换流站阀侧交流接地故障电流快速抑制方案

换流站阀侧交流接地故障电流快速抑制方案

李超,张瑞,丁汉林,李琳,夏子军,李劲松,乔超,郭明登,唐帆

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局655000

摘要：牛寨换流站换流阀阳极电抗器金属转接弯头存在异常放电、渗水等问题，检修维护中需要更换、紧固电抗器金属转接弯头，该转接弯头为电抗器冷却水回路中冷却水管与散热片连接件,西门子电抗器金属转接弯头连接部位采用金属端面压紧密封，由于该转接弯头连接方式及结构的特殊性,开展现场更换、紧固工作时普通的工具无法高效安全的紧固接头，存在紧固不到位、掰断细金属水管的风险，本项目拟研制一种电抗器金属转接弯头更换、紧固专用工具，高效、安全的开展现场检修工作。

关键词：换流阀；检修方案；阳极电抗器

一 引言

换流阀是直流电力输送控制系统中的重要部件,功能主要是将交流电转换为直流电(叫做整流),或是把直流电转换成交流电(叫做逆变)。换流阀一般是由晶闸管部件以及配套的电气控制器、阻尼回路,以及阳极电抗器、均压器件等,采用一定形状的电气接头装配而成的。一旦阳极电抗器发生了问题,换流阀也就不能工作。

二阳极电抗器及原有更换方法介绍

（一）阳极电抗器介绍

当晶闸管器件打开瞬间,输出电压就处在上升的阶段。阳极电抗器呈现了极高的电阻作用控制着输出电压上升,在晶闸管中一旦形成了相应的少数载流子时,阳极电抗器就呈现了极低的电阻特性,可以减少阀中的等效电感值提升换流阀的效果。阳极电抗器主要用于直流换流机的换流阀内中。一是控制可控硅元件在阀门内导电期内的破坏，以产生较大的电流上升速度和较大的脉冲输出电流；第二种是在正常阀门关闭期间产生更多电流，可控硅的上升速度，以防止由于可控晶闸管经历的过电压而导致的错误开通。

（二）原有更换方法

1.拆下故障阳极电抗器所在层和顶部的塔架保护罩，拆下故障交流电抗器的水管和连接铝排柔性连接和顶部电抗器的铝排柔性连接。

2.将电动绞车悬挂在塔体塔顶的钢梁上，故障交流节流阀位于那里。将交流电抗器升降工具放在吊装工具上，然后放下电动葫芦链条，然后举起交流电抗器升降工具，同时拧紧电动葫芦链条。

3.将交流电抗器向阀塔外侧推,要注意在推的进程中避免交流电抗器滑落,保持手动葫芦的铁链绷直,并不要触及上面的电耐器。

4.在铝框表面喷涂上少许凡士林水,将交流电抗器安装于阀塔的上铝框上。作业技术人员在电耐器下部托住电耐器,慢慢地从铝构架上熘出。

5.待端子箱推至正确高度时,用另一电力葫芦吊起事故端子箱,松开原电力葫芦,将事故端子箱安装在阀室作业车安装检修平台。安装的新电抗器则与以上方法完全相反。

（三）阳极电抗器部位漏水隐患

阳极电抗器的电路一般由进水管道、内部循环管道和散热部件构成,任意的配件破损或螺栓设置不当都会引起泄漏。据分析,阳极电抗器的主要泄漏隐患如下。

1.管道固定材料老化、硬化。阳极电抗器内的管道塑料紧固夹件由于长期运行而衰老、硬化,换流阀在正常工作时会产生的震动导致电流摩穿管道而产生漏水。

2.水管配件存在磨损和凝固问题，保护方法不正确。目前，保护阳极电抗器水管通常采用一种特殊的保护罩，用缠绕管绝缘固定。如果两种材料变质或脱落，与管道接触的硬化穿孔会引起泄漏，或者捆绑的连接带会嵌入包装带中，直接接触管道，并通过水管磨损，造成泄漏。

3.水回路系统考虑不充分。阳极电抗器的水供应回路管道分叉过多,管道裸露且结构过于复杂,进出水管都必须捆扎牢固,而固定与支承部件设置不当,也没有办法很好的顺应进出水管方向;此外,要求固定、捆扎、固定的部件太多,增加了漏水风险。

