一种特高压直流工程换流变压器套管支撑装置及布置方法与流程

本发明涉及特高压直流输电领域，特别是关于一种适用于±1100kv的特高压直流工程换流变压器套管支撑装置及布置方法。

背景技术：

特高压直流输电工程的换流站属于特殊的工业设施，换流变压器作为直流输电系统中的关键设备，是直流输电工程换流站中的主设备之一，承担着将送端交流系统的电功率送到整流器，或从逆变器接受电功率送到受端交流系统的作用，与换流阀一起实现交流电与直流电之间的相互转换。换流变压器阀侧套管作为换流变压器的外部连接装置，与换流阀阀桥直接相连，是换流变压器最主要的组成部件之一。

如图1、图2所示，为±800kv及以下的换流变压器中阀侧套管的布置结构，为了换流变压器与阀厅内的换流阀塔更好的连接，阀侧套管升高座与变压器油箱的接口布置在变压器油箱侧壁上，阀侧套管整体倾斜向上出线，阀侧套管伸进阀厅内部，并经过管型母线与阀厅内部的阀塔相连。

±1100kv换流变压器是目前世界上电压等级最高的换流变压器，其阀侧套管端部均压罩对地、对墙的最小间隙要求为11m。若采用±800kv及以下换流变压器阀侧套管的布置方法，由于受到换流变压器油箱尺寸的限制，无法兼顾±1100kv换流变压器阀侧套管端部均压罩对墙和对地的最小间隙要求。另外，由于±1100kv换流变压器阀侧套管重量较±800kv换流变压器阀侧套管有大幅增加，为了适应阀侧套管重量的变化，需要一种更为稳定可靠的阀侧套管及其升高座的布置方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种特高压直流工程换流变压器套管支撑装置及布置方法，能够满足±1100kv换流变压器阀侧套管端部均压罩对墙和对地间隙要求，同时满足阀侧套管重量的变化。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种特高压直流工程换流变压器套管支撑装置，其特征在于：其包括设置在换流变压器油箱一端顶部的油枕支撑结构、设置在所述油枕支撑结构上的变压器油枕、设置在所述油枕支撑结构下方所述换流变压器油箱顶部的两阀侧套管升高座、分别设置在两所述阀侧套管升高座上的两升高座转向装置、分别设置在所述换流变压器油箱侧壁与所述升高座转向装置之间的两套管斜向支撑杆以及设置在所述换流变压器油箱另一端顶部的网侧套管升高座；两所述阀侧套管的一端分别插设在所述升高座转向装置中，另一端穿过防火墙后，通过端部设置的阀侧套管均压罩经管型母线与换流阀厅内的换流阀塔相连。

所述油枕支撑结构包括一支撑板以及设置在所述支撑板下部的四根立柱，所述四根立柱另一端固定设置在所述换流变压器油箱顶部，所述油枕支撑结构的高度需保证所述变压器油枕的最终高度高于所述网侧套管升高座以及阀侧套管升高座和升高座转向装置。

