王慧萍 李曉艷 王炬 柳新枝

摘 要：特高壓直流輸電線路工程換流站閥廳的換流變和閥塔是閥廳中關(guān)鍵且貴重的設(shè)備，其安裝不可避免地存在允許范圍內(nèi)的誤差，多臺(tái)設(shè)備的累積誤差可能造成連通過(guò)流的金具無(wú)法安裝。鑒于此，通過(guò)對(duì)換流變端子金具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效解決了累積誤差造成實(shí)際安裝距離和理論設(shè)計(jì)存在偏差導(dǎo)致的金具無(wú)法安裝問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：特高壓直流輸電;換流站;閥廳;換流變端子金具;閥塔;優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

特高壓直流輸電線路具有造價(jià)低、輸送容量大、輸送功率和方向可快速調(diào)節(jié)及損耗小等綜合優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為我國(guó)特高壓輸電的主要通道。換流站作為直流輸電線路工程中的重要樞紐，擔(dān)負(fù)著交直流轉(zhuǎn)換的重要職責(zé)，而閥廳又是整個(gè)換流站中的關(guān)鍵組成，廳內(nèi)布置著各種設(shè)備，其中換流變和閥塔是最為關(guān)鍵且貴重的設(shè)備，二者之間通過(guò)換流變端子金具和管形母線連通過(guò)流。此類設(shè)備一旦安裝定位，后期極難調(diào)整，而現(xiàn)有的典型換流變端子金具安裝距離均為固定值，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，因此，有必要對(duì)換流變端子金具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際安裝位置和理論設(shè)計(jì)存在偏差導(dǎo)致金具無(wú)法安裝的問(wèn)題。

1 換流變端子金具的作用及特點(diǎn)

換流變端子金具用于換流變端子與閥塔或避雷器等設(shè)備之間的過(guò)流連接，典型的±800 kV換流站閥廳布局如圖1所示，換流變端子金具的一個(gè)端口安裝在換流變端子上，另一（兩）個(gè)端口安裝在管母線端部，通過(guò)管母線過(guò)渡和閥塔或避雷器等設(shè)備連接，從而形成換流變和閥塔等設(shè)備之間的過(guò)流通道。同時(shí)，由于換流變或閥塔均不適宜承重，因此這類金具往往通過(guò)懸吊絕緣子懸掛后和換流變端子與管母線連接，金具及管母線的重量由懸吊絕緣子承擔(dān)，和設(shè)備端子的連接也多為滑動(dòng)或擺動(dòng)連接，避免剛性連接在熱脹冷縮或振動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備造成損傷。

2 現(xiàn)有換流變端子金具結(jié)構(gòu)及缺陷分析

2.1? ? 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以現(xiàn)有典型兩通換流變端子金具為例，其結(jié)構(gòu)三視圖如圖2、圖3及圖4所示，金具整體懸掛在懸吊絕緣子下端，帶有兩個(gè)連接端口，伸出防暈球之外的端口連接換流變端子，位于防暈球內(nèi)部的端口連接管母線。金具整體懸吊高度可順懸吊軸上下調(diào)整，兩個(gè)連接端口均可順懸吊軸及繞懸吊軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整，接管母線的端口安裝距離可順管母線調(diào)整。

2.2? ? 缺陷分析及存在問(wèn)題

現(xiàn)有產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)較為充分地考慮到實(shí)際安裝位置和理論設(shè)計(jì)可能存在的偏差，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為懸吊高度、安裝角度及管母線的安裝距離均可調(diào)整，但此結(jié)構(gòu)仍存在一個(gè)重要的連接缺陷，即換流變端子和懸吊軸心之間的安裝距離不可調(diào)，而實(shí)際安裝距離往往和理論設(shè)計(jì)存在一定的偏差，可能造成換流變端子金具無(wú)法安裝。

