CN106024376A - 一种层级式抗震电力电容器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种层级式抗震电力电容器装置，包括围栏、多个电容器塔和多个电流互感器，围栏环绕多个电容器塔和多个电流互感器；每个电容器塔均包括多个直立电容器框架和第一电力电容器组，多个直立电容器框架竖直方向层叠布置，相邻两个直立电容器框架之间均通过立柱绝缘子连接；电容器塔的下端设置有多个底座绝缘子，底座绝缘子的下端通过底脚钢板与地面固定连接；多个电容器塔内的第一电力电容器组通过管母线并联；每两个电流互感器与一个电容器塔内的第一电力电容器组组成双桥差保护接线。本发明实现电力电容器层级式紧凑布置、占地面积小，生产工艺简单、安装和检修工作量小、能有效降低成本，提高性价比，满足9度抗震设计要求。

Description

一种层级式抗震电力电容器装置
技术领域
本发明涉及电力电容技术领域，特别涉及一种层级式抗震电力电容器装置。
背景技术
随着特高压交流输电技术的快速发展，为了提供无功功率补偿、增强系统的稳定性、降低网络损耗和改善电压质量，需要使用大量的高压并联电容器装置。多台电容器经过串并联接后，直接接到交流母线上，这些电容器装置都需要采用分级绝缘，也就是每两层电容器之间及电容器和地之间必须用绝缘子隔开。而电容器装置的额定运行电压、额定容量和爬距要求很高，电容器装置的层数很多，塔架的高度很高。特高压交流输电工程用110kV支撑式电容器塔架的高度就超到7m；单个塔架重量达到16吨。而对电容器塔架抗震影响最大的两个参数是塔架的高度和重量，因此电容器塔架的抗震问题比较突出，需要做深入研究。
我国位于环太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块等几个板块相接的地方，至少有495个地震断裂带，地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。特高压交、直流输电工程电容器装置塔架的设计必须考虑抗震问题，根据国标GB50260《电力设施抗震设计规范》的规定：抗震设防烈度提高1度设防。当变电站所处地理位置的地震烈度为8度时，特高压交流输电工程电容器装置塔架的设计需要按9度进行设防。
为了解决特高压交流输电工程电容器装置塔架9度高抗震问题，采用悬吊式结构可以有效提高电容器塔架的抗震能力，但面临成本太高、占地面积大、生产加工难度大、安装复杂、检修和维护困难等缺点。采用格构式装置结构可以解决上述缺点，但是每相为双塔布置，占地面积仍相对较大，单组电容器装置占地面积达247m2。
随着国家对土地政策的收紧，土地作为不可再生资源，价格也在不断地攀升。特高压交流输电工程建设已经向紧凑型和集成化方向发展，在满足9度高抗震要求的前提下，有必要研制单塔紧凑型的特高压交流输电工程电容器装置，大幅度降低占地面积。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种层级式抗震电力电容器装置，实现电力电容器层级式紧凑布置、占地面积小，生产工艺简单、安装和检修工作量小、能有效降低成本，提高性价比，满足9度抗震设计要求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种层级式抗震电力电容器装置，包括围栏、多个电容器塔和多个电流互感器，所述围栏环绕多个电容器塔和多个电流互感器；
每个所述电容器塔均包括多个直立电容器框架和每一个直立电容器框架内的第一电力电容器组，多个所述直立电容器框架竖直方向层叠布置，相邻两个所述直立电容器框架之间均通过立柱绝缘子连接；所述电容器塔的下端设置有多个底座绝缘子，所述底座绝缘子的下端通过底脚钢板与地面固定连接；
多个电容器塔内的第一电力电容器组通过管母线并联；每两个所述电流互感器与一个所述电容器塔内的第一电力电容器组组成双桥差保护接线。
