一种柔直阀塔层间绝缘子检修装置及方法与流程

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种柔直阀塔层间绝缘子检修装置及方法。

背景技术：

柔性直流输电是新一代的直流输电技术，因其具有的可向无源网络供电、可独立调节有功和无功功率、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点，近年来在国内外应用越来越广泛。其中高稳定性、高可靠性的换流阀是该技术的核心设备。

目前，高压大容量柔性直流换流阀大多采用塔式结构，由多组阀段构成阀层，阀层间通过层间绝缘子支撑固定，层间绝缘子在柔直阀塔中起到支撑及绝缘的作用，一般固定在上下两层阀段的四周，与阀段两端的金属框架连接。层间绝缘子是一种新型的复合绝缘子，主要由伞裙保护套、玻璃钢芯棒及端部金具三部分组成，具有质量轻、防污性能好、拉伸性能好的优点。但是由于柔直阀塔中复合绝缘子长期在高机械负荷、高电压及高场强下工作，不可避免的可能会出现伞裙老化、芯棒断裂等问题，加上目前柔直阀投运时间较短，层间绝缘子寿命还有待确定，因此需要考虑层间绝缘子检修问题。

由于层间绝缘子是阀塔层间的主要支撑件，承受较大竖向载荷，检修时不仅要解决如何更换层间绝缘子的问题，还要考虑阀塔的稳定性，避免对阀塔其他结构造成损伤，同时考虑到间绝缘子抗弯和抗扭性能差，在检修时需要避免其他层间绝缘子承受较大横向或侧向载荷，以免造成其断裂或损坏，再加上检修时需要在高空作业，造成检修难度较大，对安全性要求较高。现有技术中，并没有适用于柔直阀塔层间绝缘子的安全有效的检修装置及方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的绝缘子检修装置不能很好的解决更换层间绝缘子时保证阀塔的稳定性，避免对阀塔其他结构造成损伤，同时避免其他层间绝缘子承受较大横向或侧向载荷的技术问题，本发明提供了一种柔直阀塔层间绝缘子检修装置及方法来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柔直阀塔层间绝缘子检修装置，包括绝缘子更换单元，包含至少两组伸缩组件，每组所述伸缩组件所在平面与每层阀段框架所在平面平行，所述伸缩组件固定于待检修层间绝缘子一侧的上下两层阀段框架上，且能够调节待检修层间绝缘子一侧的上下两层阀段框架之间的距离；阀段固定单元，包含至少两组固定组件，每组所述固定组件所在平面与每层阀段框架所在平面平行，所述固定组件固定于待检修层间绝缘子对面侧的上下两层阀段框架上，适于固定待检修层间绝缘子对面侧的上下两层阀段框架之间的距离。

由于阀段框架为刚性结构，很难弯曲变形，因此需要设置至少两组伸缩组件将位于待检修层间绝缘子一侧的上下两层阀段框架平行拉开一定距离，同时设置至少两组固定组件保证待检修层间绝缘子对面侧的上下两层阀段框架的两端距离均固定，避免阀段框架局部受力后对层间绝缘子产生横向或侧向载荷，造成其断裂或损坏。

进一步的，所述伸缩组件包含上垫块、下垫块和千斤顶，所述千斤顶固定于所述上垫块和下垫块之间，千斤顶连接适于顶起所述千斤顶的加压装置，所述上垫块的上端与上层阀段框架固定；所述下垫块的下端与下层阀段框架固定。

进一步的，所述千斤顶为双作用千斤顶，所述加压装置包括液压泵和分配器，所述液压泵、分配器和千斤顶通过高压软管先后依次连接。

进一步的，所述固定组件包含调节螺杆和分别螺纹连接于所述调节螺杆两端的上拉杆和下拉杆，所述上拉杆的上端与上层阀段框架固定；所述下拉杆的下端与下层阀段框架固定，采用螺杆连接结构方便安装固定。

进一步的，所述调节螺杆包含中间紧固段和连接所述中间紧固段两端的螺纹段，两个所述螺纹段分别与所述上拉杆和下拉杆螺纹连接，中间紧固段用于紧固螺杆两端，所述中间紧固段为外六角结构和/或所述中间紧固段的侧边设有工艺孔。外六角结构可以使用扳手紧固。侧边的工艺孔可以使用圆棒紧固。

