CN107911032B - ±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构 - Google Patents
±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，包括多层阀段、多段支柱绝缘子结构，多段支柱绝缘子结构支撑固定多层阀段，每层阀段由若干阀段组成，所述阀段包括框架、功率模块，功率模块固定在框架内，框架由3组以上支撑部组成，每组支撑部由立柱、斜拉支撑、横向支撑梁、纵向支撑梁组成，立柱间横向由上下两根横向支撑梁固定，上下两根横向支撑梁之间通过纵向支撑梁支撑固定，纵向支撑梁与立柱之间固定有斜拉支撑。优点是：整体结构紧凑、相比传统形式占地空间减小25％；通过框架强化结构，支撑绝缘子间互连连接槽钢满足了8度烈度抗震要求，提高了阀段结构的整体性、应力分布均匀性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于支柱式阀塔领域，尤其涉及±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构。
背景技术
特高压直流输电具有输送距离远、输送容量大、损耗低、占地省的特点，特别是对于远距离大容量的电力输送，具有显著的技术经济优势。换流阀是柔性直流输电的心脏，是直流电和交流电相互转换的桥梁，在柔性直流主设备中技术含量最高，挑战最大。
目前，公知柔直直流输电工程：南澳±160千伏多端柔性直流输电、鲁西±350千伏背靠背柔性直流工程、渝鄂±420千伏背靠背直流工程、张北±500千伏柔性直流工程。电压等级已经从±160kV→±350kV→±420kV→±500kV，逐步提高到±800kV，阀塔高度由最初12米以下增加到16米，随着电压等级提高，阀塔高度、重量、重心的增加，想要满足抗震要求会变得十分困难。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，提高阀段结构的整体性、应力分布均匀性和稳定性，使整体阀塔满足8度烈度抗震要求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，包括多层阀段、多段支柱绝缘子结构，多段支柱绝缘子结构支撑固定多层阀段，每层阀段由若干阀段组成，所述阀段包括框架、功率模块，功率模块固定在框架内，框架由3组以上支撑部组成，每组支撑部由立柱、斜拉支撑、横向支撑梁、纵向支撑梁组成，立柱间横向由上下两根横向支撑梁固定，上下两根横向支撑梁之间通过纵向支撑梁支撑固定，纵向支撑梁与立柱之间固定有斜拉支撑。
所述的多层阀段的顶端设有顶部屏蔽环和小屏蔽环，多层阀段的四周设有中间屏蔽环，底端设有底部屏蔽环；层与层之间的阀段设有层间绝缘子。
所述的阀段还包括绝缘梁、冷却水管、光纤槽、连接铜排；光纤槽固定在框架上，冷却水管通过框架固定在功率模块上方；连接铜排设置在阀段外侧，连接铜排与支撑部连接固定；绝缘梁固定在框架的上部和下部。
所述多段支柱绝缘子结构由支撑绝缘子、连接槽钢组成，单根支撑绝缘子高度为9m以上，单根支撑绝缘子为不等长的多节结构，若干支撑绝缘子之间通过连接槽钢连接固定。
所述多段支柱绝缘子结构外部连接有绝缘子屏蔽环。
所述的框架为铝合金框架。
所述的多段支柱绝缘子结构固定连接有总冷却水管、总光纤槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构整体结构紧凑、相比传统形式占地空间减小25％；通过框架强化结构，支撑绝缘子间互连连接槽钢满足了8度烈度抗震要求，提高了阀段结构的整体性、应力分布均匀性和稳定性。功率模块采用多点支撑结构的框架支撑，提高功率模块的抗震性能，满足±800kV电压等级需求。
附图说明
图1是阀段的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是支撑部的结构示意图。
图中：1-小屏蔽环 2-顶部屏蔽环 3-中间屏蔽环 4-层间绝缘子 5-底部屏蔽环6-绝缘子屏蔽环 7-连接槽钢 8-总冷却水管 9-支撑绝缘子 10-总光纤槽 11-框架 12-功率模块 13-绝缘梁 14-冷却水管 15-光纤槽 16-连接铜排 111-立柱 112-斜拉支撑 113-横向支撑梁 114-纵向支撑梁。
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1、图2，±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，包括多层阀段、多段支柱绝缘子结构，多段支柱绝缘子结构支撑固定多层阀段，每层阀段由若干阀段组成，所述阀段包括框架11、功率模块12，功率模块12固定在框架11内，框架11由3组以上支撑部组成，每组支撑部由立柱111、斜拉支撑112、横向支撑梁113、纵向支撑梁114组成，立柱111间横向由上下两根横向支撑梁113固定，上下两根横向支撑梁113之间通过纵向支撑梁114支撑固定，纵向支撑梁114与立柱111之间固定有斜拉支撑112，见图3。框架11为铝合金框架11，质量轻，且牢固。
见图1，阀段还设有绝缘梁13、冷却水管14、光纤槽15、连接铜排16；光纤槽15固定在框架11上，冷却水管14通过框架11固定在功率模块12上方；连接铜排16设置在阀段外侧，连接铜排16与支撑部连接固定；绝缘梁13固定在框架11的上部和下部。