本发明的有益效果是：多个直立电容器框架竖直层叠，实现构建成层级式框架，使得层级式框架更加稳固，占地面积小，成本低，性价比高，可以降低电力工程建设成本，与每相采用双塔布置相比，每相采用单塔布置的层级式高抗震电力电容器装置可以降低占地面积达33％；再者层级式框架通过9度抗震验证，满足9度抗震设计要求的地区使用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，每个所述电容器塔还包括多个倾斜电容器框架和每一个倾斜电容器框架内的第二电力电容器组，多个倾斜电容器框架组成的第一组合体置于多个所述直立电容器框架组成的第二组合体的下端，多个所述倾斜电容器框架竖直层叠，且每一个所述倾斜电容器框架的下部沿其两侧倾斜向下与其下端的倾斜电容器框架的上部平顺连接，每两个所述倾斜电容器框架之间通过斜柱绝缘子连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：多个直立电容器框架竖直层叠置于多个倾斜电容器框架的上端，实现构建成层级式框架，且多个倾斜电容器框架依次沿其两侧倾斜向下平顺连接，增大了电容器塔下部底座绝缘子之间的根开，电容器塔使得层级式框架更加稳固，占地面积小，成本低，性价比高，可以降低电力工程建设成本，与每相采用双塔布置相比，每相采用单塔布置的层级式高抗震电力电容器装置可以降低占地面积达33％；再者层级式框架通过9度抗震验证，满足9度抗震设计要求的地区使用。
进一步，所述电容器塔设置有三个，所述电流互感器设置有六个；每两个所述电流互感器与一个所述电容器塔内的第一电力电容器组和第二电力电容器组组成双桥差保护接线，且两个所述电流互感器呈高低交错布置。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过两个电流互感器呈高低交错布置，以及与电容器塔组成双桥差保护接线，提高电容器装置内部故障不平衡保护可靠性，进一步降低占地面积。
进一步，所述电容器塔设置有三个，所述电流互感器设置有三个；每一个所述电流互感器与一个所述电容器塔内的第一电力电容器组组成单桥差保护接线。
采用上述进一步方案的有益效果是：在电容器装置内部故障不平衡保护可靠性满足要求的情况下，通过减少电流互感器数量，进一步降低占地面积和电力工程建设成本。
进一步，所述电容器塔包括四个直立电容器框架和两个倾斜电容器框架，四个直立电容器框架竖直层叠置于两个所述倾斜电容器框架的上端，两个所述倾斜电容器框架竖直层叠。
采用上述进一步方案的有益效果是：实现构建成层级式框架，直立电容器框架和倾斜电容器框架仅承担自身的重量，提升了抗震能力，同时降低占地面积，成本低，性价比高，可以降低电力工程建设成本。
进一步，所述直立电容器框架包括两个第一底架和多个钢支柱，一所述第一底架置于另一所述第一底架的上方，两个所述第一底架构成相同电位层级，两个所述第一底架的之间通过多个所述钢支柱固定连接，两个所述第一底架的上端均放置有第一电力电容器，两个所述第一底架的边缘设置有四个连接孔，所述钢支柱设置有四个，四个所述钢支柱的分别与所述第一底架的四个连接孔固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：实现第一电力电容器组层叠式放置，降低占地面积，成本低，性价比高，可以降低电力工程建设成本；提升了两个第一底架的连接强度，提高了抗震能力。
进一步，所述倾斜电容器框架包括第二底架、第三底架和多个斜钢支柱，所述第二底架置于所述第三底架的上方或者所述第二底架置于所述第三底架的下方，所述第二底架和第三底架构成相同电位层级，所述第二底架和第三底架之间通过多个所述斜钢支柱固定连接，所述第二底架和第三底架的上端均放置有第二电力电容器组，所述斜钢支柱设置有四个，所述第三底架的边缘与每一个所述斜钢支柱均通过弯板固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过多个斜钢支柱连接第二底架和第三底架，能提升倾斜电容器框架的强度，提高本装置的抗震能力；弯板能适应倾斜电容器框架沿两侧倾斜的结构需求，增大了倾斜电容器框架的抗震能力。
进一步，所述第一底架上固定设置有对所述第一电力电容器组进行限位的第一限位架，所述第二底架和第三底架上均设置有对所述第二电力电容器组进行限位的第二限位架。
采用上述进一步方案的有益效果是：第一限位架和第二限位架分别对第一电力电容器组和第二电力电容器组进行限位固定，使得第一电力电容器组和第二电力电容器组更加稳固，提升抗震能力。