进一步的，所述下垫块和上垫块与所述千斤顶的连接端面上设有圆形凹槽，所述圆形凹槽内设有销钉孔，销钉插入所述销钉孔将所述下垫块和上垫块与所述千斤顶端部连接。

进一步的，所述千斤顶包含缸体和位于所述缸体内部并沿所述缸体做轴向伸缩运动的顶头，所述顶头外端螺纹连接有能够抵在所述缸体端部的锁紧螺母，达到机械自锁的效果，以保证检修过程中的安全。

进一步的，所述柔直阀塔层间绝缘子检修装置还包括两根吊绳，两根所述吊绳一端分别连接上层两个阀段框架，吊绳另一端连接行车吊钩，以保证检修过程中阀塔结构的稳定，防止发生意外。

本发明还提供一种柔直阀塔层间绝缘子检修方法，包含以下步骤：

步骤一：拆除干涉部件：将阀塔上冷却水管中的水排尽，拆除绝缘拉杆、屏蔽罩、均压环和转接光缆槽。

步骤二：固定检修装置：将阀段固定单元安装到待更换的层间绝缘子对面侧的上下两层阀段框架上；将绝缘子更换单元固定到待检修层间绝缘子一侧的上下两层阀段框架上。

步骤三：更换待检修层间绝缘子：将待检修层间绝缘子及其相同一侧的层间绝缘子上下两端的紧固螺钉松开，通过绝缘子更换单元将上层阀段框架缓慢顶起5-10mm，抽出待检修的层间绝缘子，更换一个新的层间绝缘子，并将新的层间绝缘子与上下层阀段框架固定；

步骤四：拆除检修装置，将绝缘拉杆、屏蔽罩、均压环和转接光缆槽复位。

进一步的，步骤三中，将待检修层间绝缘子及其相同一侧的层间绝缘子上下两端的紧固螺钉松开后，再在每个伸缩组件中安装一千斤顶，并通过销钉限位，随后开启液压泵，将上层阀段顶起。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述的柔直阀塔层间绝缘子检修装置及方法，能够实现层间绝缘子安全、有效的检修，且结构简单、成本较低。

(2)本发明在更换绝缘子过程中，采用阀段固定单元固定待检修层间绝缘子对面侧的上下两层阀段框架，能够避免其他层间绝缘子承受较大横向载荷，避免其产生变形或断裂。

(3)本发明在更换绝缘子过程中，利用行车和吊绳固定上层阀段，能够保证检修过程中阀塔结构的稳定，具有较高的安全性。

(4)本发明中采用两个同步双作用千斤顶，能够实现顶升和下降过程中两个液压缸同步匀速运动，可避免对阀塔造成较大冲击。

(5)本发明中采用的千斤顶具有机械自锁结构，加压完成后拧紧自锁螺母，安全性较高，避免更换过程中发生意外。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是安装有本发明所述的柔直阀塔层间绝缘子检修装置的柔直阀塔结构示意图；