见图2，多层阀段的顶端设有顶部屏蔽环2和小屏蔽环1，多层阀段的四周设有中间屏蔽环3，底端设有底部屏蔽环5；层与层之间的阀段设有层间绝缘子4。
见图2，多段支柱绝缘子结构由支撑绝缘子9、连接槽钢7组成，单根支撑绝缘子9高度为9m以上，单根支撑绝缘子9为不等长的多节结构，若干支撑绝缘子9之间通过连接槽钢7连接固定。多段支柱绝缘子结构外部连接有绝缘子屏蔽环6。
多段支柱绝缘子结构固定连接有总冷却水管8、总光纤槽10，总冷却水管8与阀段的冷却水管14相连接，总光纤槽10与阀段的光纤槽15相连接，总光纤槽10设置在多段支柱绝缘子结构的两侧。
实施例：
见图1-图3，±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构总体外形尺寸9×6.9×16m，重量约95吨，支撑式结构，采用空气绝缘，背靠背结构形式，水冷冷却；具体包括三层阀段、多段支柱绝缘子结构，多段支柱绝缘子结构支撑固定三层阀段，每层阀段由4个阀段组成。
每个阀段均包括框架11、6个功率模块12、绝缘梁13、冷却水管14、光纤槽15、连接铜排16；功率模块12固定在框架11内。功率模块12重量为600kg，阀段重量为4500kg，为以往重量2倍，且阀段外形尺寸3.8×2.5×1.25m，跨距增加了1.5倍。
框架11由3组支撑部组成，形成9点支撑结构，增加结构的稳定性，每组支撑部由3根立柱111、4根斜拉支撑112、4根横向支撑梁113、2根纵向支撑梁114组成，3根立柱111间横向由上下2根横向支撑梁113固定，上下2根横向支撑梁113之间通过1根纵向支撑梁114支撑固定，纵向支撑梁114与立柱111之间斜向固定有斜拉支撑112，该框架11结构使最大等效应力降低20％，安全裕量增大至2倍。框架11为铝合金框架11，质量轻，且牢固。光纤槽15固定在框架11上，冷却水管14通过框架11固定在功率模块12上方；连接铜排16设置在阀段外侧，连接铜排16与支撑部连接固定；绝缘梁13固定在框架11的上部和下部。
三层阀段的顶端设有对称设置的C形顶部屏蔽环2，由10个绝缘子通过金具支撑，每个绝缘子上均设有小屏蔽环1，多层阀段的四周设有若干O形中间屏蔽环3，底端设有6个底部屏蔽环5，将支撑绝缘子9与阀段连接并通过法兰包裹住；层与层之间的阀段设有72根层间绝缘子4。
见图2，多段支柱绝缘子结构由36根支撑绝缘子9、连接槽钢7组成，36根支撑绝缘子9支撑约60吨重的阀段，由于重心高、重量大，为确保结构的稳定性，采用单根绝缘子分段互联方式。单根支撑绝缘子9高度为9m以上，单根支撑绝缘子9为不等长的四节结构，4层绝缘子3层互连，若干支撑绝缘子9之间通过米字形连接槽钢7连接固定，米字形结构构成三角形稳定结构，有利于应力的传递和分配，整体性强，应力分布均匀。多段支柱绝缘子结构外部连接有绝缘子屏蔽环6。
多段支柱绝缘子结构固定连接有总冷却水管8、总光纤槽10，4根总冷却水管8与阀段的冷却水管14相连接，总光纤槽10与阀段的光纤槽15相连接，总光纤槽10设置在多段支柱绝缘子结构的两侧。
支柱式阀塔结构的抗震分析结构见下表：
由上表可看出，支柱式阀塔结构能够满足8度烈度抗震要求。
Claims (4)
1.±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，包括多层阀段、多段支柱绝缘子结构，多段支柱绝缘子结构支撑固定多层阀段，每层阀段由若干阀段组成，其特征在于，所述阀段包括框架、功率模块，功率模块固定在框架内，框架由3组以上支撑部组成，每组支撑部由立柱、斜拉支撑、横向支撑梁、纵向支撑梁组成，立柱间横向由上下两根横向支撑梁固定，上下两根横向支撑梁之间通过纵向支撑梁支撑固定，纵向支撑梁与立柱之间固定有斜拉支撑；所述的阀塔结构采用空气绝缘；
所述的多层阀段的顶端设有顶部屏蔽环和小屏蔽环，多层阀段的四周设有中间屏蔽环，底端设有底部屏蔽环；层与层之间的阀段设有层间绝缘子；
三层阀段的顶端设有对称设置的C形顶部屏蔽环，由10个绝缘子通过金具支撑，每个绝缘子上均设有小屏蔽环，多层阀段的四周设有若干O形中间屏蔽环，底端设有6个底部屏蔽环，将支撑绝缘子与阀段连接并通过法兰包裹住；
所述的多段支柱绝缘子结构外部连接有绝缘子屏蔽环；
所述的阀段还包括绝缘梁、冷却水管、光纤槽、连接铜排；光纤槽固定在框架上，冷却水管通过框架固定在功率模块上方；连接铜排设置在阀段外侧，连接铜排与支撑部连接固定；绝缘梁固定在框架的上部和下部。
2.根据权利要求1所述的±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，其特征在于，所述的多段支柱绝缘子结构由支撑绝缘子、连接槽钢组成，单根支撑绝缘子高度为9m以上，单根支撑绝缘子为不等长的多节结构，若干支撑绝缘子之间通过连接槽钢连接固定。
3.根据权利要求1所述的±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，其特征在于，所述的框架为铝合金框架。
4.根据权利要求1所述的±800kV/5000MW柔直换流阀支柱式阀塔结构，其特征在于，所述的多段支柱绝缘子结构固定连接有总冷却水管、总光纤槽。
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