用于空心电抗器的一体式声音屏障的制作方法
【专利说明】
[0001 ] 本申请要求美国临时专利申请N0.61/825，778的2013年5月21日的提交日的权益。
技术领域
[0002]本发明涉及用于公共设施和电力应用的那类干式空心电抗器，更具体地，涉及降低由电抗器内的绕组层和其他部件产生的声音的电抗器设计。
【背景技术】
[0003]空心电抗器是在高压电力传输、分配和工业应用中使用的感应装置。配置和设计包括具有许多应用的装置，包括过滤谐波，补偿引入电容性无功功率的分流装置，以及限制短路电流的装置。通常位于室外环境中的空心电抗器由一系列同心放置的间隔开的绕组层形成，绕组层也被称作包封，各自具有圆筒形配置。这些设计容许通过空气对流气流在间隔开的绕组层之间的移动在一定程度上冷却绕组层。绕组层位于上载流构件和下载流构件(有时被称作辐式单元)之间。辐式单元包括沿一平面且远离星形配置的中心位置呈辐射状的一系列臂。
[0004]除其他功能之外，辐式单元可用作用于连接电力线以及用于连接处于电并联配置中的绕组层的线路端子。电抗器通常被安装成使得辐式单元相对于下面的水平地平面具有水平定向，从而使得圆筒形配置的主要轴线从地平面竖直向上延伸。对于单个电抗器，或对于两个或多个电抗器的堆叠配置中的最下面的电抗器，绕组层通过下辐式单元和从下辐式单元延伸到地面的一系列绝缘体和结构性脚架构件被支撑在地面上方。
[0005]从空心电抗器发出的声音可严重干扰周围生活的人群。过去，利用完全包围一个或多个电抗器的声音屏障(通常采用自撑式玻璃纤维封闭件的形式)来降低这些声音大小。为了有效地降低声音，这些屏障必须显著大于电抗器并采用吸声材料，例如隔声泡沫。因此，屏障的成本可能会超过其包围的电抗器的成本。
【附图说明】
[0006]在下面的描述中参照附图来解释本发明，附图示出:
图1A是根据本发明实施例的干式空心电抗器的局部切除立体图，示出了围绕轴线放置的一系列绕组层；
图1B是沿通过竖直中心轴线的平面截取的空心电抗器的局部剖视图；
图2A是空心电抗器的立体图，图示了一体式声音屏障组件的特征；以及图2B是所示空心电抗器的局部平面图，进一步图示了声音屏障组件中的模块化的板和其他部件。
【具体实施方式】
[0007]图1A是根据本发明的一系列实施例的干式空心电抗器10的部分切除立体图。电抗器被示出处于常见定向，位于水平地平面G上方，并且中心轴线A在地平面上方竖直地延伸。如在此使用的，术语“径向”指的是从轴线A向外或朝向轴线A延伸的方向。“径向向外”指的是远离轴线的方向，“径向向内”指的是朝向轴线的方向。所涉及的“径向内表面”指的是面向轴线A的表面，所涉及的“径向外表面”指的是背离轴线A的表面。
[0008]电抗器10包括一系列圆筒形的间隔开的绕组层12，绕组层围绕中心轴线同心的放置。该局部图图示了最外层12a、中间层12b和最内层12c，但是应该理解，中间层12b代表多个这种中间层，并且电抗器包括任意数量的绕组层12。每个这种绕组层12，在此也被称作有源包封，包括形成为例如在树脂复合结构中的电抗线圈，以提供与传输或传送电能相关的电气功能。绕组层12通常具有约0.5cm至5cm量级的厚度范围，这是相对于轴线沿径向方向测量的。
[0009 ]电抗器1包括从最内侧绕组层12c朝向轴线A径向向内地延伸的中空电抗器腔13。腔13和绕组层12位于上辐式单元14和下辐式单元16之间，并且这些层12机械地耦接到辐式单元。辐式单元相对于下面的地平面G水平地定向。
[0010]绕组层12各自通过位于每对相邻绕组层之间的一系列间隔器18彼此分开。间隔器18被示出具有示例性的竖直定向，沿平行于中心轴线A的方向延伸。每个系列中的间隔器18围绕每个绕组层沿周向间隔开，以在其间提供空间，从而共同地在相邻的一对层12之间提供绕组层气隙20。
[0011]辐式单元14、16各自包括沿一平面远离轴线A延伸的一系列臂24，臂24接触绕组层
12。虽然所示的上辐式单元14和下辐式单元16被示出为具有四个这种辐臂24，但辐式单元中臂的数量可在少于四个至多于12个的范围内。除其他功能之外，单元14、16的辐臂用作实现与绕组层12的电力连接和在绕组层12之间形成电力连接(例如，以电并联配置)的线路端子(未示出)。对于单个电抗器10，以及当被布置成堆叠式电抗器配置时对于至少最下面的电抗器10，绕组层12通过下单元16的辐臂24和一系列结构性脚架构件34的组合被支撑在地平面上方。
[0012]参照图1B所示的电抗器10的局部剖视图，电抗器10还包括围绕层12同心放置的最外侧圆筒形第一层12’。层12’可以是绕组层12，例如，与间隔开的层12之一功能相同。但是，虽然尺寸、形状与绕组层12类似并且类似地同心放置，但是第一层12’可形成为不具有电抗线圈，例如，形成为所谓的假包封层，其被放置成用以减少从电抗器10传输出的噪声的量。这种假包封层12’可机械地耦接到从层12’径向向内放置的相邻绕组层12(例如，层12a)，以有效地形成较大的质量，该质量限制从最外侧有源包封层12传播到电抗器10外的声音的大小。就是说，在所产生的声音的大小与最外侧有源包封绕组层12(例如，绕组层12a)的移动大小成比例的情况下，通过将假包封层12’的质量耦接到层12，减小了最外侧有源包封的径向偏移，由此降低噪声传播水平。