图2是本发明中待检修层间绝缘子位于纵向侧边时的所述柔直阀塔层间绝缘子检修装置安装示意图(仅示意出最上两层阀塔结构)；

图3是本发明中待检修层间绝缘子位于纵向中部时的所述柔直阀塔层间绝缘子检修装置安装示意图(仅示意出最上两层阀塔结构)；

图4是图2中的A处放大图；

图5是图2中的B处放大图；

图6是本发明中所述固定组件的立体图；

图7是本发明中未安装千斤顶时所述伸缩组件的立体图；

图8是本发明中安装千斤顶时所述伸缩组件的立体图；

图9是本发明中所述千斤顶与所述加压装置的连接示意图。

图中，1、伸缩组件，101、上垫块，102、下垫块，103、千斤顶，1031、锁紧螺母，1032、缸体，1033、顶头，104、加压装置，1041、液压泵，1042、分配器，1043、高压软管，105、圆形凹槽，106、销钉，2、固定组件，201、上拉杆，202、下拉杆，203、调节螺杆，2031、螺纹段，2032、中间紧固段，2033、工艺孔，3、阀段框架，4、绝缘梁，5、模组，6、待检修层间绝缘子，7、层间绝缘子，8、吊绳。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图3所示，一种柔直阀塔层间绝缘子检修装置，包括绝缘子更换单元，包含至少两组伸缩组件1，每组伸缩组件1所在平面与每层阀段框架3所在平面平行，即在所在侧阀段框架3的长度方向上布置伸缩组件1，伸缩组件1固定于待检修层间绝缘子6一侧的上下两层阀段框架3上，且能够调节待检修层间绝缘子6一侧的上下两层阀段框架3之间的距离，伸长伸缩组件1使上下两层阀段框架3之间撑开一定距离，便于拆卸待检测层间绝缘子7，当层间绝缘子7更换完毕后再使伸缩组件1收缩，恢复上下两层阀段框架3之间的距离；阀段固定单元，包含至少两组固定组件2，每组固定组件2所在平面与每层阀段框架3所在平面平行，即在所在侧阀段框架3的长度方向上布置固定组件2，固定组件2固定于待检修层间绝缘子6对面侧的上下两层阀段框架3上，适于固定待检修层间绝缘子6对面侧的上下两层阀段框架3之间的距离。

由于每层阀段框架3均布置在绝缘梁4的两侧，绝缘梁4受弯曲能力较差，因此阀段框架3上下移动过程中需要保持水平，避免一端倾斜导致绝缘梁4扭转，当每组伸缩组件1同时拉伸或者缩短时，阀段框架3上下移动过程中能够始终保持水平，从而避免阀段框架3倾斜；同时由于阀塔的质量较大，多组固定组件2的设计可以避免阀段框架3局部受力过多而对局部的层间绝缘子7产生横向或者侧向载荷。

本发明还提供一种柔直阀塔层间绝缘子检修方法，包含以下步骤：

步骤一：拆除干涉部件：打开阀塔主水管排水阀、顶部排气阀，关闭进水阀，将阀塔上冷却水管中的水排尽；拆除绝缘拉杆、屏蔽罩、均压环和转接光缆槽等抑制上下层阀段框架3撑开的干涉部件。

步骤二：固定检修装置：将阀段固定单元安装到待更换的层间绝缘子7对面侧的上下两层阀段框架3上(如图5所示)；将绝缘子更换单元固定到待检修层间绝缘子6一侧的上下两层阀段框架3上(如图4所示)。

步骤三：更换待检修层间绝缘子6：将待检修层间绝缘子6及其相同一侧的层间绝缘子7上下两端的紧固螺钉松开，由于同侧的层间绝缘子7均固定在同一个阀段框架3上，因此要同时将同侧的所有层间绝缘子7的紧固螺钉松开，通过绝缘子更换单元将上层阀段框架3缓慢顶起5-10mm，抽出待检修的层间绝缘子7，更换一个新的层间绝缘子7，并将新的层间绝缘子7与上下层阀段框架3固定；

步骤四：拆除检修装置，将绝缘拉杆、屏蔽罩、均压环和转接光缆槽复位。

实施例1，如图1所示，一种柔直阀塔层间绝缘子检修装置，用于阀塔层数为三层，每层具有顺列布置的三个模组5的阀塔结构，每个模组5放置在一个绝缘梁4上，绝缘梁4的纵向两侧各通过螺栓连接一阀段框架3，螺栓沿横向安装，当阀段框架3上下运动时，绝缘梁4和阀段框架3能够产生一定的相对转动，避免绝缘梁4扭转，上下两层阀段框架3之间通过层间绝缘子7连接，如图2、图3所示，本实施例中绝缘子更换单元包含两组伸缩组件1，两组伸缩组件1所在平面与每层阀段框架3所在平面平行，即在所在侧阀段框架3的长度方向上布置伸缩组件1，此处所述的长度方向是指阀段框架3的长度方向，伸缩组件1固定于待检修层间绝缘子6一侧的上下两层阀段框架3上，且能够调节待检修层间绝缘子6一侧的上下两层阀段框架3之间的距离，以撑开上下两层阀段框架3，保证待检修层间绝缘子6的更换；阀段固定单元包含至少两组固定组件2，每组固定组件2所在平面与每层阀段框架3所在平面平行，即在所在侧阀段框架3的长度方向上布置固定组件2，固定组件2固定于待检修层间绝缘子6对面侧的上下两层阀段框架3上，适于固定待检修层间绝缘子6对面侧的上下两层阀段框架3之间的距离，以减小其他层间绝缘子7承受的横向载荷。