4.反应装置自然退化。例如肇庆变电站反应堆硅钢片脱落放电，破坏水管。

三阀电抗器更换工装的设计

（一）总体设计

设备主要由铝合金支撑件、钢轨固定用铝合金底盘、提升构件、专业托盘和专用工具车等组成。该设备一端与阀塔式塔体架车快速相连,另一端则以阀厅升降平台车为支点。由于创新的夹具，阳极组端子箱可以快速安全地提升和移动。

（二）分体设计

1.铝合金快装支撑组件

铝合金的快装支撑部分则采用了高强度铝合金结构,下方的支撑部分则设置了强磁装置。工作时,采用强磁性措施使支承部分和阀室作业车的底板牢固吸附在一起。支撑中心还配备快速的定位杆,能够调节该设备的位置,以便选择正确的阳极端子箱的部位。

2.铝合金定轨行走组件

铝合金钢轨构件连接到塔架承重部分的一端，另一端连接到快速加载的支撑构件，对于螺栓玉螺母快速的进行锁定形成有效的连接，才能够保证定轨行走组固定，避免出现人员人身安全与机械设备的事故。

3.铝合金提升组件

铝复合材料提升部件主要是由自动葫芦和阳极电抗器的专业吊具所构成。手动葫芦主要作用于整车的高度上升,因为阳极电抗器经常放置在阀层内而无法平移式,因此需要上升相应高程方可移离阀层。而阳极电抗器的专用吊具则专用于将阳极电抗器吊挂,其头上通常使用卡爪构造,并通过交流电抗器中心将其吊出。

（三）使用步骤

1.将阀厅内作业车辆停靠在需要检修的阳能电抗器阀塔处,并调整作业车辆高度。旋转高强度磁力装置手柄来旋转内部的磁铁。将铝合金快装支承部件,经过高强度磁力装置吸收到升降车平台上,并检测吸收的紧密情况,在必要时调节。

2.操作员将设备移动到阀层内，将铝合金履带固定部件的一端连接到阀塔支撑板，另一端连接到快速安装的支撑部件，并锁定螺栓和螺母。

3.从固定履带的步行者塔体塔架一侧安装起重部件，通过接线盒孔后将阳极电抗器吊索夹持器缓缓放在底座上，调整夹持器张力直至固定电抗器。

4.使用手动裂瓜缓慢地上升端子箱至超出阀层的位置,然后轻轻拉动提升组件,使端子箱随轨道移动至阀室的车内。

5.通过缓慢运行或自动葫芦下的设备后,将已移下的阳极电抗器安装在专用保护托盘上,进行拆卸。安装方法与正常拆卸步骤完全相反。设备制造完工后,在某换流站年度大修时间完成阳极电抗器替换试验。比较原替换方式和新的设备安装替换方式的时间。通过本设备进行的一次阳极电抗器工作时间大大减少,比原来作业时间减少一零点五左右,大幅度节约了作业费用,大大提高了效率,确保了操作人员的安全。

四阳极电抗器部位漏水的防治建议及改进措施

根据阳极电抗器水管安装和维护配件在换流阀运行环境中的使用寿命,制定适当的保养标准及更新时间,并建立正确的保养方案。目前,经过改进的固定配件和紧固方式生产的阳极电抗器也在从西换流站得到了应用,通过专用材料生产的固定软胶的方法可以取代原来捆扎连接带式的紧固方法,简单又实用,效益也不错。

研究使用寿命更长、稳定性更佳的金属材料制作安装和保护装置。

通过重新设计阳极电抗器及其水供电回路,以减少了外界管道尺寸或降低其容量,从而改善、提高了外界管道的安装、维护方法,能很好地解决渗漏难题。

结束语

阳极电抗器更换工具的设计使操作人员能够更安全、可靠、快速地完成阀塔阳极电抗器更换操作，不仅大大提高了效率，而且降低了操作风险。可设置不同的应用要求，也可针对不同的工艺路线设置变压器阀柱，因此可广泛应用于各种换流站，具有广阔的应用前景。

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