一种高压直流输电换流阀单列阀塔的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阀塔，具体涉及一种高压直流输电换流阀折叠式单列阀塔。
【背景技术】
[0002]现代社会经济活动对电能需求的不断增长，促进了电力系统结构和规模的持续演变。当前，为适应电力负荷、能源分布高度集中，大负荷地区能源资源短缺的特点，同时满足环境保护的要求，大规模清洁能源集中开发和远距离输送逐渐成为主流的能源开发利用方式。直流输电技术凭借其在电能远距离输送方面的经济优势和增强电网稳定性的技术优势，被广泛采用。
[0003]高压直流输电换流阀是高压直流输电系统的核心设备，是保证系统可靠运行的关键。由于目前高压直流输电线路输送容量不断提高，直流输电换流阀最大额定直流电压和直流电流分别达IlOOkV和6250A。电压和电流的大幅提升对直流输电换流阀设计带来了极大地挑战，其中换流阀结构设计问题尤为突出。
[0004]换流阀的结构设计是以电气设计为基础的，需要考虑元器件之间的过电压绝缘配合、可靠的机械强度、关键器件的良好散热和合理布局、元器件之间电气接线的可操作性和可靠性，同时考虑防火设计和电磁兼容要求。
[0005]目前，HVDC换流阀大多采用水冷却、空气绝缘、悬吊式模块化结构，且由于换流阀厅占地费用昂贵，阀塔结构越来越紧凑，图1和图2所示为目前直流输电工程常采用的单列阀塔和双列阀塔两种结构形式。
[0006]不论是单列阀塔还是双列阀塔，随着电压和电流的提升，一些电气和结构方面的问题将变得更加突出。第一，电压的提升要求换流阀耐压能力随之增大，换流阀元器件串联级数增加，换流阀模块尺寸及阀塔层间绝缘净距增大，客观上有要求换流阀外观尺寸随之增大的趋势，但是换流阀厅占地费用愈发昂贵，势必要求换流阀设计提高空间利用率，在满足换流阀绝缘要求的前提下尽量紧凑化，以降低阀厅面积占比。第二，换流阀层间主水管跨接于阀塔两层模块之间，其两端要承受换流阀的层间电压，电压提升会引起层间水管内漏电流的增大，影响层间电压的静态分布并在水管中金属接头部分产生电腐蚀，降低阀塔工作可靠性和寿命安全。第三，换流阀屏蔽系统对电容分流作用导致换流阀层间电压分布不均匀，且阀塔尺寸及串联级数的增加会加剧这种不均匀程度。对于单列换流阀塔其阀模块，必须要并联组件均压电容才能平衡电压分布。但是，由于换流阀阀塔内起电气联接作用的层间母排具有一定的电感，在雷电波等高频冲击电压作用下，这部分电感和组件均压电容之间会产生高频振荡，导致换流阀中的晶闸管元件两端产生高频振荡电压，如图3所示。振荡电压峰值和高的电压变化率对晶闸管十分不利，严重时可以损毁成批晶闸管导致换流站停运。因此，必须采取特殊措施避免振荡发生。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种高压直流输电换流阀单列阀塔，通过采用新型阀塔结构，使高压直流输电换流阀单列阀塔整体结构更加紧凑，布局更加合理，同时更好地解决冷却水路绝缘以及联接母排电感引起的高频振荡问题，降低运行风险，满足更高电压电流水平的(特)高压直流输电换流阀设计要求。
[0008]本发明提供的技术方案是:一种高压直流输电换流阀单列阀塔，包括水平设置的顶屏蔽罩、底屏蔽罩和设于顶、底屏蔽罩之间的换流阀，所述换流阀通过悬吊绝缘子与所述顶、底屏蔽罩相连，其改进之处在于:所述换流阀由与水平方向呈倾斜角度的换流阀模块在竖直方向以折尺的形式依次串接而成。
[0009]优选的，所述换流阀模块包括稳定框架和安装在所述稳定框架中的支路水管、主水管、触发板、晶闸管TCA、阻尼电容、阻尼电阻和饱和电抗器。
[0010]进一步，所述稳定框架包括相互平行的两根绝缘槽梁和垂直设于两根绝缘槽梁之间的金属槽梁；所述绝缘槽梁上设置有横向贯穿的通孔，金属槽梁两端分别有与该通孔相对应的安装孔，所述金属槽梁通过贯穿所述安装孔和所述通孔的螺栓与所述绝缘槽梁固定。
[0011]进一步，饱和电抗器对称安装在稳定框架两端内侧的金属槽梁之间；每端设置有两个饱和电抗器，每个饱和电抗器两侧分别通过螺栓固定在两根金属槽梁上，其另一侧设置有端母排；
[0012]两端饱和电抗器之间沿垂直于绝缘槽梁的方向从一侧向另一侧依次设置有平行于绝缘槽梁的阻尼电容、阻尼电阻、支路水管、晶闸管TCA和触发板；所述阻尼电容、所述阻尼电阻、所述晶闸管TCA和所述触发板的两端分别通过螺栓固定在金属槽梁上；所述支路水管两端分别通过法兰管固定在金属槽梁上；
[0013]所述绝缘槽梁之间的其中两根金属槽梁中部分别焊接有垂直于金属槽梁和绝缘槽梁所在平面的所述法兰管，所述法兰管的侧壁上留有用于连通所述支路水管的通孔，所述支路水管的两端分别与两根金属槽梁上的法兰管连通。