如图2所示，当待检修层间绝缘子6位于阀塔的纵向侧边时，仅一侧的层间绝缘子7与待检修层间绝缘子6相对，因此伸缩组件1设置两组，分别连接在与待检修层间绝缘子6连接的上下层阀段框架3的两端处；固定组件2也设置两组，分别连接在与待检修层间绝缘子6相对的层间绝缘子7连接的上下层阀段框架3的两端处；如图3所示，当待检修层间绝缘子6位于阀塔的纵向中部时，则待检修层间绝缘子6两侧均具有层间绝缘子7，此时伸缩组件1仍设置两组，而固定组件2需要设置四组，四组固定组件2均匀布置在待检修层间绝缘子6两侧的上下层阀段框架3上。

当阀段框架3较长，且上下层阀段框架3之间设置有两个以上的层间绝缘子7时，也可以设置两组以上的伸缩组件1，保证阀段框架3整体受力均匀。

具体的，如图8所示，伸缩组件1包含上垫块101、下垫块102和千斤顶103，千斤顶103固定于上垫块101和下垫块102之间，千斤顶103连接适于顶起千斤顶103的加压装置104，上垫块101的上端与上层阀段框架3固定；下垫块102的下端与下层阀段框架3固定。上垫块101和下垫块102均由铝合金整体焊接而成，具有强度高、质量轻的优点，方便塔上进行安装。上垫块101的上端和下垫块102的下端均开设有安装孔，通过螺钉与上层阀段框架3和下层阀段框架3连接。

千斤顶103可以采用机械加压，也可以采用液压或者气动加压，目前普遍使用的为液压加压的千斤顶103，如图9所示，其中加压装置104包括液压泵1041和分配器1042，所述液压泵1041、分配器1042和千斤顶103通过高压软管1043先后依次连接，分配器1042用于向千斤顶103定量分配液压油；当伸缩组件1为两组时，为了保证伸缩组件1同时上升或者下降，即两个千斤顶103行程相同，且速度均匀，避免对阀塔结构产生较大冲击，加压系统采用一拖二结构，即液压泵1041采用电动双作用液压泵1041，通过两根高压软管1043分别与两个分配器1042连接，两个分配器1042再分别通过四根高压软管1043与两个千斤顶103连接。千斤顶103一般采用双作用千斤顶103，可以满足顶起和收缩两种运动状态。

如图6所示，固定组件2包含调节螺杆203和分别螺纹连接于所述调节螺杆203两端的上拉杆201和下拉杆202，上拉杆201的上端与上层阀段框架3固定；下拉杆202的下端与下层阀段框架3固定，上拉杆201的上端和下拉杆202的下端均开设有安装孔，通过螺钉与上层阀段框架3和下层阀段框架3连接，上拉杆201的下端和下拉杆202的上端均开设有内螺纹，与调节螺杆203连接，与长度固定的固定组件2相比，使用调节螺杆203可以方便安装固定。

实施例2，当固定组件2安装时，首先旋转调节螺杆203使固定组件2缩短直至固定组件2能够放置在上下层阀段框架3之间，待固定组件2的上下端与上下层阀段框架3固定后旋转调节螺杆203使上下层阀段框架3之间绷紧，上下层阀段框架3微微受力，因此需要使用较大的作用力旋转调节螺杆203，为了方便使用工具操作，如图6所示，本实施例中的调节螺杆203包含中间紧固段2032和连接中间紧固段2032两端的螺纹段2031，两个螺纹段2031分别与上拉杆201和下拉杆202螺纹连接，中间紧固段2032作为工具操作的作用面，中间紧固段2032可以采用外六角结构，此时可以采用六角扳手紧固，也可以在中间紧固段2032的侧边设置工艺孔2033，此时可以使用能够插入工艺孔2033的圆棒紧固，也可以在外六角形的中间紧固段2032侧边设置工艺孔2033，根据空间情况选择合适的工具。

实施例3，实施例1或者实施例2中，千斤顶103可以直接抵在上垫块101和下垫块102之间，但是若千斤顶103放置倾斜或者受到外力作用时，千斤顶103顶起过程中很容易发生侧翻，造成阀段框架3瞬间倾斜、层间绝缘子7受损，因此本实施例在下垫块102和上垫块101与所述千斤顶103的连接端面上设有圆形凹槽105，圆形凹槽105内设有销钉孔，如图7所示，安装时千斤顶103的两端陷在圆形凹槽105内，千斤顶103的端部通常向内部凹陷，销钉106插入销钉106孔并抵在千斤顶103的端面上，用于限制千斤顶103相对于上垫块101或者下垫块102的侧向位移。

