CN106998130A - 一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，包括若干多层阀段、多段支柱绝缘子结构，每个多层阀段底部采用多于4点的多段支柱绝缘子结构支撑固定；多段支柱绝缘子结构由若干单段支柱绝缘子结构纵向连接固定组成，单段支柱绝缘子结构包括支撑绝缘子、层间固定结构，多于4个支撑绝缘子之间通过层间固定结构连接，单段支柱绝缘子结构之间通过法兰连接固定。优点是：应用于超高压、特高压柔性直流换流阀的支撑式阀塔结构，具有安全可靠的稳定性，能够满足电力系统对电力设备抗震要求。采用多段结构，且段间通过层间固定结构，提高了其支撑的稳定可靠度，降低了换流阀厅的建筑成本，并且使换流阀的安装和维护更加方便。
Description
技术领域
本发明属于高压输电领域，尤其涉及一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构。
背景技术
支撑式换流阀阀塔抗震结构特点是系统电压高，因此空气净距要求随之增大，支撑绝缘子的高度也因此必须增高。带来的问题是，支撑绝缘子长度过长，在受到上端阀段正压力情况下，外部轻微的扰动(例如轻度地震)，绝缘子就会产生屈曲变形，从而整个阀塔倾斜、受损甚至造成坍塌事故。
目前柔性直流换流阀500kV以下采用支撑式结构，500kV以上因为要求的空气净距更高，常规直流换流阀采用悬吊结构，现有支撑式阀塔电压等级最高到500kV，底部支撑绝缘子高度不超过5.5m，支撑重量不到8吨。如：专利申请号：201410510183.1，公开的一种换流阀阀塔。此结构在超、特高压电压等级下，由于空气净距增加，绝缘子支撑高度增高到6m以上；大容量的传输需要增强MMC回路中的功率器件通流能力，同时也导致搭载的电容器容量增大，因此功率单元的重量明显增加。如果采用悬吊阀塔结构，阀厅整体悬吊承重要在千吨量级，这将会大大增加阀厅建筑的设计难度和土建相关成本。通常500kV直流换流阀采用的支撑方式为每个阀段4点支撑，每个支撑点采用支柱绝缘子支撑，支撑绝缘子之间采用拉杆绝缘子上下斜连来增强稳定性。原有的支撑式结构已经不能满足支撑高度不断增加、阀塔支撑重量更大的现实需求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，用于超、特高压柔性直流换流阀，在保证可靠的抗震性能的前提下，减小阀厅设计难度及成本，并更易于安装维护。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，包括若干多层阀段、多段支柱绝缘子结构，每个多层阀段底部采用多于4点的多段支柱绝缘子结构支撑固定；
多段支柱绝缘子结构由若干单段支柱绝缘子结构纵向连接固定组成，单段支柱绝缘子结构包括支撑绝缘子、层间固定结构，多于4个支撑绝缘子之间通过层间固定结构连接，单段支柱绝缘子结构之间通过法兰连接固定。
所述的层间固定结构是由型材组成的多个三角结构，连接处固定有支撑绝缘子。
所述的层间固定结构由成米字形连接的型材组成，连接处固定有支撑绝缘子。
所述的多段支柱绝缘子结构的段间高度不同。
所述的多段支柱绝缘子结构之间通过三角形连接件连接固定。
所述的法兰为内外双圆周孔结构，内圆周孔用于连接段间支撑绝缘子，外圆周孔用于连接层间固定结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
应用于超高压、特高压柔性直流换流阀的支撑式阀塔结构，具有安全可靠的结构稳定性，能够满足电力系统对电力设备抗震要求。采用多段结构，且段间通过层间固定结构，提高了其支撑的稳定可靠度，大大降低了换流阀厅的建筑成本，并且使换流阀的安装和维护更加方便。层间固定结构采用三角形组合结构，确保每个节点的合力为零，提高层间固定结构的牢固性及抗震性。支撑绝缘子总高度更高，可达到9m，适用于800kV或更高电压等级特高压设备，单塔支撑重量更重，可达20吨，是常规方案承重的2倍以上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是多段支柱绝缘子结构。