进一步，所述第一电力电容器组为平卧安装或侧卧安装，所述第二电力电容器组为平卧安装或侧卧安装。
进一步，多个所述第一电力电容器组和多个第二电力电容器组竖直层列，多个所述第一电力电容器组和多个第二电力电容器组中的每一个电容器均与其下端对应位置所述第一电力电容器组或第二电力电容器组中的电容器串联，在多个所述第一电力电容器组和多个第二电力电容器组之间由上至下构建多个竖直串联支路，且多个所述竖直串联支路并联。
采用上述进一步方案的有益效果是：电容器串联实现层级式框架的连接，通过9度抗震验证，满足9度抗震设计要求的地区使用。
附图说明
图1为本发明一种层级式抗震电力电容器装置的结构示意图；
图2为本发明一种层级式抗震电力电容器装置的主视图；
图3为图2的俯视图；
图4为直立电容器框架的结构示意图；
图5为倾斜电容器框架的结构示意图；
图6为钢支柱的主视图；
图7为斜钢支柱的主视图；
图8为第一底架的正视图；
图9为图8的俯视图；
图10为第二底架的正视图；
图11为图10的俯视图；
图12为第三底架的正视图；
图13为图12的俯视图；
图14为弯板的正视图；
图15为图14的俯视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、电容器塔，2、电流互感器，3、直立电容器框架，4、倾斜电容器框架，5、立柱绝缘子，6、斜柱绝缘子，7、底座绝缘子，8、底脚钢板，9、围栏，10、第一底架，11、钢支柱，12、第一电力电容器组，13、连接孔，14、第二底架，15、第三底架，16、斜钢支柱，17、第二电力电容器组，18、弯板，19、第一限位架，20、第二限位架，21、管母线，22、镀锡铜绞线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图3所示，一种层级式抗震电力电容器装置，包括围栏9、多个电容器塔1和多个电流互感器2，所述围栏9环绕多个电容器塔1和多个电流互感器2；
每个所述电容器塔1均包括多个直立电容器框架3和每一个直立电容器框架3内的第一电力电容器组12，多个所述直立电容器框架3竖直方向层叠布置，相邻两个所述直立电容器框架3之间均通过立柱绝缘子5连接；所述电容器塔1的下端设置有多个底座绝缘子7，所述底座绝缘子7的下端通过底脚钢板8与地面固定连接；
多个电容器塔1内的第一电力电容器组12通过管母线21并联；每两个所述电流互感器2与一个所述电容器塔1内的第一电力电容器组12组成双桥差保护接线；
优选的，每个所述电容器塔1还包括多个倾斜电容器框架4和每一个倾斜电容器框架4内的第二电力电容器组17，多个倾斜电容器框架4组成的第一组合体置于多个所述直立电容器框架3组成的第二组合体的下端，多个所述倾斜电容器框架4竖直层叠，且每一个所述倾斜电容器框架4的下部沿其两侧倾斜向下与其下端的倾斜电容器框架4的上部平顺连接，每两个所述倾斜电容器框架4之间通过斜柱绝缘子6连接；
多个直立电容器框架3竖直层叠置于多个倾斜电容器框架4的上端，实现构建成层级式框架，且多个倾斜电容器框架4依次沿其两侧倾斜向下平顺连接，增大了电容器塔1下部底座绝缘子7之间的根开，使得层级式框架更加稳固，占地面积小，成本低，性价比高，可以降低电力工程建设成本，与每相采用双塔布置相比，每相采用单塔布置的层级式高抗震电力电容器装置可以降低占地面积达33％；层级式框架通过9度抗震验证，满足9度抗震设计要求的地区使用。
优选的，所述电容器塔1设置有三个，所述电流互感器2设置有六个；每两个所述电流互感器2与一个所述电容器塔1内的第一电力电容器组12和第二电力电容器组17组成双桥差保护接线，且两个所述电流互感器2呈高低交错布置；通过两个电流互感器2呈高低交错布置，以及与电容器塔1组成双桥差保护接线，提高电容器装置内部故障不平衡保护可靠性，进一步降低占地面积。
优选的，所述电容器塔1设置有三个，所述电流互感器2设置有三个；每一个所述电流互感器2与一个所述电容器塔1内的第一电力电容器组12组成单桥差保护接线；在电容器装置内部故障不平衡保护可靠性满足要求的情况下，通过减少电流互感器数量，进一步降低占地面积和电力工程建设成本。
