扬州海通电子科技有限公司的研究人员邹天恺、俞力峰、陆兵、沙旭南,在2019年第12期《电气技术》杂志上撰文(论文标题为“大功率输电滑环触点电流分配的分析与优化”),针对该公司研制的国内首套大功率输电滑环各触点模块传输电流不均匀的问题,首先通过分析试验数据理论计算出滑环内外汇流环、导线电阻、触点接触电阻的比值关系,并与实际检测值对比,结果相吻合。
在此基础上,发现通过局部加长触点连接处的导线长度可以降低电流分配的不均匀性。通过计算,得出每个触点尾部连接导线的理论长度,实现滑环在某一转角下各路触点的传输电流均等。
滑环又称为汇流环、集流环、旋转关节等,用于实现相对旋转部件间的液、电、信号的传输,特别是适用于无限制的连续旋转,同时又需要从固定位置到旋转位置传送功率或数据的场所。目前国内,滑环已广泛应用于安防、工业设备、风力发电、医疗、测试设备、自动化设备及军事等领域。按传输介质不同,滑环可分为电滑环、液滑环和光滑环等。
我公司研制的国内首套大型输电滑环服务于海上核动力单点系泊平台。该套输电滑环用于将绕单点固定桩自由旋转的无动力浮船上发送的电能传输至海底固定电缆。
滑环传输三相电流,额定电压功率达到35kV/36MW。滑环采用内部浸油形式,外环为转子、内环为定子的结构。
三相电分别由三个环路单独传输,每一相电流先通过对应的入端汇流排传输到外圈紫铜汇流环上,每个紫铜汇流环将电流分配到一圈12组共60个触点模块上,触点模块再将电流传输至内圈黄铜汇流环,最后经过出端汇流排实现电流对外输出。
其中每5个触点模块为1组,一圈共12组,每个触点模块相隔的角度为4°,组与组之间相隔14°。
图1 电滑环触点模块及外汇流环结论
本文根据电滑环在不同转角下触点电流的分配值计算出内外汇流环和触点总电阻的比值关系。通过改变导线长度并重新测量电流分配值,得出触点总电阻和导线电阻的比值关系。计算结果与实际测量结果一致。
在此基础上,本文给出各触点导线的理论长度,使滑环在转至一特定角度时各触点上传递的电流相等。