图3是层间固定结构的示意图一。
图4是层间固定结构之间的连接示意图一。
图5是层间固定结构的示意图二。
图6是层间固定结构之间的连接示意图二。
图7是层间固定结构的示意图三。
图8是层间固定结构之间的连接示意图三。
图中：1-多层阀段 2-支撑绝缘子 3-法兰 4-层间固定结构 5-型材 6-连接件。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1、图2，支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，包括多层阀段1、多段支柱绝缘子结构，每个多层阀段1底部采用多于4点的多段支柱绝缘子结构支撑固定，多段支柱绝缘子结构由若干单段支柱绝缘子结构组成，段间采用法兰3及螺栓连接。在支柱绝缘子每段层间，采用层间固定结构4连接，层间固定结构4是由多个稳定的三角结构组成，可以有效的降低绝缘子产生屈曲的风险，提高阀塔抗震性能。
见图2，每个单段支柱绝缘子的高度不同，根据抗震性能要求，结合绝缘子之间的电、磁场要求，合理地分配L1、L2、L3、L4之间的长度比例。该模式能够有效利用连接件6的刚度，应力在几层连接件6中分布相对均匀，阀塔抗震性能得到有效提升。
阀塔包含多个并排的单塔，两个单塔间在多段支柱绝缘子结构部分使用连接件6连成一个整体，连接件6可采用由型材5组成的三角形结构。
层间固定结构4的型材5材料根据阀塔总体结构选择适当强度的刚性材料。型材5形状根据阀塔抗震需求选择性价比合适的型材5，不限于角钢、槽钢、工字钢、方刚、圆钢等的一组或多组连接形式。
多于4点的多段支柱绝缘子结构：多层阀段1采用的多段支柱绝缘子结构支撑时，每个单段支柱绝缘子结构中采用多于4个支撑绝缘子2支撑，以便各支撑点的支撑绝缘子2通过层间固定结构4形成多个稳定三角结构，并且每个节点的合力为零。
多层阀段1是指阀段高度方向上叠层安装，阀段与阀段层间采用层间绝缘子电气隔离支撑，多层阀段1常指3、4、5层或更多层结构，每层可以是单个阀段或者多个阀段串联，构成直线串联阀塔或背靠背串联阀塔。每层阀段构成现场安装最小单位的装配结构，每个阀段内装有多个功率单元。功率单元是柔直系统的核心部分，是构成多电平换流器(MMC)的基本单位。
实施例一：
见图1、图2，支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，包括两个多层阀段1、多段支柱绝缘子结构，每个多层阀段1底部均采用9点的多段支柱绝缘子结构支撑固定；多段支柱绝缘子结构由4个单段支柱绝缘子结构纵向连接固定组成，单段支柱绝缘子结构包括9个支撑绝缘子2、层间固定结构4，支撑绝缘子2成3排排列，每排3个支撑绝缘子2，支撑绝缘子2之间通过层间固定结构4连接，单段支柱绝缘子结构之间通过法兰3连接固定。法兰3为内外双圆周孔结构，内圆周孔用于连接段间支撑绝缘子2，外圆周孔用于连接层间固定结构4。
见图3，其中，层间固定结构4由成米字形连接的型材5组成，连接处固定有支撑绝缘子2。多段支柱绝缘子结构的段间高度不同，图2中表示的为4个单段支柱绝缘子结构，单段支柱绝缘子结构的高度由上至下依次为L1、L2、L3、L4，其高度不等。
型材5间采用米字形连接有效的约束了每根支撑绝缘子2在水平各个方向的变形，使得多层阀段1下方的支撑绝缘子2从单独承受多层阀段1重力变成一体承重、一体变形。米字形连接优于其他连接方式的地方在于很好地利用了“米”字中心那根最稳定的支撑绝缘子2，来约束其他所有支撑绝缘子2，支撑绝缘子2之间应力传递流畅，整体性更高。