3 換流變端子金具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1? ? 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)缺陷及其造成的安裝問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有換流變端子金具做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，原防暈球及過(guò)流金具結(jié)構(gòu)保持不變，對(duì)懸吊連接結(jié)構(gòu)中換流變端子側(cè)和懸吊軸之間的連接桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖5所示，原有典型換流變端子金具機(jī)械連接組件接換流變端子側(cè)為固定不可調(diào)結(jié)構(gòu)，連接桿和固定盤(pán)焊接為一體，通過(guò)螺釘固定安裝在換流變側(cè)金具部件上，安裝后距離固定，順連接桿和繞連接桿方向均不可調(diào)節(jié)。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的機(jī)械連接組件結(jié)構(gòu)如圖6所示，將原來(lái)的連接桿和固定盤(pán)組焊的結(jié)構(gòu)優(yōu)化為螺紋管和螺紋桿螺接，螺紋管一端焊接有卡輪，用于和金具部件連接，另一端靠近管口處設(shè)計(jì)有觀察孔，另外螺紋管上加工有兩面對(duì)稱的夾持面。

3.2? ? 優(yōu)化后結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

優(yōu)化后的機(jī)械連接組件通過(guò)調(diào)整螺紋桿旋入螺紋管的長(zhǎng)度即可相應(yīng)調(diào)整安裝距離。和金具部件的連接方式也由螺釘連接優(yōu)化為卡輪卡入金具預(yù)留孔中可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的連接方式，此優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是既可實(shí)現(xiàn)安裝距離的可調(diào)，又無(wú)須按照“試裝金具—測(cè)量實(shí)際距離—拆卸金具—調(diào)至所需距離—再安裝金具”的煩瑣步驟調(diào)整，只需在安裝后根據(jù)需要獨(dú)立旋轉(zhuǎn)螺紋桿就能實(shí)現(xiàn)安裝距離的靈活調(diào)整。夾持面用于調(diào)距時(shí)工具鉗口的夾持，便于人員操作。觀察孔用于保證調(diào)整時(shí)螺紋桿在螺紋管內(nèi)有一定的旋入深度，不至于因旋入深度太少而影響機(jī)械連接性能。整套金具調(diào)節(jié)操作方便快捷，安裝后可根據(jù)實(shí)際距離精密調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)，保證金具的順利安裝。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用

目前，此優(yōu)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品已應(yīng)用于實(shí)際工程中。剛剛建成的青?！幽咸馗邏褐绷鬏旊姽こ獭?00 kV海南換流站閥廳就出現(xiàn)了金具無(wú)法安裝的問(wèn)題，該工程中換流變和閥塔的安裝位置以及懸吊絕緣子吊點(diǎn)的位置均滿足理論設(shè)計(jì)要求，偏差也均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，單個(gè)設(shè)備安裝均驗(yàn)收合格，但在安裝換流變端子金具時(shí)出現(xiàn)了安裝后懸吊絕緣子未呈豎直狀態(tài)而是偏向換流變的情況，影響空氣凈距離及廳內(nèi)的安裝美觀，未能通過(guò)驗(yàn)收。雖然換流變端子金具的設(shè)計(jì)安裝距離及實(shí)際產(chǎn)品尺寸也和理論設(shè)計(jì)一致，但換流變、閥塔及懸吊絕緣子吊點(diǎn)均已無(wú)法調(diào)整，只能通過(guò)調(diào)整換流變端子金具來(lái)滿足實(shí)際安裝需求。

針對(duì)這種狀況，該工程采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)后的金具，安裝前先預(yù)調(diào)安裝距離，安裝后旋轉(zhuǎn)螺紋管微調(diào)至最佳狀態(tài)，以滿足工程的使用和安裝要求，有效解決了實(shí)際安裝距離和理論設(shè)計(jì)存在偏差的問(wèn)題，保證了金具的順利安裝。

5 結(jié)語(yǔ)

鑒于工程實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，本文對(duì)原有的換流變端子金具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的金具在原有金具懸吊高度可順懸吊軸上下調(diào)整，兩個(gè)連接端口均可順懸吊軸及繞懸吊軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整，且管母線端口可順管母線調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，還增加了換流變連接端口安裝距離的獨(dú)立調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)了整套金具所有連接方向均可調(diào)，且調(diào)整安裝精準(zhǔn)快捷。經(jīng)工程實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，優(yōu)化后的金具在不影響原本性能要求的前提下，方便有效地解決了因工程實(shí)際安裝距離和理論設(shè)計(jì)存在偏差而無(wú)法安裝的問(wèn)題。

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收稿日期：2021-01-26

作者簡(jiǎn)介：王慧萍（1982—），女，河南漯河人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事輸變電金具的設(shè)計(jì)研發(fā)工作。