用于空心電抗器的一體式聲音屏障的制作方法
【專利說明】
[0001 ] 本申請要求美國臨時專利申請N0.61/825，778的2013年5月21日的提交日的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于公共設(shè)施和電力應(yīng)用的那類干式空心電抗器，更具體地，涉及降低由電抗器內(nèi)的繞組層和其他部件產(chǎn)生的聲音的電抗器設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0003]空心電抗器是在高壓電力傳輸、分配和工業(yè)應(yīng)用中使用的感應(yīng)裝置。配置和設(shè)計(jì)包括具有許多應(yīng)用的裝置，包括過濾諧波，補(bǔ)償引入電容性無功功率的分流裝置，以及限制短路電流的裝置。通常位于室外環(huán)境中的空心電抗器由一系列同心放置的間隔開的繞組層形成，繞組層也被稱作包封，各自具有圓筒形配置。這些設(shè)計(jì)容許通過空氣對流氣流在間隔開的繞組層之間的移動在一定程度上冷卻繞組層。繞組層位于上載流構(gòu)件和下載流構(gòu)件(有時被稱作輻式單元)之間。輻式單元包括沿一平面且遠(yuǎn)離星形配置的中心位置呈輻射狀的一系列臂。
[0004]除其他功能之外，輻式單元可用作用于連接電力線以及用于連接處于電并聯(lián)配置中的繞組層的線路端子。電抗器通常被安裝成使得輻式單元相對于下面的水平地平面具有水平定向，從而使得圓筒形配置的主要軸線從地平面豎直向上延伸。對于單個電抗器，或?qū)τ趦蓚€或多個電抗器的堆疊配置中的最下面的電抗器，繞組層通過下輻式單元和從下輻式單元延伸到地面的一系列絕緣體和結(jié)構(gòu)性腳架構(gòu)件被支撐在地面上方。
[0005]從空心電抗器發(fā)出的聲音可嚴(yán)重干擾周圍生活的人群。過去，利用完全包圍一個或多個電抗器的聲音屏障(通常采用自撐式玻璃纖維封閉件的形式)來降低這些聲音大小。為了有效地降低聲音，這些屏障必須顯著大于電抗器并采用吸聲材料，例如隔聲泡沫。因此，屏障的成本可能會超過其包圍的電抗器的成本。
【附圖說明】
[0006]在下面的描述中參照附圖來解釋本發(fā)明，附圖示出:
圖1A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的干式空心電抗器的局部切除立體圖，示出了圍繞軸線放置的一系列繞組層；
圖1B是沿通過豎直中心軸線的平面截取的空心電抗器的局部剖視圖；
圖2A是空心電抗器的立體圖，圖示了一體式聲音屏障組件的特征；以及圖2B是所示空心電抗器的局部平面圖，進(jìn)一步圖示了聲音屏障組件中的模塊化的板和其他部件。
【具體實(shí)施方式】
[0007]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一系列實(shí)施例的干式空心電抗器10的部分切除立體圖。電抗器被示出處于常見定向，位于水平地平面G上方，并且中心軸線A在地平面上方豎直地延伸。如在此使用的，術(shù)語“徑向”指的是從軸線A向外或朝向軸線A延伸的方向。“徑向向外”指的是遠(yuǎn)離軸線的方向，“徑向向內(nèi)”指的是朝向軸線的方向。所涉及的“徑向內(nèi)表面”指的是面向軸線A的表面，所涉及的“徑向外表面”指的是背離軸線A的表面。
[0008]電抗器10包括一系列圓筒形的間隔開的繞組層12，繞組層圍繞中心軸線同心的放置。該局部圖圖示了最外層12a、中間層12b和最內(nèi)層12c，但是應(yīng)該理解，中間層12b代表多個這種中間層，并且電抗器包括任意數(shù)量的繞組層12。每個這種繞組層12，在此也被稱作有源包封，包括形成為例如在樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)中的電抗線圈，以提供與傳輸或傳送電能相關(guān)的電氣功能。繞組層12通常具有約0.5cm至5cm量級的厚度范圍，這是相對于軸線沿徑向方向測量的。