两所述阀侧套管升高座均为空心圆柱体结构，其下部分别通过所述换流变压器油箱顶部两侧设置的接口与所述换流变压器油箱顶部相连，上部分别与两所述升高座转向装置相连。

两所述升高座转向装置均采用转向角呈钝角的转向弯头，两所述转向弯头的一端分别与两所述阀侧套管升高座的上部相连，另一端斜向上延伸分别套设在两所述阀侧套管外部。

两所述升高座转向装置的转向角的范围为101～110度。

所述套管斜向支撑杆在所述换流变压器油箱侧壁的位置及倾斜角度根据所述阀侧套管的总体重量及所述升高座转向装置的转向角度确定。

一种适用于所述装置的特高压直流工程换流变压器套管支撑装置的布置方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据变压器油枕的空气净距确定网侧套管升高座与油枕支撑结构的间距，并在换流变压器油箱顶部一端设置网侧套管升高座；2)建立计算模型，得到阀侧套管均压罩对地面间隙和对防火墙间隙与待设置阀侧套管的换流变压器相关参量的关系；3)根据阀侧套管均压罩对地面间隙和对防火墙间隙的要求以及待设置阀侧套管换流变压器的实际情况，确定阀侧套管升高座的高度范围以及升高座转向装置的转向角范围；4)根据确定的阀侧套管升高座的高度范围以及升高座转向装置的转向角范围，在换流变压器油箱顶部设置阀侧套管升高座以及升高座转向装置；5)根据阀侧套管升高座、升高座转向装置以及网侧套管升高座的高度确定油枕支撑结构的高度，将油枕支撑结构设置在换流变压器油箱顶部，将变压器油枕设置在油枕支撑结构上；6)根据阀侧套管的总体长度、重量以及升高座转向装置的转向角角度，确定套管斜向支撑杆在换流变压器油箱侧壁的位置及倾斜角度。

所述步骤2)中，阀侧套管均压罩对地面间隙的计算公式为：

a＝c+d+e+f，

式中，c为换流变基础与阀厅地面高度差，d为换流变压器油箱高度，e为阀侧套管升高座底部至升高座转向装置中心高度，f为阀侧套管均压罩至升高座转向装置中心高度，且f的计算公式为：

f＝l*sinθ-g，

式中，l为阀侧套管长度，θ为升高座转向装置与水平方向的夹角，g为阀侧套管均压罩垂直半径。

所述步骤2)中，阀侧套管均压罩对防火墙间隙的计算公式为：

b＝l*cosθ-h-i-j，

其中，b为阀侧套管均压罩对防火墙间隙，l为阀侧套管长度，h为升高座转向装置中心至防火墙距离，i为防火墙厚度，j为阀侧套管均压罩的水平半径。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明阀侧套管升高座先垂直于变压器油箱顶部向上，后经略大于90°的升高座转向装置转向，实现了在不影响阀侧套管端部均压罩对防火墙间隙的条件下，有效增加阀侧套管端部均压罩的对地间隙，同时满足阀侧套管端部均压罩对地、对墙的最小间隙要求。2、本发明阀侧套管升高座由变压器油箱顶部引出，并在油箱侧部设置斜向支撑杆进行补充支撑，采用两点固定方式，可更好地满足整个阀侧套管的受力要求。本发明易于实现，能够同时有效解决阀侧套管均压罩对墙、对地间隙以及阀侧套管受力支撑的问题。本发明简洁、安全、可靠，可以广泛应用对墙、对地间隙要求高，阀侧套管重量大的换流变压器。

附图说明

图1是现有±800kv及以下的换流变压器阀侧套管支撑装置-侧视图；

图2是现有±800kv及以下的换流变压器阀侧套管支撑装置-俯视图；

图3是本发明±1100kv换流变压器阀侧套管支撑装置-侧视图；

图4是本发明±1100kv换流变压器阀侧套管支撑装置-俯视图；

图5是本发明±1100kv换流变压器阀侧均压罩对地、对防火墙间隙示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图3、图4所示，本发明提供的一种特高压直流工程换流变压器套管支撑装置，包括设置在换流变压器油箱1一端顶部的油枕支撑结构2、设置在油枕支撑结构2上的变压器油枕3、设置在油枕支撑结构2下方换流变压器油箱1顶部的两阀侧套管升高座4、分别设置在两阀侧套管升高座4上的两升高座转向装置5、分别插设在两升高座转向装置5中的两阀侧套管6、设置在换流变压器油箱1侧壁与升高座转向装置5之间的两套管斜向支撑杆7以及设置在换流变压器油箱1另一端顶部的网侧套管升高座8。其中，两阀侧套管升高座4均为空心圆柱体结构，其下部分别通过换流变压器油箱1顶部两侧设置的接口与换流变压器油箱1顶部相连，上部分别与两升高座转向装置5相连。两升高座转向装置5均采用转向角呈钝角的转向弯头，两转向弯头的一端分别与两阀侧套管升高座4的上部相连，另一端斜向上延伸分别套设在两阀侧套管6外部，两阀侧套管6另一端穿过防火墙后，通过端部设置的阀侧套管均压罩9经管型母线与换流阀厅内的换流阀塔相连。

