±800 kV特高壓直流換流站閥廳換流變端子金具缺陷分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

王慧萍 李曉艷 王炬 柳新枝

摘 要：特高壓直流輸電線路工程換流站閥廳的換流變和閥塔是閥廳中關(guān)鍵且貴重的設(shè)備，其安裝不可避免地存在允許范圍內(nèi)的誤差，多臺(tái)設(shè)備的累積誤差可能造成連通過流的金具無法安裝。鑒于此，通過對換流變端子金具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效解決了累積誤差造成實(shí)際安裝距離和理論設(shè)計(jì)存在偏差導(dǎo)致的金具無法安裝問題。

關(guān)鍵詞：特高壓直流輸電;換流站;閥廳;換流變端子金具;閥塔;優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

特高壓直流輸電線路具有造價(jià)低、輸送容量大、輸送功率和方向可快速調(diào)節(jié)及損耗小等綜合優(yōu)勢，現(xiàn)已成為我國特高壓輸電的主要通道。換流站作為直流輸電線路工程中的重要樞紐，擔(dān)負(fù)著交直流轉(zhuǎn)換的重要職責(zé)，而閥廳又是整個(gè)換流站中的關(guān)鍵組成，廳內(nèi)布置著各種設(shè)備，其中換流變和閥塔是最為關(guān)鍵且貴重的設(shè)備，二者之間通過換流變端子金具和管形母線連通過流。此類設(shè)備一旦安裝定位，后期極難調(diào)整，而現(xiàn)有的典型換流變端子金具安裝距離均為固定值，無法根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，因此，有必要對換流變端子金具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際安裝位置和理論設(shè)計(jì)存在偏差導(dǎo)致金具無法安裝的問題。

1 換流變端子金具的作用及特點(diǎn)

換流變端子金具用于換流變端子與閥塔或避雷器等設(shè)備之間的過流連接，典型的±800 kV換流站閥廳布局如圖1所示，換流變端子金具的一個(gè)端口安裝在換流變端子上，另一（兩）個(gè)端口安裝在管母線端部，通過管母線過渡和閥塔或避雷器等設(shè)備連接，從而形成換流變和閥塔等設(shè)備之間的過流通道。同時(shí)，由于換流變或閥塔均不適宜承重，因此這類金具往往通過懸吊絕緣子懸掛后和換流變端子與管母線連接，金具及管母線的重量由懸吊絕緣子承擔(dān)，和設(shè)備端子的連接也多為滑動(dòng)或擺動(dòng)連接，避免剛性連接在熱脹冷縮或振動(dòng)時(shí)對設(shè)備造成損傷。

2 現(xiàn)有換流變端子金具結(jié)構(gòu)及缺陷分析

2.1? ? 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以現(xiàn)有典型兩通換流變端子金具為例，其結(jié)構(gòu)三視圖如圖2、圖3及圖4所示，金具整體懸掛在懸吊絕緣子下端，帶有兩個(gè)連接端口，伸出防暈球之外的端口連接換流變端子，位于防暈球內(nèi)部的端口連接管母線。金具整體懸吊高度可順懸吊軸上下調(diào)整，兩個(gè)連接端口均可順懸吊軸及繞懸吊軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整，接管母線的端口安裝距離可順管母線調(diào)整。

2.2? ? 缺陷分析及存在問題

現(xiàn)有產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)較為充分地考慮到實(shí)際安裝位置和理論設(shè)計(jì)可能存在的偏差，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為懸吊高度、安裝角度及管母線的安裝距離均可調(diào)整，但此結(jié)構(gòu)仍存在一個(gè)重要的連接缺陷，即換流變端子和懸吊軸心之間的安裝距離不可調(diào)，而實(shí)際安裝距離往往和理論設(shè)計(jì)存在一定的偏差，可能造成換流變端子金具無法安裝。