[0009 ]電抗器1包括從最內(nèi)側(cè)繞組層12c朝向軸線A徑向向內(nèi)地延伸的中空電抗器腔13。腔13和繞組層12位于上輻式單元14和下輻式單元16之間，并且這些層12機(jī)械地耦接到輻式單元。輻式單元相對于下面的地平面G水平地定向。
[0010]繞組層12各自通過位于每對相鄰繞組層之間的一系列間隔器18彼此分開。間隔器18被示出具有示例性的豎直定向，沿平行于中心軸線A的方向延伸。每個系列中的間隔器18圍繞每個繞組層沿周向間隔開，以在其間提供空間，從而共同地在相鄰的一對層12之間提供繞組層氣隙20。
[0011]輻式單元14、16各自包括沿一平面遠(yuǎn)離軸線A延伸的一系列臂24，臂24接觸繞組層
12。雖然所示的上輻式單元14和下輻式單元16被示出為具有四個這種輻臂24，但輻式單元中臂的數(shù)量可在少于四個至多于12個的范圍內(nèi)。除其他功能之外，單元14、16的輻臂用作實(shí)現(xiàn)與繞組層12的電力連接和在繞組層12之間形成電力連接(例如，以電并聯(lián)配置)的線路端子(未示出)。對于單個電抗器10，以及當(dāng)被布置成堆疊式電抗器配置時對于至少最下面的電抗器10，繞組層12通過下單元16的輻臂24和一系列結(jié)構(gòu)性腳架構(gòu)件34的組合被支撐在地平面上方。
[0012]參照圖1B所示的電抗器10的局部剖視圖，電抗器10還包括圍繞層12同心放置的最外側(cè)圓筒形第一層12’。層12’可以是繞組層12，例如，與間隔開的層12之一功能相同。但是，雖然尺寸、形狀與繞組層12類似并且類似地同心放置，但是第一層12’可形成為不具有電抗線圈，例如，形成為所謂的假包封層，其被放置成用以減少從電抗器10傳輸出的噪聲的量。這種假包封層12’可機(jī)械地耦接到從層12’徑向向內(nèi)放置的相鄰繞組層12(例如，層12a)，以有效地形成較大的質(zhì)量，該質(zhì)量限制從最外側(cè)有源包封層12傳播到電抗器10外的聲音的大小。就是說，在所產(chǎn)生的聲音的大小與最外側(cè)有源包封繞組層12(例如，繞組層12a)的移動大小成比例的情況下，通過將假包封層12’的質(zhì)量耦接到層12，減小了最外側(cè)有源包封的徑向偏移，由此降低噪聲傳播水平。
[0013]電抗器10包括一體式聲音屏障組件40，其同樣地呈位于所有層12的徑向外側(cè)并靠著最外側(cè)第一層12’放置的圓筒形結(jié)構(gòu)的形式。對于圖1B所示的實(shí)施例，聲音屏障組件40包括三個部件:(i)圍繞最外側(cè)第一層12’周向地延伸的吸聲層42，(ii)圍繞吸聲材料層42延伸的聲障材料層44，以及(iii)圍繞最外側(cè)第一層12’周向地延伸的一系列柔性構(gòu)件48。柔性構(gòu)件48位于吸聲層42和最外側(cè)第一層12’之間。
[0014]在所示實(shí)施例中，層42和44及柔性構(gòu)件48被組裝成一個配置，其中，聲音屏障組件40的上述部件中的任何部件都不與輻式單元支撐臂中的任何臂直接接觸。不直接接觸意味著這些層和柔性構(gòu)件都不與輻式單元物理接觸。這種布置限制聲學(xué)信號傳輸?shù)铰曇羝琳现小?br>[0015]如圖1B所示，聲音屏障組件40可延伸到上輻式單元14上方，以吸收、阻擋或反射從層12發(fā)射到等于或高于輻式單元14的高度處的聲音。此外，常規(guī)的蓋53可被放置在電抗器10之上，以進(jìn)一步限制聲音輻射的發(fā)送。如圖1B所示，蓋53的內(nèi)表面可以排有吸收性隔離材料54。為了防止組件40的靠近上輻式單元14的部分之間發(fā)生機(jī)械耦接，層42和44包括切口(未示出)，以保持這些聲學(xué)部件和輻臂24之間的間隔開關(guān)系。