实施例4，当上下层阀段框架3的撑开间距达到指定值时，需要使伸缩组件1保持一定时间的固定状态，便于更换待检修绝缘子，通常采用单向阀使千斤顶103自锁，但是单向阀不能长时间负载，由于阀塔高度通常在十几米左右，往往更换时间较长，为此本实施例在实施例1或者实施例2或者实施例3的基础上，在千斤顶103上设置机械自锁结构，具体结构如下：如图8所示，千斤顶103包含缸体1032和位于所述缸体1032内部并沿所述缸体1032做轴向伸缩运动的顶头1033，当千斤顶103受到压力时顶头1033向伸出缸体1032的方向运动，千斤顶103的高度逐渐增加，逐渐撑开上下层阀段框架3，顶头1033的端部设置外螺纹，用于连接锁紧螺母1031，当伸缩组件1达到撑开高度时，旋转锁紧螺母1031直至锁紧螺母1031抵在缸体1032端面上，此时顶头1033在锁紧螺母1031的限制下不会缩至缸体1032内，从而实现机械自锁，机械自锁结构具有长时间保持负载功能，能够保证检修过程中的安全。

实施例5，由于阀塔高达十几米，且阀塔整体质量较重，因此如果检修过程中由于局部受力不均使阀塔倾斜甚至倾倒，将会造成很严重的事故，为安全起见，如图2和图3所示，本实施例在以上实施例的基础上增设两根吊绳8，两根所述吊绳8一端分别连接上层两个阀段框架3，吊绳8另一端连接行车吊钩，以保证检修过程中阀塔结构的稳定，防止发生意外。另外需要说明的是，吊绳8的数量与连接有阀段固定单元或者绝缘子更换单元的上层阀段框架3数量相同，若待检修层间绝缘子6位于阀塔的纵向侧边，连接有阀段固定单元或者绝缘子更换单元的上层阀段框架3共有两个，则吊绳8数量有两个；若待检修层间绝缘子6位于阀塔的纵向中部，连接有阀段固定单元或者绝缘子更换单元的上层阀段框架3共有三个，则吊绳8数量有三个。

一种柔直阀塔层间绝缘子检修方法，用于检修纵向侧边的层间绝缘子7，包含以下步骤：

步骤一：拆除干涉部件：打开阀塔主水管排水阀、顶部排气阀，关闭进水阀，将阀塔上冷却水管中的水排尽，减轻阀塔重量，拆除绝缘拉杆、屏蔽罩、均压环和转接光缆槽，解除阀段框架3以及层间绝缘子7之间的固定关系。

步骤二：固定检修装置：首先将两个固定组件2的上拉杆201和下拉杆202固定到待更换的层间绝缘子7对面侧的上下两层阀段框架3上，安装固定点位于阀段框架3的两端，采用螺钉紧固，接着调节调节螺母，使固定组件2绷紧，微微受力；然后将两根吊绳8的一端固定在阀厅行车的吊钩上，另一端分别固定在连接有阀段固定单元和绝缘子更换单元的两个上层阀段框架3上，升起行车吊架，使吊绳8微微受力；最后将两个伸缩组件1的上垫块101和下垫块102固定到待检修层间绝缘子6一侧的上下两层阀段框架3上，固定点位于阀段框架3的两端，采用螺钉紧固。

步骤三：更换待检修层间绝缘子6：将待检修层间绝缘子6及其相同一侧的层间绝缘子7上下两端的紧固螺钉松开，将两个千斤顶103分别安装到两个伸缩组件1中，并通过销钉106限位，随后开启液压泵1041，将上层阀段框架3缓慢顶起5-10mm，随后关闭液压缸保压阀，拧紧千斤顶103上的锁紧螺母1031，随后抽出待检修的层间绝缘子7，更换一个新的层间绝缘子7，用紧固螺钉将层间绝缘子7与上下层阀段框架3固定，最后松开锁紧螺母1031及保压阀，缓慢释放压力。

步骤四：拆除检修装置，将绝缘拉杆、屏蔽罩、均压环和转接光缆槽复位。

本发明所述的柔直阀塔层间绝缘子检修装置及方法，能够实现层间绝缘子7安全、有效的检修，有效解决了高压大容量柔性直流换流阀因结构庞大、层间绝缘子7之间相互关联造成的层间绝缘子7的检修困难、危险系数较高的问题。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。