CN107702799B - 一种植入成像功能的换流阀阀塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种植入成像功能的换流阀阀塔，在各个阀层的底部设置一个以上的探测装置，而且，探测装置的探头朝向下个阀层的上端面，每个阀层的所有探测装置的探测范围覆盖其下个阀层。该阀塔可以精确检测阀厅中每个阀层的每个关键元器件的温度及相对位置，避免换流阀关键元器件因温度过高造成的一些重大问题的出现，扩大了对阀厅内换流阀设备巡检的范围，提高了对阀厅内换流阀设备巡检可靠性。而且，将探测装置设置在阀层中电抗器内侧的支撑横梁上或电抗器底部的支撑绝缘板上时，使得在安装了探测装置的情况下对换流阀组件之间空气间隙中的电场分布特性影响不大，电场分布仍比较均匀。

Description

一种植入成像功能的换流阀阀塔
技术领域
本发明属于高压输电技术领域，具体涉及一种植入成像功能的换流阀阀塔。
背景技术
国内首批换流阀设备投入运营以来，换流阀的巡检工作一直得到高度的重视，巡检技术也由最初的简单检查，发展成为系统性的巡检。2011年1月，国家能源局发布了由国家电网公司运行分公司所起草的DL/T 351-2010《换流阀检修导则》，导则中明确给出了日常检查、例行检修和特殊性检修三类巡检工作的具体实施方法。
随着换流阀巡检技术的研究与应用不断开展，包括红外巡检机器人的应用和智能巡检监控系统的建设，这些技术的研究与应用为换流阀的安全可靠运行提供了一定的保障。
为了提高换流阀设备运行的稳定性和可靠性，目前的巡检形式仅局限于换流阀设备的外部整体扫描，即换流站运维人员通过阀厅顶部的巡视走廊定期使用手持红外摄像机对换流阀的整体进行测温巡视。该方法探测距离远，巡检的视角和轨迹受到限制，只能看到阀塔外围边缘少量元器件，探测结果不全面，而且，对换流阀设备关键零部件的状态巡检不连续，无法对故障隐患做到预警。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植入成像功能的换流阀阀塔，用以解决采用运维人员手持红外设备的方式来对换流阀设备进行定期巡检造成的探测结果不全面的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种换流阀阀塔，包括两个以上的上下间隔设置的阀层，每个阀层的底部设置有一个以上的探测装置，每个探测装置的探头朝向下个阀层的上端面，每个阀层的所有探测装置的探测范围覆盖其下个阀层。
进一步地，探测装置安装在阀层中电抗器内侧的支撑横梁上或电抗器底部的支撑绝缘板上。
进一步地，阀层包括间隔设置的两列换流阀组件，每列换流阀组件两端均设置有电抗器，每个阀层设置四个探测装置，每个探测装置与四个电抗器一一对应。
进一步地，探测装置的下端面与其下个阀层之间的真实距离大于阀层间的最小空气净距。
进一步地，探测装置连接用于接入控制室的光纤。
进一步地，探测装置包括屏蔽外壳。
进一步地，所述屏蔽外壳为铝合金材质。
进一步地，探测装置包括热成像探头和可视成像探头。
本发明的有益效果：
本发明的植入成像功能的换流阀阀塔，在各个阀层的底部设置一个以上的探测装置，而且，探测装置的探头朝向下个阀层的上端面，每个阀层的所有探测装置的探测范围覆盖其下个阀层。该阀塔可以精确检测阀厅中每个阀层的每个关键元器件的温度及相对位置，避免换流阀关键元器件因温度过高造成的一些重大问题的出现，扩大了对阀厅内换流阀设备巡检的范围，提高了对阀厅内换流阀设备巡检的可靠性。
进一步地，将探测装置设置在阀层中电抗器内侧的支撑横梁上或电抗器底部的支撑绝缘板上时，使得在安装了探测装置的情况下对换流阀组件之间空气间隙中的电场分布特性影响不大，电场分布仍比较均匀。
进一步地，探测装置的下端面到下个阀层的真实距离大于阀层间的最小空气净距，使得各个阀层的阀组件间不受彼此放电影响，满足阀层间设计要求。
附图说明
图1是换流阀全景巡检微型传感器布局位置示意图；
图2是全景巡检微型传感器布置俯视图；
图3是阀层间全景巡检微型传感器电场观测平面图；
图4是安装全景巡检微型传感器后换流阀层间顶部观测电场分布图；
图5是安装全景巡检微型传感器后换流阀层间底部观测电场分布图；
图6是全景巡检微型传感器远距离通讯示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式并不局限于此。
一种换流阀塔，包括上下间隔布置的阀层，在每个阀层的底部上设置有全景巡检微型传感器，而且，每个全景巡检微型传感器的探头朝向下个阀层的上端面，每个阀层的所有全景巡检微型传感器的探测范围覆盖其下个阀层。
全景巡检微型传感器包括热成像探头、可视成像探头，以对换流阀组件的可见光图像、温度进行监测。
为了使这些全景巡检微型传感器能够适应阀塔内部的强磁场的环境，将这些全景巡检微型传感器包括长方体屏蔽外壳，屏蔽外壳为铝合金材质。该屏蔽外壳的形状、大小可根据实际情况进行调整和改变。
