CN111573536A - 一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置及其检修方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置及其检修方法，包括支撑工装，所述支撑工装适于支撑待检修电抗器；曲形梁，所述曲形梁固定于所述待检修电抗器上方的阀层框架上；吊绳，所述吊绳的一端连接所述曲形梁，另一端连接所述支撑工装；所述支撑工装撑起所述待检修电抗器并由所述吊绳移出阀塔，所述曲形梁呈近似S型弯曲，吊绳沿所述曲形梁的纵向往复运动，以使所述待检修电抗器移动过程中避开阀塔中的电器元件。本发明将现有的直线形H型材改进为曲形梁，通过合理设计曲形梁的弯曲方式以及电抗器取出方式，可以实现在狭窄空间下取出电抗器，减少劳动力，提高电抗器检修效率。

Description

一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置及其检修方法

技术领域

本发明涉及换流阀电抗器的检修技术领域，尤其涉及一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置及其检修方法。

背景技术

目前，我国正处于快速推进特高压直流输电工程建设阶段，直流换流阀是直流输电工程的核心设备除了常规悬吊式阀塔以外，支撑式的紧凑型换流阀在阀厅空间和老站改造等情况下亦有较大的市场需求。

阳极电抗器作为阀结构的重要组成部分，主要起以下作用：1)在陡波和雷电波冲击下承担电压，从而使晶闸管免受过电压损坏；2)限制晶闸管开通时的电流上升速率，在晶闸管开通的最初几个μs内，电抗器在小电流下有很大的非饱和电感值，限制了晶闸管电流的上升率，在晶闸管安全开通后，电抗器进入饱和状态，电感值很小；3)提供足够的阻尼来阻止晶闸管电流过零时产生振荡涌流，保护晶闸管，避免振荡涌流过零。

紧凑型换流阀以其结构紧凑而得名，故其检修空间也相对于常规特高压直流换流阀要小，且电抗器位于阀层靠内的位置，周围分布有四根阀层间绝缘子，一根层间水管及层间光缆槽，更换空间异常狭窄。电抗器组件质量较大，单靠人力无法更换，为此需要设计一种狭窄空间下，高效、快捷的更换电抗器的装置和方法。

发明内容

为了解决现有技术中紧凑型换流阀因空间狭窄，无法通过现有的检修装置取出更换的技术问题，本发明提供了一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置及其检修方法来解决上述问题。

本发明提供一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置，包括支撑工装，所述支撑工装适于支撑待检修电抗器；曲形梁，所述曲形梁固定于所述待检修电抗器上方的阀层框架上；吊绳，所述吊绳的一端连接所述曲形梁，另一端连接所述支撑工装；所述支撑工装撑起所述待检修电抗器并由所述吊绳移出阀塔，所述曲形梁呈近似S型弯曲，吊绳沿所述曲形梁的纵向往复运动，以使所述待检修电抗器移动过程中避开阀塔中的电器元件。

进一步的，所述曲形梁固定于两个纵向阀层框架上，所述纵向阀层框架分为位于两侧电抗器正上方的端部段和位于两个端部段之间的中间段，所述曲形梁的一端连接所述端部段，曲形梁的另一端连接所述中间段。

优选的，所述曲形梁纵向中心轴上的各点至绝缘子柱体的最短距离为77mm～85mm。

进一步的，所述曲形梁的顶部设有两个固定钩，两个所述固定钩分别固定在两个纵向阀层框架上，所述曲形梁的底部滑动连接有葫芦，所述吊绳与所述葫芦连接。

优选的，两个所述固定钩分别为C型钩和Z型钩，所述C型钩固定于所述曲形梁的中部，所述Z型钩固定于所述曲形梁的一端，所述曲形梁的另一端设有限位结构，所述限位结构适于限制所述葫芦向所述曲形梁的端部滑动。

优选的，所述限位结构为固定设置于所述曲形梁上的连接螺栓。

优选的，所述曲形梁为H型梁，所述葫芦为手动葫芦。

本发明还提供一种紧凑型换流阀电抗器的检修方法，包括更换最顶层电抗器的步骤以及更换非最顶层电抗器的步骤，该方法使用以上所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，更换最顶层电抗器包括以下几个步骤：