[0014]进一步，上下两个相邻的换流阀模块在近距离端通过主水管和层间母排相连；
[0015]所述主水管为软管，其两端分别设置有金属法兰，所述主水管两端分别通过金属法兰与上下两个换流阀模块的法兰管相连通；
[0016]所述层间母排两端分别电气连接上下两个换流阀模块的端母排。
[0017]进一步，上下两个相邻的换流阀模块之间还设置有竖直方向的层间绝缘子，所述层间绝缘子两侧分别设置有金属吊座，所述层间绝缘子两端的金属吊座分别通过连接件与上下两个换流阀模块的金属槽梁连接。
[0018]优选的，所述顶、底屏蔽罩均为长方体形，屏蔽罩内纵向设置有绝缘子支撑架构，所述绝缘子支撑架构包括两根相互平行的两根纵向角钢和垂直焊接在两根纵向角钢之间的横向角钢，所述纵向角钢上还焊接有垂直于纵向角钢和横向角钢所在平面的支撑角钢，所述支撑角钢的另一端焊接在屏蔽罩内。
[0019]进一步，所述顶、底屏蔽罩分别通过悬吊式绝缘子与上、下两端的换流阀模块对应相连；
[0020]所述悬吊式绝缘子两端分别设置有金属吊座，连接顶屏蔽罩和上端换流阀模块的悬吊式绝缘子通过其两端金属吊座分别与所述顶屏蔽罩内的横、纵向角钢和上端换流阀模块的金属槽梁相连；
[0021]连接底屏蔽罩和下端换流阀模块的悬吊式绝缘子通过其两端金属吊座分别与所述底屏蔽罩内的横、纵向角钢和下端换流阀模块的金属槽梁相连。
[0022]进一步，所述上端换流阀模块在近距离端通过层间母排和主水管与所述顶屏蔽罩相连，所述层间母排的一端电气连接所述上端换流阀模块的端母排，另一端电气连接所述顶屏蔽罩；所述主水管通过固定件搭接在所述顶屏蔽罩内，其一端连接所述上端换流阀模块的法兰管，另一端经顶屏蔽罩引出后连接外部水冷系统；
[0023]所述下端换流阀模块在近距离端通过层间母排和主水管与所述底屏蔽罩相连，所述层间母排的一端电气连接所述下端换流阀模块的端母排，另一端电气连接所述底屏蔽罩；所述主水管通过固定件搭接在所述底屏蔽罩内，其一端连接所述下端换流阀模块的法兰管，另一端经底屏蔽罩引出后连接外部水冷系统。
[0024]优选的，所述换流阀模块与水平方向的倾斜角度为7-10°。
[0025]与最接近的现有技术相比，本发明具有如下显著进步:
[0026](I)高压直流换流阀模块与水平面成一定角度倾斜布置，层间近端进行电气和水路联接，阀塔结构更加简洁、紧凑，有效提高了换流阀空间利用率，有利于节约阀厅占地费用；
[0027](2)换流阀水路与电气部分电位分布一致，实现自然均压，层间主水管两端不存在电位差，没有漏电流，消除了水路漏电流引起的层间静态均压及水路金属接头腐蚀等不利影响；
[0028](3)层间母排长度大幅度缩小，极大降低了层间母排的杂散电感，在雷电等高频冲击电压下组件均压电容与层间母排之间的高频振荡不再发生，使换流阀晶闸管元件免受振荡电压峰值及高电压变化率的危害。
【附图说明】
[0029]图1为现有的高压直流输电换流阀单列阀塔的结构示意图；
[0030]图2为现有的尚压直流输电换流阀双列阀塔的结构不意图；
[0031]图3为现有单列阀塔在外加冲击电压下，换流阀中晶闸管元件两端电压的变换图；
[0032]图4为本发明提供的高压直流输电换流阀单列阀塔的结构示意图；
[0033]图5为图4中屏蔽罩的立体图；
[0034]图6为图4中换流阀模块的立体图；
[0035]其中1-顶屏蔽罩；2_层间绝缘子；3_换流阀模块；4_主水管；5_层间母排；6_底屏蔽罩-J-金属吊座；8_支撑角钢；9_屏蔽罩；10_横向角钢；11-纵向角钢；12_悬吊式绝缘子；13-饱和电抗器；14-端母排；15-阻尼电容；16-支路水管；17-阻尼电阻；18-金属槽梁；19_晶闸管TCA ；20-触发板；21_绝缘槽梁；22_法兰管；23_屏蔽罩。
【具体实施方式】
[0036]为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容作进一步的说明。
[0037]本发明提供的高压直流输电换流阀单列阀塔如图4所示，主要由顶屏蔽罩1、底屏蔽罩6、换流阀模块3、主水管4、层间母排5、层间绝缘子2和悬吊式绝缘子12组成。
[0038]顶、底屏蔽罩起均匀电场分布和抗电磁干扰作用，它和换流阀模块3之间通过悬吊式绝缘子12联接，悬吊式绝缘子12两端的金属吊座7为联接部件，如图5所述，屏蔽罩9整体为长方体形，该长方体形屏蔽罩9的边和角经打磨后以圆弧过渡，屏蔽罩9内纵向设置有绝缘子支撑架构，绝缘子支撑架构包括两根相互平行的纵向角钢11和垂直焊接在两根纵向角钢11之间的横向角钢10，另外在纵向角钢11上还焊接有垂直于纵向角钢11和横向角钢10所在平面的支撑角钢8，支撑角钢8的另一端