该换流阀阀塔还包括间隔设置的两列换流阀组件，每列换流阀组件自上而下分层设置在各个阀层上，各个阀层上的换流阀组件两端设置有电抗器。
由于全景巡检微型传感器的探测范围由上向下俯视，为了使这些全景巡检微型传感器的探测范围能够覆盖整个阀层，如图1所示，设置四台全景巡检微型传感器，从而使得其探测的成像范围能够覆盖整个阀层。其中，1为电抗器，2为国产化ABB技术换流阀组件，3为全景巡检微型传感器，4为阀层间全景巡检微型传感器成像范围，5为光纤束，6为全景巡检微型传感器的上端面，7为全景巡检微型传感器的下端面，8为阀组件和电抗器支撑横梁，9为电抗器支撑绝缘板。
为了使得在设置了该全景巡检微型传感器的情况下，对阀厅内部的阀塔的电场影响较小，如图2所示，将这些传感器，安装在换流阀塔层间电抗器内侧的支撑横梁底部或电抗器底部支撑绝缘板中部。
而且，在设计时，应使得全景巡检微型传感器的下端面与其下个阀层的真实距离大于阀层间的最小空气净距。
如图6所示，全景巡检微型传感器通过光纤接入控制室，控制室内设置有供能装置和控制/监测模块。这些传感器通过光纤和光电转换器来通过供能模块取能，并通过光纤来接受控制室内的控制/监测模块的控制，而且，将换流阀设备运行状态监测信息通过光信号传输到控制室。光纤的接入，使得这些互相之间传递的信号不受干扰。
现将该换流阀阀塔应用到实际中。
国内某国产化ABB技术直流工程，换流阀单阀操作冲击耐受水平是285V，因此每个阀层上承受的最大操作冲击电压为：
KSI*582/2＝308.46kV
式中，KSI表示操作冲击不均压系数，为1.06。
依据国际GB/T311.2—2002中表A的数据，阀层间操作冲击耐受水平所确定的最小空气净距大约为871mm。
根据国标GB/T311.3—2007中7.7节和8.4节中的要求，操作冲击电压耐受水平是决定空气间隙的决定因素。因此，阀层间最小空气净距为871mm。按1.5倍的设计裕度考虑，则换流阀组件层间的空气净距为1306.5mm。
该实施例中的全景巡检微型传感器的尺寸设计成100mm(长)×50mm(宽)×40mm(厚)，按最高100mm来算，则换流阀组件阀层间的设计裕度爬电距离为1206.5mm，是所需最小爬电距离的871mm的1.38倍，即在换流阀组件层间安装了全景巡检微型传感器后，爬电距离设计裕度为1.38倍，满足阀层间空气净距的设计需要。
对安装了全景巡检微型传感器的换流阀阀塔开展电磁仿真分析，仿真结果如图4、5和表1所示，图5颜色的变化代表磁场强度的变化。换流阀阀塔在安装了全景巡检微型传感器后，换流阀正常运行工况下，微型传感器顶部观测面上最大电场强度为0.585kV/mm，位于电抗器内侧的支撑横梁边缘位置或者电抗器支撑横梁上的微型传感器下表面直角边缘位置时，传感器和支撑横梁等电位，传感器上表面周围电场强度较小。传感器底部观测平面上最大电场强度0.448kV/mm。
表1换流阀安装全景巡检微型传感器后空间最大电场(单位：kV/mm)
位置 组件1 组件2 组件3 组件4
传感器顶部观测面 0.094 0.125 0.107 0.107
传感器底部观测面 0.050 0.119 0.122 0.111
位置 组件5 组件6 组件7 组件8
传感器顶部观测面 0.141 0.228 0.294 0.506
传感器底部观测面 0.149 0.151 0.204 0.325
位置 组件9 组件10 组件11 组件12
传感器顶部观测面 0.500 0.473 0.444 0.585
传感器底部观测面 0.326 0.391 0.422 0.448
总体来说，安装了全景巡检微型传感器后，对换流阀组件之间空气间隙中的电场分布特性影响不大，电场整体分布仍比较均匀，最大值也满足电场控制要求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种换流阀阀塔，包括两个以上的上下间隔设置的阀层，其特征在于，每个阀层的底部设置有一个以上的探测装置，每个探测装置的探头朝向下个阀层的上端面，每个阀层的所有探测装置的探测范围之和覆盖其下个阀层；
探测装置安装在阀层中电抗器内侧的支撑横梁上或电抗器底部的支撑绝缘板上。
2.根据权利要求1所述的换流阀阀塔，其特征在于，阀层包括间隔设置的两列换流阀组件，每列换流阀组件两端均设置有电抗器，每个阀层设置四个探测装置，每个探测装置与四个电抗器分别一一对应。
3.根据权利要求1所述的换流阀阀塔，其特征在于，探测装置的下端面与其下个阀层之间的真实距离大于阀层间的最小空气净距。
4.根据权利要求1所述的换流阀阀塔，其特征在于，探测装置连接用于接入控制室的光纤。
5.根据权利要求1所述的换流阀阀塔，其特征在于，探测装置包括屏蔽外壳。
6.根据权利要求5所述的换流阀阀塔，其特征在于，所述屏蔽外壳为铝合金材质。
7.根据权利要求1所述的换流阀阀塔，其特征在于，探测装置包括热成像探头和可视成像探头。
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