S1：在最顶层电抗器的底部安装支撑工装，使支撑工装与最顶层电抗器下安装板的圆孔相配合，吊绳的一端与支撑工装连接，另一端连接行车。S2：启动行车，将最顶层电抗器竖直向上吊起，直至到达阀塔结构的外部。

进一步的，更换非最顶层电抗器包括以下几个步骤：

S3：在非最顶层电抗器的底部安装支撑工装，使支撑工装与非最顶层电抗器下安装板的圆孔相配合，在非最顶层电抗器上方的阀层框架上安装曲形梁，曲形梁的一端伸出阀塔外部；吊绳的一端与支撑工装连接，另一端滑动连接在曲形梁上。S4：拉起吊绳，将非最顶层电抗器吊起，并沿曲形梁的纵向水平移动，直至到达阀塔结构的外部。

进一步的，在S4中，非最顶层电抗器通过以下几个步骤移出端部段所在区域：

步骤一：抬升；将非最顶层电抗器从初始位置竖直向上吊起300mm～400mm。

步骤二：移出非最顶层电抗器的第一个棱边；当非最顶层电抗器即将到达横向阀层框架下方时，将非最顶层电抗器逆时针旋转45°～60°，以使非最顶层电抗器的接水管向外侧倾斜，靠近内侧的棱边首先越过横向阀层框架。

步骤三：逐渐顺时针旋转非最顶层电抗器，同时向中间段移动所述非最顶层电抗器，使非最顶层电抗器的其他棱边依次越过横向阀层框架。

本发明的有益效果是：

本发明将现有的直线形H型材改进为曲形梁，通过合理设计所述曲形梁的弯曲方式以及电抗器取出方式，可以实现在狭窄空间下顺利取出电抗器，减少劳动力，提高电抗器检修效率。另外可以缩短转运路程，降低装置成本，进一步提高检修效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所述的一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置在阀塔结构中的装配示意图(所述吊绳和支撑工装未示意)；

图2是图1的主视图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是图1的右视图；

图5是图1的a处放大图；

图6是本发明中所述支撑工装的立体图；

图7是图6所示支撑工装的主视图；

图8是图7的右视图；

图9是本发明所述的一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置的立体图(所述吊绳和支撑工装未示意)；

图10是图9的主视图；

图11是所述待检修电抗器处于步骤一时的状态图；

图12是所述待检修电抗器处于步骤二时的状态图；

图13是所述待检修电抗器处于步骤三中接水管18越过两个绝缘子柱体时的状态图；

图14是所述待检修电抗器处于步骤三中棱边三越过两个绝缘子柱体时的状态图；

图15是所述待检修电抗器进入中间段时的状态图；

图16是所述待检修电抗器移出阀塔结构时的状态图。

图中，1、支撑工装，101、支撑臂，102、吊环，103、圆板，2、曲形梁，3、电抗器，4、待检修电抗器，5、纵向阀层框架，501、中间段，502、端部段，6、横向阀层框架，7、C型钩，8、Z型钩，9、葫芦，10、限位结构，11、基板，12、L型板，13、直板，14、棱边一，15、棱边二，16、棱边三，17、棱边四，18、接水管，19、绝缘子柱体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置，包括支撑工装1、曲形梁2和吊绳，支撑工装1适于支撑待检修电抗器4；曲形梁2固定于待检修电抗器4上方的阀层框架上；所述吊绳的一端连接曲形梁2，另一端连接支撑工装1；支撑工装1撑起待检修电抗器4并由所述吊绳移出阀塔，曲形梁2呈近似S型弯曲，吊绳沿曲形梁2的纵向往复运动，以使待检修电抗器4移动过程中避开阀塔中的电器元件。

图1中示意出两层阀层框架的阀塔结构，阀塔结构的上层具有两个纵向阀层框架5和四个横向阀层框架6，在阀塔的两侧分别设有上下两层电抗器3，位于上层的两个电抗器3可以直接从上方吊出，位于下方的两个电抗器3由于空间受限，需要从侧向移出，从图1中可以看出电抗器3靠近后侧设置(这种设置主要出现在空间较狭窄的阀塔结构中)，电抗器3的两侧即为绝缘子柱体19，若直接使用单根U型材将待检修电抗器4沿纵向取出，待检修电抗器4会与绝缘子柱体19产生干涉，为此需要使用本发明所述的检修装置，利用曲形梁2的曲形结构改变待检修电抗器4的移动方向，从而巧妙避开干涉元器件，快速有效地取出待检修电抗器4。

