电抗器(200)包括：电绝缘支撑结构(210)；绕组线圈(215)，被配置为在电势下工作，并且通过电绝缘支撑结构(210)与地或其它电势隔离；以及绝缘体安装支架(220)，其直接附接到线圈(215)。该绝缘体安装支架(220)被配置为线圈(215)与电绝缘支撑结构(210)之间的分界面。

技术领域

本发明的各方面主要涉及在线圈与绝缘支撑结构之间的分界面，更具体地涉及直接附接到空心电抗器线圈以将空心电抗器线圈安装在空心电抗器的绝缘支撑结构上的直接安装支架。

背景技术

历史上，大约两个世代以前，变电站设备的结构要求是次要的考虑因素，因为电气功能高于一切。然而，从那时起，变电站设备的结构坚固性变得越来越重要，因为客户不能容忍服务中断(例如，魁北克的冰暴、加利福尼亚的地震)。目前的设计标准包括相对极端的故障、风、地震和冰/雪载荷的条件。

此外，空心电抗器建造的基本原理是在大约五十年前制定的，建造方法反映了那个时代的结构要求。所有的空心电抗器线圈(即绕组本身)在电势下工作，并且必须通过电绝缘结构与地或其它电势隔离。该结构可以是许多配置中的一种，但是为了简洁起见，仅讨论常规垂直柱结构。该结构可以包括基座，但必须始终包括绝缘体。

对空心电抗器设计特别是对于典型的结构材料有很大影响的因素是电抗器的固有磁场可能导致感应加热到有害的程度。直流(DC)应用不太容易发热，而交流(AC)应用可能产生极端发热。

现在绝大多数空心电抗器技术均共享早期的设计特征，称为“三脚架”的一组径向同心的金属臂(在某些情况下，它们被截断，然后称为“支脚”)。三脚架可以用作电功能(作为导体)和/或用作电抗器结构的结构分界面。对于大多数空心电抗器，三脚架通过两种主要方法附接到线圈(或绕组)—利用复合带或螺栓连接。这些三脚架的取向具体选择为同心径向模式，以最小化磁场效应。

从结构角度来看，理想的电气取向导致元件在一个轴上非常弱(这类似于在一系列“刀刃”上而不是在坚固的支撑件上平衡电抗器)。机械工程师将抵抗载荷的形状差异量化为称为惯性矩的量(因此，对于给定的材料横截面，刀片具有低惯性矩，而管具有高惯性矩)。一些制造商可以通过在AC线圈上使用三脚架的附件或者通过在DC应用中使用钢“护架”卸载三脚架，以适度的增益来补充三脚架的低惯性矩(护架通常是具有辐射臂的结构构件，不会形成大的循环电流路径)。

空心电抗器的尺寸在历史上有所增加，随着市场发展到不断增加的高kV解决方案，这一趋势可能会持续下去。三十年前，生产的最大的空心电抗器约为40,000lb，现在生产的单位超过110,000lb。较大的线圈通常导致较大的结构需求。现在的空心电抗器的尺寸使得它们是支撑在电站柱式绝缘体上的最大设备之一，因此将绝缘体技术推向结构极限。

过去半个世纪以来，变电站绝缘体(称为电站柱式绝缘体)的主要材料一直是陶瓷。虽然陶瓷具有突出的电特性，但是它们相对于大多数结构材料具有较差的属性。它们的张力弱，而且易碎。与机械缺陷相结合，存在限制瓷绝缘体的横截面积的制造限制。

在过去的二十年中，一种新的替代方案即复合绝缘体已获得业界的认可。在许多方面，复合绝缘体与瓷绝缘体相反。它们具有出色的机械性能和适中的电气特性。然而，如果客户接受复合技术的电气性能，则结构上的增益是优异的材料强度和更大范围的可能制造尺寸。这些后面的因素导致弯曲强度远高于类似的瓷绝缘体的弯曲强度。复合绝缘体的强度产生超过30,000lb的剪切能力，而常规三脚架系统，即使进行增强其剪切力也限制在约10,000lb。

通常需要提高变电站设备的结构能力，同时生产较大线圈的需求也在增加。常规空心电抗器技术使用三脚架系统，该系统具有相对适中强度的三脚架系统。三脚架充当绝缘支撑结构与空心电抗器线圈之间的结构分界面。新的复合绝缘体技术可以获得比常规空心电抗器三脚架系统的强度更大的强度。虽然存在一些设计解决方案(护架)可以将复合绝缘体的强度用于DC应用，但是针对AC应用还没有已知的解决方案。