[0013]电抗器10包括一体式声音屏障组件40，其同样地呈位于所有层12的径向外侧并靠着最外侧第一层12’放置的圆筒形结构的形式。对于图1B所示的实施例，声音屏障组件40包括三个部件:(i)围绕最外侧第一层12’周向地延伸的吸声层42，(ii)围绕吸声材料层42延伸的声障材料层44，以及(iii)围绕最外侧第一层12’周向地延伸的一系列柔性构件48。柔性构件48位于吸声层42和最外侧第一层12’之间。
[0014]在所示实施例中，层42和44及柔性构件48被组装成一个配置，其中，声音屏障组件40的上述部件中的任何部件都不与辐式单元支撑臂中的任何臂直接接触。不直接接触意味着这些层和柔性构件都不与辐式单元物理接触。这种布置限制声学信号传输到声音屏障中。
[0015]如图1B所示，声音屏障组件40可延伸到上辐式单元14上方，以吸收、阻挡或反射从层12发射到等于或高于辐式单元14的高度处的声音。此外，常规的盖53可被放置在电抗器10之上，以进一步限制声音辐射的发送。如图1B所示，盖53的内表面可以排有吸收性隔离材料54。为了防止组件40的靠近上辐式单元14的部分之间发生机械耦接，层42和44包括切口(未示出)，以保持这些声学部件和辐臂24之间的间隔开关系。
[0016]通过将整个组件40形成为一系列模块40m，有助于安装声音降低屏障组件。见图2A和图2B。围绕最外侧第一层12’延伸的吸声层42包括多个吸声板42p，每个吸声板具有第一和第二相反侧:径向内侧46和径向外侧47。板42p的宽度在例如约15cm至45cm之间的范围内，这是沿层42的圆周测量的。当被组装在电抗器10上时，每个板的第一侧46是面向轴线A的径向内表面，而第二侧47是背离轴线A的径向外表面。每个板42p包括吸声材料，诸如弹性板形式的致密矿物棉。多个板42p被配置为沿着并靠着最外侧第一层12’毗邻放置，该第一层可以是假包封层或最外侧有源包封绕组层12。为了便于这种放置，板可具有足够的柔韧性，以遵循位于层12’径向外侧的圆柱形轮廓的曲率半径。
[0017]在声障材料层44形成为一系列离散区段44s的情况下，组件40的模块44m各自包括附接到板42p的侧面47上的区段44s，并且可选地，各自包括一对间隔开的柔性构件48。在每个模块40m包括形成在板42p中的一个板的第二侧47上的声障材料区段44s的情况下，当板42p被组装到层42中时，层44同时被设置成包括一系列毗连的区段44s的圆筒形。可以注意至IJ，板42p的周向宽度可约为15-45cm，一对柔性构件48可被固定到板42p的径向内表面，即，面向周向A的侧面46，从而使得所得模块40m包括组件40的一个部段的所有部件，以便在一个步骤中进行安装。在其他实施例中，柔性构件48可被固定到层12’的径向外表面12’0，其中模块40m靠着柔性构件48放置。在其他实施例中，柔性构件48可被包裹就位并靠着外表面12’0，并且具有包括玻璃纤维织物的搭叠的可固化树脂复合材料。利用这些布置中的一个，围绕限定组件40的圆筒形形状的圆周按顺序安装每个模块。首先，可通过先靠着层12’放置模块，并将未固化的树脂涂层应用到接触表面中的一个或者两者，来实现每个模块40m的附接。例如，当模块40m包含一对柔性构件48时，与层12’的表面12 ’ ο接触的构件48的表面被涂覆以可固化树脂，并且板内侧46的表面区域在与柔性构件48接触之前也被涂覆以未固化的树脂。
[0018]在将每个模块40m放置就位之后，可固化玻璃纤维复合材料的粗纱，S卩，湿敷层形式的，被用于包裹(或缠绕)模块，产生将整个层40牢固地保持就位的外部圆筒形结构49。在安装每个模块40时，可按顺序将粗纱应用到邻接的板42p。该过程首先将每个模块紧固就位，以放置完整的组件40，然后进行进一步的搭叠，以将结构完全固定就位。图1B所示的此玻璃纤维粗纱49的圆筒形结构49可在固化层12的同一过程中被固化。
[0019]层42的吸声材料可以是被生产成片形式的复合材料，以构成每个板42p的主体，从而使得板可被单独地抬升就位，直接或间接地靠着层12’的一个部段。所放置的板可例如被连接成一系列互锁构件。用于此应用的合适的复合材料是由玄武岩或矿渣制成的致密矿物棉。示例性的此类产品是以名称FabRock 60和FabRock HT出售的半刚性隔离板，其密度分别为96kg/m3和105kg/m3，由安大略省米尔顿的Roxul股份有限公司制造。在所示实施例中，沿径向方向测量，吸声层42的厚度约为I Ocm。
[0020]许多声障材料适合用于声障层44。这些材料包括美国北卡罗来纳州杨斯维尔(Youngsville)制造的K-Fonic GV，以及美国马萨诸塞州霍利斯顿制造的泡沫屏障复合材料，美国印第安纳州Sielbyville制造的刚性充气衬垫，