如图6-图8所示，支撑工装1通常包括圆板103、沿周向分布于圆板103的外缘的多个支撑臂101、以及位于圆板103中心的吊环102，吊环102和支撑臂101设置于圆板103的两端，具体的，圆板103中心开M12的螺纹孔，吊环102选用M12吊环102螺钉，与M12的螺纹孔螺纹连接。圆板103适于嵌入待检修电抗器4下安装板的圆孔中，支撑臂101用于挡在待检修电抗器4下安装板的外部，使支撑工装1撑在待检修电抗器4的底部，吊环102插入待检修电抗器4的圆孔中，吊绳一端连接吊环102，另一端穿过所述圆孔与曲形梁2连接。

在本发明的一个优选实施例中，支撑臂101设置有四个，四个支撑臂101呈90°均布焊接在圆板103上。

在本发明的又一个优选实施例中，支撑臂101露出圆板103的部分进行倒圆角处理，避免划伤待检修电抗器4下安装板。

曲形梁2优选为H型梁，即横截面为H型呈曲线延伸，一方面便于安装其他连接结构，另一方面重量轻、结构强度高。如图2-图4所示，曲形梁2固定于两个纵向阀层框架5上，纵向阀层框架5分为位于两侧电抗器3正上方的端部段502和位于两个端部段502之间的中间段501，曲形梁2的一端连接端部段502，曲形梁2的另一端连接中间段501。曲形梁2的弯曲标准为：曲形梁2纵向中心轴上的各点至绝缘子柱体19的最短距离大于待检修电抗器4的中心至绝缘子柱体19的距离，作为优选的，曲形梁2纵向中心轴上的各点至绝缘子柱体19的最短距离为77mm～85mm。如图3所示，曲形梁2的一端固定在后侧的纵向阀层框架5上，另一端从阀塔结构的前侧伸出，位于阀塔内部的曲形梁2呈S型弯曲，使电抗器3移动过程中尽量与绝缘子柱体19保持最大距离，位于阀塔外部的曲形梁2呈直线延伸，从而最大限度地缩短曲形梁2的长度。曲形梁2与横向阀层框架6具有投影交叉点，该投影交叉点近似位于横向阀层框架6的中点，曲形梁2在该横向阀层框架6的左右两侧分别以各自的绝缘子柱体19为中心形成近似四分之一圆弧。

本发明提出一种紧凑型换流阀电抗器3的检修方法，包括更换最顶层电抗器3的步骤以及更换非最顶层电抗器3的步骤，该方法使用以上所述的紧凑型换流阀电抗器3的检修装置，由于紧凑阀为开放式阀塔结构，因此最顶层电抗器3可以直接从顶部抽出，安装检修装置前需要排放阀塔冷却水、拆除阀塔内部的电器元件，例如屏蔽罩组件、连接线、与电抗器3连接的水管组件等等。更换最顶层电抗器3包括以下几个步骤：

S1：在最顶层电抗器3的底部安装支撑工装1，使支撑工装1与最顶层电抗器3下安装板的圆孔相配合，吊绳的一端与支撑工装1连接，另一端连接行车。S2：启动行车，将最顶层电抗器3竖直向上吊起，直至到达阀塔结构的外部。

更换最顶层电抗器3所用的支撑工装1即为上述紧凑型换流阀电抗器3的检修装置中的支撑工装1，支撑工装1与电抗器3下安装板的圆孔相配合，使圆板103嵌于电抗器3下安装板的圆孔中，而支撑臂101紧贴电抗器3下安装板。更换新的电抗器3后，用行车将新的电抗器3吊至指定位置，进行电抗器3的安装，整个过程与拆除过程相反，最后安装拆除的其他零部件，完成更换。由此看出，更换最顶层电抗器3时不需要使用曲形梁2。

非最顶层电抗器3位于四个绝缘子柱体19之间，且上部有阀层框架阻碍，无法直接从顶部抽出，需要结合支撑工装1和曲形梁2共同将其取出，更换非最顶层电抗器3包括以下几个步骤：