优选的，图4和图5所示，所述电容器塔1包括四个直立电容器框架3和两个倾斜电容器框架4，四个直立电容器框架3竖直层叠置于两个所述倾斜电容器框架4的上端，两个所述倾斜电容器框架4竖直层叠；实现构建成层级式框架，直立电容器框架3和倾斜电容器框架4仅承担自身的重量，提升了抗震能力，同时降低占地面积，成本低，性价比高，可以降低电力工程建设成本。
优选的，如图4至图15所示，所述直立电容器框架3包括两个第一底架10和多个钢支柱11，一所述第一底架10置于另一所述第一底架10的上方，两个所述第一底架10构成相同电位层级，两个所述第一底架10的之间通过多个所述钢支柱11固定连接，两个所述第一底架10的上端均放置有第一电力电容器12，两个所述第一底架10的边缘设置有四个连接孔13，所述钢支柱11设置有四个，四个所述钢支柱11的分别与所述第一底架10的四个连接孔13固定连接；实现第一电力电容器组层12叠式放置，降低占地面积，成本低，性价比高，可以降低电力工程建设成本,四个所述钢支柱11的分别与所述第一底架10的四个连接孔13固定连接,提升了两个第一底架10的连接强度，提高了抗震能力。
优选的，如图5、图10至图13所示，所述倾斜电容器框架4包括第二底架14、第三底架15和多个斜钢支柱16，所述第二底架14置于所述第三底架15的上方或者所述第二底架14置于所述第三底架15的下方，所述第二底架14和第三底架15构成相同电位层级，所述第二底架14和第三底架15之间通过多个所述斜钢支柱16固定连接，所述第二底架14和第三底架15的上端均放置有第二电力电容器组17，所述斜钢支柱16设置有四个，所述第三底架15的边缘与每一个所述斜钢支柱16均通过弯板18固定连接；通过多个斜钢支柱16连接第二底架14和第三底架15，能提升倾斜电容器框架4的强度，提高本装置的抗震能力；弯板18能适应倾斜电容器框架4沿两侧倾斜的结构需求，增大了倾斜电容器框架4的抗震能力。
优选的，如图8至图13所示，所述第一底架10上固定设置有对所述第一电力电容器组12进行限位的第一限位架19，所述第二底架14和第三底架15上均设置有对所述第二电力电容器组17进行限位的第二限位架20；第一限位架19和第二限位架20分别对第一电力电容器组12和第二电力电容器组17进行限位固定，使得第一电力电容器组12和第二电力电容器组17更加稳固，提升抗震能力。
优选的，所述第一电力电容器组12为平卧安装或侧卧安装，所述第二电力电容器组17为平卧安装或侧卧安装，平卧安装为电力电容器组中的多个电力电容器横向并列放置，侧卧安装为电力电容器组中的多个电力电容器竖直层叠放置。
优选的，如图2和图3所示，多个所述第一电力电容器组12和多个第二电力电容器组17竖直层列，多个所述第一电力电容器组12和多个第二电力电容器组17中的每一个电容器均与其下端对应位置所述第一电力电容器组12或第二电力电容器组17中的电容器串联，在多个所述第一电力电容器组12和多个第二电力电容器组17之间由上至下构建多个竖直串联支路，且多个所述竖直串联支路并联。
优选的，相邻两个第一电力电容器组12之间、所述第一电力电容器组12和第二电力电容器组17之间，以及相邻两个所述第二电力电容器组17之间均通过镀锡铜绞线22连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：包括围栏(9)、多个电容器塔(1)和多个电流互感器(2)，所述围栏(9)环绕多个电容器塔(1)和多个电流互感器(2)；
每个所述电容器塔(1)均包括多个直立电容器框架(3)和每一个直立电容器框架(3)内的第一电力电容器组(12)，多个所述直立电容器框架(3)竖直方向层叠布置，相邻两个所述直立电容器框架(3)之间均通过立柱绝缘子(5)连接；所述电容器塔(1)的下端设置有多个底座绝缘子(7)，所述底座绝缘子(7)的下端通过底脚钢板(8)与地面固定连接；
多个电容器塔(1)内的第一电力电容器组(12)通过管母线(21)并联；每两个所述电流互感器(2)与一个所述电容器塔(1)内的第一电力电容器组(12)组成双桥差保护接线。