3 換流變端子金具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1? ? 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)缺陷及其造成的安裝問題，對現(xiàn)有換流變端子金具做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，原防暈球及過流金具結(jié)構(gòu)保持不變，對懸吊連接結(jié)構(gòu)中換流變端子側(cè)和懸吊軸之間的連接桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖5所示，原有典型換流變端子金具機(jī)械連接組件接換流變端子側(cè)為固定不可調(diào)結(jié)構(gòu)，連接桿和固定盤焊接為一體，通過螺釘固定安裝在換流變側(cè)金具部件上，安裝后距離固定，順連接桿和繞連接桿方向均不可調(diào)節(jié)。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的機(jī)械連接組件結(jié)構(gòu)如圖6所示，將原來的連接桿和固定盤組焊的結(jié)構(gòu)優(yōu)化為螺紋管和螺紋桿螺接，螺紋管一端焊接有卡輪，用于和金具部件連接，另一端靠近管口處設(shè)計(jì)有觀察孔，另外螺紋管上加工有兩面對稱的夾持面。

3.2? ? 優(yōu)化后結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

優(yōu)化后的機(jī)械連接組件通過調(diào)整螺紋桿旋入螺紋管的長度即可相應(yīng)調(diào)整安裝距離。和金具部件的連接方式也由螺釘連接優(yōu)化為卡輪卡入金具預(yù)留孔中可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的連接方式，此優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是既可實(shí)現(xiàn)安裝距離的可調(diào)，又無須按照“試裝金具—測量實(shí)際距離—拆卸金具—調(diào)至所需距離—再安裝金具”的煩瑣步驟調(diào)整，只需在安裝后根據(jù)需要獨(dú)立旋轉(zhuǎn)螺紋桿就能實(shí)現(xiàn)安裝距離的靈活調(diào)整。夾持面用于調(diào)距時(shí)工具鉗口的夾持，便于人員操作。觀察孔用于保證調(diào)整時(shí)螺紋桿在螺紋管內(nèi)有一定的旋入深度，不至于因旋入深度太少而影響機(jī)械連接性能。整套金具調(diào)節(jié)操作方便快捷，安裝后可根據(jù)實(shí)際距離精密調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)，保證金具的順利安裝。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用

目前，此優(yōu)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品已應(yīng)用于實(shí)際工程中。剛剛建成的青?！幽咸馗邏褐绷鬏旊姽こ獭?00 kV海南換流站閥廳就出現(xiàn)了金具無法安裝的問題，該工程中換流變和閥塔的安裝位置以及懸吊絕緣子吊點(diǎn)的位置均滿足理論設(shè)計(jì)要求，偏差也均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，單個(gè)設(shè)備安裝均驗(yàn)收合格，但在安裝換流變端子金具時(shí)出現(xiàn)了安裝后懸吊絕緣子未呈豎直狀態(tài)而是偏向換流變的情況，影響空氣凈距離及廳內(nèi)的安裝美觀，未能通過驗(yàn)收。雖然換流變端子金具的設(shè)計(jì)安裝距離及實(shí)際產(chǎn)品尺寸也和理論設(shè)計(jì)一致，但換流變、閥塔及懸吊絕緣子吊點(diǎn)均已無法調(diào)整，只能通過調(diào)整換流變端子金具來滿足實(shí)際安裝需求。

針對這種狀況，該工程采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)后的金具，安裝前先預(yù)調(diào)安裝距離，安裝后旋轉(zhuǎn)螺紋管微調(diào)至最佳狀態(tài)，以滿足工程的使用和安裝要求，有效解決了實(shí)際安裝距離和理論設(shè)計(jì)存在偏差的問題，保證了金具的順利安裝。

5 結(jié)語

鑒于工程實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，本文對原有的換流變端子金具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的金具在原有金具懸吊高度可順懸吊軸上下調(diào)整，兩個(gè)連接端口均可順懸吊軸及繞懸吊軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整，且管母線端口可順管母線調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，還增加了換流變連接端口安裝距離的獨(dú)立調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)了整套金具所有連接方向均可調(diào)，且調(diào)整安裝精準(zhǔn)快捷。經(jīng)工程實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，優(yōu)化后的金具在不影響原本性能要求的前提下，方便有效地解決了因工程實(shí)際安裝距離和理論設(shè)計(jì)存在偏差而無法安裝的問題。

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收稿日期：2021-01-26

作者簡介：王慧萍（1982—），女，河南漯河人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事輸變電金具的設(shè)計(jì)研發(fā)工作。