见图4，多段支柱绝缘子结构之间通过三角形型材5结构连接固定，图4中表示并列的两个单段支柱绝缘子结构之间通过三角形型材5结构连接，使多段支柱绝缘子结构之间的整体性更高。
实施例二：
与实施例一的不同之处在于，每个多层阀段1底部均采用5点的多段支柱绝缘子结构支撑固定，单段支柱绝缘子结构由5个支撑绝缘子2、层间固定结构4组成，见图5，采用了K形结构的层间固定结构4，由成K形连接的型材5组成，连接处固定有支撑绝缘子2。型材5间采用K形连接有效的约束了每根支撑绝缘子2在水平方向的变形，使得多层阀段1下方的支撑绝缘子2从单独承受多层阀段1重力变成一体承重、一体变形，支撑绝缘子2之间应力传递流畅，整体性更高。
见图6，多段支柱绝缘子结构之间通过三角形连接件6连接固定，图6中表示并列的两个单段支柱绝缘子结构之间通过三角形的型材5结构连接，使多段支柱绝缘子结构之间的整体性更高。
实施例三：
与实施例一的不同之处在于，每个多层阀段1底部均采用5点的多段支柱绝缘子结构支撑固定，单段支柱绝缘子结构由5个支撑绝缘子2、层间固定结构4组成，见图7，采用了半米字形结构的层间固定结构4，由成半米字形连接的型材5组成，连接处固定有支撑绝缘子2。型材5间采用半米字形连接有效的约束了每根支撑绝缘子2在水平方向的变形，使得多层阀段1下方的支撑绝缘子2从单独承受多层阀段1重力变成一体承重、一体变形，支撑绝缘子2之间应力传递流畅，整体性更高。同样的，见图8，多段支柱绝缘子结构之间通过三角形连接件6连接固定，图8中表示并列的两个单段支柱绝缘子结构之间通过三角形的型材5结构连接，使多段支柱绝缘子结构之间的整体性更高。
本发明应用于超高压、特高压柔性直流换流阀的支撑式阀塔结构，具有安全可靠的结构稳定性，能够满足电力系统对电力设备抗震要求。采用多段结构，且段间通过层间固定结构4，提高了其支撑的稳定可靠度，大大降低了换流阀厅的建筑成本，并且使换流阀的安装和维护更加方便。层间固定结构4采用三角形组合结构，确保每个节点的合力为零，提高层间固定结构4的牢固性及抗震性。多段支撑绝缘子2总高度更高，可达到9m，适用于800kV或更高电压等级特高压设备，单塔支撑重量更重，可达20吨，是常规方案承重的2倍以上。
Claims (6)
1.一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，其特征在于，包括若干多层阀段、多段支柱绝缘子结构，每个多层阀段底部采用多于4点的多段支柱绝缘子结构支撑固定；
多段支柱绝缘子结构由若干单段支柱绝缘子结构纵向连接固定组成，单段支柱绝缘子结构包括支撑绝缘子、层间固定结构，多于4个支撑绝缘子之间通过层间固定结构连接，单段支柱绝缘子结构之间通过法兰连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，其特征在于，所述的层间固定结构是由型材组成的多个三角结构，连接处固定有支撑绝缘子。
3.根据权利要求1所述的一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，其特征在于，所述的层间固定结构由成米字形连接的型材组成，连接处固定有支撑绝缘子。
4.根据权利要求1所述的一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，其特征在于，所述的多段支柱绝缘子结构的段间高度不同。
5.根据权利要求1所述的一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，其特征在于，所述的多段支柱绝缘子结构之间通过三角形连接件连接固定。
6.根据权利要求1所述的一种支撑式换流阀阀塔的抗震稳定结构，其特征在于，所述的法兰为内外双圆周孔结构，内圆周孔用于连接段间支撑绝缘子，外圆周孔用于连接层间固定结构。
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