換流閥

中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司天生橋局、夢網(wǎng)榮信科技集團(tuán)股份有限公司的研究人員岑韜、滕海，在2017年第7期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，介紹了一種換流閥功率單元框架結(jié)構(gòu)，即分體框架結(jié)構(gòu)。與整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較闡述了分體框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

換流閥是直流輸電工程的核心設(shè)備。高壓直流換流閥一般為塔式結(jié)構(gòu)，即將若干組功率單元安裝到閥段框架中組成閥段單元，閥段單元逐層疊放通過高壓絕緣子連接成閥塔，若干組閥塔通過母排連接組成龐大的換流閥結(jié)構(gòu)。

由于電壓很高，一般情況下閥段單元會(huì)疊放若干層，且底層閥段單元距離地面高度也很高。當(dāng)需要維護(hù)功率單元時(shí)，高空操作勢必會(huì)給操作者帶來難度，因此功率單元維護(hù)的便捷性非常重要。

1簡介

分體框架式換流閥功率單元結(jié)構(gòu)，是將功率單元中故障率相對(duì)較高的零部件設(shè)計(jì)成整體模塊化結(jié)構(gòu)，形成分體單元。在維護(hù)功率單元時(shí)只需將分體單元從閥段中拉出即可實(shí)現(xiàn)快速更換。

2作用機(jī)理

一般情況下功率單元由電容器、閥串單元、控制箱及接觸器組成，其中電容器故障率相對(duì)較低，而閥串單元、控制箱、接觸器故障率相對(duì)較高。

傳統(tǒng)的柔性高壓直流輸電換流閥功率單元采用整體框架設(shè)計(jì)，即將電容器、閥串單元、控制箱及接觸器分別安裝到整體框架中，再將閥串單元與控制箱之間有電氣連接的部位通過相應(yīng)的導(dǎo)線連接起來。

由于功率單元之間的空間較小，且功率單元內(nèi)部器件布置比較緊湊，當(dāng)閥串單元、控制箱或接觸器出現(xiàn)故障需要維護(hù)時(shí)，在高空閥塔上把功率單元中的閥串單元、控制箱或接觸器拆下來更換是無法實(shí)現(xiàn)的。因此一般情況下都是將故障功率單元整體拆下，然后用新的功率單元進(jìn)行整體更換。由于功率單元中電容器自重很重，如果跟隨功率單元一同更換，勢必會(huì)給維護(hù)帶來不便。

功率單元分體框架結(jié)構(gòu)打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，將故障率相對(duì)較高的閥串單元、控制箱、接觸器安裝到單獨(dú)的框架上，將相互電氣導(dǎo)線連接完整，形成獨(dú)立的功能模塊，即分體單元。這樣功率單元由四部分結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成兩部分結(jié)構(gòu)，即電容器和分體單元。如圖1所示。

圖1 功率單元結(jié)構(gòu)示意圖

下面簡述一下電容器和分體單元的維護(hù)過程：

2.1 電容器的維護(hù)

由于電容器的故障率較低，電容器采用固定式連接，即通過螺栓將電容器固定在功率單元框架上。當(dāng)電容器出現(xiàn)故障時(shí)，將功率單元整體拆下進(jìn)行更換。

2.2分體單元的維護(hù)

功率單元下框架的上方設(shè)有滑道，分體單元上方設(shè)有拉手，分體單元可以通過滑道推入功率單元中與電容器對(duì)接。在閥串單元、控制箱或接觸器出現(xiàn)故障時(shí)，將電容器與分體單元的對(duì)接點(diǎn)斷開，即可以將分體單元從功率單元中拉出，可以實(shí)現(xiàn)快速更換。

3歸納分析

與傳統(tǒng)的整體框架相比，分體框架設(shè)計(jì)具有以下幾大優(yōu)勢：

1）閥串單元、控制箱及接觸器采用分體式設(shè)計(jì)，可通過拉手拉出功率單元單獨(dú)維護(hù)，操作簡單，省時(shí)省力，提高了功率單元的可維護(hù)性。

2）維護(hù)閥串單元、控制箱及接觸器時(shí)無需將電容器一同拆卸，提高了電容器使用周期，降低了維護(hù)成本。

3）自重大、故障率低的電容器可固定不動(dòng)，減少了維護(hù)工作量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

4結(jié)論

分體框架式換流閥功率單元結(jié)構(gòu)在一定程度上提高了功率單元的維護(hù)效率，降低了維護(hù)成本。建議有關(guān)技術(shù)單位，進(jìn)一步開展調(diào)查研究工作，將分體框架式換流閥功率單元結(jié)構(gòu)組織推廣。