[0016]通過將整個組件40形成為一系列模塊40m，有助于安裝聲音降低屏障組件。見圖2A和圖2B。圍繞最外側(cè)第一層12’延伸的吸聲層42包括多個吸聲板42p，每個吸聲板具有第一和第二相反側(cè):徑向內(nèi)側(cè)46和徑向外側(cè)47。板42p的寬度在例如約15cm至45cm之間的范圍內(nèi)，這是沿層42的圓周測量的。當(dāng)被組裝在電抗器10上時，每個板的第一側(cè)46是面向軸線A的徑向內(nèi)表面，而第二側(cè)47是背離軸線A的徑向外表面。每個板42p包括吸聲材料，諸如彈性板形式的致密礦物棉。多個板42p被配置為沿著并靠著最外側(cè)第一層12’毗鄰放置，該第一層可以是假包封層或最外側(cè)有源包封繞組層12。為了便于這種放置，板可具有足夠的柔韌性，以遵循位于層12’徑向外側(cè)的圓柱形輪廓的曲率半徑。
[0017]在聲障材料層44形成為一系列離散區(qū)段44s的情況下，組件40的模塊44m各自包括附接到板42p的側(cè)面47上的區(qū)段44s，并且可選地，各自包括一對間隔開的柔性構(gòu)件48。在每個模塊40m包括形成在板42p中的一個板的第二側(cè)47上的聲障材料區(qū)段44s的情況下，當(dāng)板42p被組裝到層42中時，層44同時被設(shè)置成包括一系列毗連的區(qū)段44s的圓筒形。可以注意至IJ，板42p的周向?qū)挾瓤杉s為15-45cm，一對柔性構(gòu)件48可被固定到板42p的徑向內(nèi)表面，即，面向周向A的側(cè)面46，從而使得所得模塊40m包括組件40的一個部段的所有部件，以便在一個步驟中進(jìn)行安裝。在其他實(shí)施例中，柔性構(gòu)件48可被固定到層12’的徑向外表面12’0，其中模塊40m靠著柔性構(gòu)件48放置。在其他實(shí)施例中，柔性構(gòu)件48可被包裹就位并靠著外表面12’0，并且具有包括玻璃纖維織物的搭疊的可固化樹脂復(fù)合材料。利用這些布置中的一個，圍繞限定組件40的圓筒形形狀的圓周按順序安裝每個模塊。首先，可通過先靠著層12’放置模塊，并將未固化的樹脂涂層應(yīng)用到接觸表面中的一個或者兩者，來實(shí)現(xiàn)每個模塊40m的附接。例如，當(dāng)模塊40m包含一對柔性構(gòu)件48時，與層12’的表面12 ’ ο接觸的構(gòu)件48的表面被涂覆以可固化樹脂，并且板內(nèi)側(cè)46的表面區(qū)域在與柔性構(gòu)件48接觸之前也被涂覆以未固化的樹脂。
[0018]在將每個模塊40m放置就位之后，可固化玻璃纖維復(fù)合材料的粗紗，S卩，濕敷層形式的，被用于包裹(或纏繞)模塊，產(chǎn)生將整個層40牢固地保持就位的外部圓筒形結(jié)構(gòu)49。在安裝每個模塊40時，可按順序?qū)⒋旨啈?yīng)用到鄰接的板42p。該過程首先將每個模塊緊固就位，以放置完整的組件40，然后進(jìn)行進(jìn)一步的搭疊，以將結(jié)構(gòu)完全固定就位。圖1B所示的此玻璃纖維粗紗49的圓筒形結(jié)構(gòu)49可在固化層12的同一過程中被固化。
[0019]層42的吸聲材料可以是被生產(chǎn)成片形式的復(fù)合材料，以構(gòu)成每個板42p的主體，從而使得板可被單獨(dú)地抬升就位，直接或間接地靠著層12’的一個部段。所放置的板可例如被連接成一系列互鎖構(gòu)件。用于此應(yīng)用的合適的復(fù)合材料是由玄武巖或礦渣制成的致密礦物棉。示例性的此類產(chǎn)品是以名稱FabRock 60和FabRock HT出售的半剛性隔離板，其密度分別為96kg/m3和105kg/m3，由安大略省米爾頓的Roxul股份有限公司制造。在所示實(shí)施例中，沿徑向方向測量，吸聲層42的厚度約為I Ocm。
[0020]許多聲障材料適合用于聲障層44。這些材料包括美國北卡羅來納州楊斯維爾(Youngsville)制造的K-Fonic GV，以及美國馬薩諸塞州霍利斯頓制造的泡沫屏障復(fù)合材料，美國印第安納州Sielbyville制造的剛性充氣襯墊，