2.根据权利要求1所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：每个所述电容器塔(1)还包括多个倾斜电容器框架(4)和每一个倾斜电容器框架(4)内的第二电力电容器组(17)，多个倾斜电容器框架(4)组成的第一组合体置于多个所述直立电容器框架(3)组成的第二组合体的下端，多个所述倾斜电容器框架(4)竖直层叠，且每一个所述倾斜电容器框架(4)的下部沿其两侧倾斜向下与其下端的倾斜电容器框架(4)的上部平顺连接，每两个所述倾斜电容器框架(4)之间通过斜柱绝缘子(6)连接。
3.根据权利要求2所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：所述电容器塔(1)设置有三个，所述电流互感器(2)设置有六个；每两个所述电流互感器(2)与一个所述电容器塔(1)内的第一电力电容器组(12)和第二电力电容器组(17)组成双桥差保护接线，且两个所述电流互感器(2)呈高低交错布置。
4.根据权利要求1所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：所述电容器塔(1)设置有三个，所述电流互感器(2)设置有三个；每一个所述电流互感器(2)与一个所述电容器塔(1)内的第一电力电容器组(12)组成单桥差保护接线。
5.根据权利要求2所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：所述电容器塔(1)包括四个直立电容器框架(3)和两个倾斜电容器框架(4)，四个直立电容器框架(3)竖直层叠置于两个所述倾斜电容器框架(4)的上端，两个所述倾斜电容器框架(4)竖直层叠。
6.根据权利要求2所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：所述直立电容器框架(3)包括两个第一底架(10)和多个钢支柱(11)，一所述第一底架(10)置于另一所述第一底架(10)的上方，两个所述第一底架(10)构成相同电位层级，两个所述第一底架(10)的之间通过多个所述钢支柱(11)固定连接，两个所述第一底架(10)的上端均放置有第一电力电容器组(12)，两个所述第一底架(10)的边缘设置有四个连接孔(13)，所述钢支柱(11)设置有四个，四个所述钢支柱(11)的分别与所述第一底架(10)的四个连接孔(13)固定连接。
7.根据权利要求6所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：所述倾斜电容器框架(4)包括第二底架(14)、第三底架(15)和多个斜钢支柱(16)，所述第二底架(14)置于所述第三底架(15)的上方或者所述第二底架(14)置于所述第三底架(15)的下方，所述第二底架(14)和第三底架(15)构成相同电位层级，所述第二底架(14)和第三底架(15)之间通过多个所述斜钢支柱(16)固定连接，所述第二底架(14)和第三底架(15)的上端均放置有第二电力电容器组(17)，所述斜钢支柱(16)设置有四个，所述第三底架(15)的边缘与每一个所述斜钢支柱(16)均通过弯板(18)固定连接。
8.根据权利要求7所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：所述第一底架(10)上固定设置有对所述第一电力电容器组(12)进行限位的第一限位架(19)，所述第二底架(14)和第三底架(15)上均设置有对所述第二电力电容器组(17)进行限位的第二限位架(20)。
9.根据权利要求7所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：所述第一电力电容器组(12)为平卧安装或侧卧安装，所述第二电力电容器组(17)为平卧安装或侧卧安装。
10.根据权利要求7或9所述一种层级式抗震电力电容器装置，其特征在于：多个所述第一电力电容器组(12)和多个第二电力电容器组(17)竖直层列，多个所述第一电力电容器组(12)和多个第二电力电容器组(17)中的每一个电容器均与其下端对应位置所述第一电力电容器组(12)或第二电力电容器组(17)中的电容器串联，在多个所述第一电力电容器组(12)和多个第二电力电容器组(17)之间由上至下构建多个竖直串联支路，且多个所述竖直串联支路并联。
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