上述实施例中，油枕支撑结构2包括一支撑板21以及设置在支撑板21下部的四根立柱22，四根立柱22另一端固定设置在换流变压器油箱1顶部，油枕支撑结构2的高度需保证变压器油枕3的最终高度高于网侧套管升高座8以及阀侧套管升高座4和升高座转向装置5。

上述各实施例中，两升高座转向装置5的转向角的范围为101～110度。

上述各实施例中，套管斜向支撑杆7在换流变压器油箱1侧壁的位置及倾斜角度根据阀侧套管6的总体重量及升高座转向装置5的转向角度确定。

本发明还提供一种特高压直流工程换流变压器套管支撑装置的布置方法，包括以下步骤：

1)根据变压器油枕3的空气净距确定网侧套管升高座8与油枕支撑结构2的间距，并在换流变压器油箱1顶部一端设置网侧套管升高座8。

2)建立计算模型，得到阀侧套管均压罩9对地面间隙和对防火墙间隙与待设置阀侧套管的换流变压器相关参量的关系。

如图5所示，阀侧套管均压罩对地面间隙的计算公式为：

a＝c+d+e+f(1)

式中，c为换流变基础与阀厅地面高度差，d为换流变压器油箱高度，e为阀侧套管升高座底部至升高座转向装置中心高度，f为阀侧套管均压罩至升高座转向装置中心高度，且f的计算公式为：

f＝l*sinθ-g(2)

式中，l为阀侧套管长度，θ为升高座转向装置与水平方向的夹角，g为阀侧套管均压罩垂直半径。

阀侧套管均压罩对防火墙间隙的计算公式为：

b＝l*cosθ-h-i-j(3)

其中，b为阀侧套管均压罩对防火墙间隙，l为阀侧套管长度，h为升高座转向装置中心至防火墙距离，i为防火墙厚度，j为阀侧套管均压罩的水平半径。

3)根据阀侧套管均压罩9对地面间隙和对防火墙间隙的要求以及待设置阀侧套管换流变压器的实际情况，确定阀侧套管升高座4的高度范围以及升高座转向装置5的转向角范围。

由于±1100kv特高压直流工程换流变压器要求阀侧套管均压罩对地面间隙和对防火墙间隙均要大于11m，所以根据步骤2)中确定的计算公式，以及待设置阀侧套管换流变压器的实际情况，确定升高座转向装置的转向角以及阀侧套管升高座的高度。

例如，当升高座转向装置5的转向角可为101°-110°,阀侧套管升高座4高度可为1.5m-2m，阀侧套管6干弧距离为11m左右，换流变压器油箱1的高度为5.5m-6m时，可保证阀侧套管均压罩9对地面间隙(a值)和阀侧套管均压罩9对防火墙间隙(b值)均大于11m。

4)根据确定的阀侧套管升高座4的高度范围以及升高座转向装置5的转向角范围，在换流变压器油箱1顶部设置阀侧套管升高座4以及升高座转向装置5。

具体的，在油枕支撑结构2下方的换流变压器油箱1顶部开设两接口，两阀侧套管升高座4底部通过两接口与换流变压器油箱1顶部连通，两阀侧套管升高座4上部分别与两升高座转向装置5相连。

5)根据阀侧套管升高座4、升高座转向装置5以及网侧套管升高座8的高度确定油枕支撑结构2的高度，将油枕支撑结构2设置在换流变压器油箱1顶部，将变压器油枕3设置在油枕支撑结构2上。

6)根据阀侧套管6的总体长度、重量以及升高座转向装置5的转向角角度，确定套管斜向支撑杆7在换流变压器油箱1侧壁的位置及倾斜角度。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。