S3：在非最顶层电抗器3的底部安装支撑工装1，使支撑工装1与非最顶层电抗器3下安装板的圆孔相配合，在非最顶层电抗器3上方的阀层框架上安装曲形梁2，曲形梁2的一端伸出阀塔外部；吊绳的一端与支撑工装1连接，另一端滑动连接在曲形梁2上。S4：拉起吊绳，将非最顶层电抗器3吊起，并沿曲形梁2的纵向水平移动，直至到达阀塔结构的外部。

更换后，电抗器3的安装过程与拆除过程相反，最后安装拆除的其他零部件，完成更换。

曲形梁2与阀层框架的固定可以采用但不仅限于如下结构：曲形梁2的顶部设有两个固定钩，两个所述固定钩分别采用螺栓或者焊接方式固定在两个纵向阀层框架5上，其中一个固定钩固定在纵向阀层框架5的中间段501，另一个固定钩固定在纵向阀层框架5的端部段502，曲形梁2的底部滑动连接有葫芦9，所述吊绳与葫芦9连接。作为优选的，葫芦9采用手动葫芦。具体的，如图5和图9所示，两个固定钩分别为C型钩7和Z型钩8，C型钩7固定于曲形梁2的中部，Z型钩8固定于曲形梁2的一端，曲形梁2的另一端设有限位结构10，限位结构10适于限制葫芦9向曲形梁2的端部滑动。

如图10所示，C型钩7和Z型钩8均包括基板11、位于基板11一端的L型板12和位于基板11另一端的直板13，L型板12与基板11形成适于钩住阀层框架的U型槽，C型钩7的直板13和L型板12位于基板11的同一侧，主要设置在曲形梁2的端部，C型钩7的直板13贴合曲形梁2的底部，此时直板13还可以用于抵在曲形梁2的一端，防止葫芦9滑出曲形梁2，曲形梁2的另一端通限位结构10挡住葫芦9。Z型钩8的直板13和L型板12位于基板11的两侧，只要设置在曲形梁2的中部，Z型钩8的直板13贴合曲形梁2的顶部。

作为优选的，限位结构10为固定设置于曲形梁2上的连接螺栓。

下面以取出右侧的非最顶层电抗器3为例，具体描述电抗器3的取出过程：

首先在待检修电抗器4的底部安装支撑工装1，使支撑工装1与非最顶层电抗器3下安装板的圆孔相配合，接着在待检修上方的阀层框架上安装曲形梁2，曲形梁2的一端固定在后侧的纵向阀层框架5的右侧端部段502，曲形梁2的中部固定在前侧的纵向阀层框架5的中间段501，曲形梁2的另一端从前侧伸出阀塔外部，接着在曲形梁2的底部安装手动葫芦；吊绳的一端连接支撑工装1上的吊环102，另一端连接手动葫芦。随后拉起吊绳，将待检修电抗器4吊起，并沿曲形梁2的纵向水平移动，直至到达阀塔结构的外部。所述曲形梁2的纵向是指曲形梁2的弯曲延伸方向，待检修电抗器4在曲形梁2的引导下从阀塔的右后方逐渐向阀塔的纵向中部和横向前方移动。其中移动的难点主要在右侧四个绝缘子柱体19围成的区域，也就是端部段502所在区域，该区域结构紧凑，很容易与绝缘子柱体19发生碰撞，因此需要随时调整待检修电抗器4的角度。如图11所示，待检修电抗器4有四个棱边容易与绝缘子柱体19发生碰撞，分别令四个棱边为棱边一14、棱边二15、棱边三16和棱边四17，初始状态下，棱边一14和棱边二15位于后侧，棱边三16和棱边四17位于前侧，棱边一14和棱边四17靠近左侧，棱边二15和棱边三16靠近右侧，待检修电抗器4具体通过以下几个步骤移出端部段502所在区域：

步骤一：抬升；将待检修电抗器4从初始位置竖直向上吊起300mm。此时待检修电抗器4的接水管18朝向前方(如图11所示)。

步骤二：移出待检修电抗器4的第一个棱边，也就是棱边一14；由于接水管18的存在，使待检修电抗器4的横向宽度较大，加上曲形梁2的曲形运动轨迹很可能会造成待检修电抗器4在穿过靠右的两个绝缘子柱体19之间时发生碰撞，拉动手拉葫芦9，使待检修电抗器4向前移动，当待检修电抗器4即将到达横向阀层框架6下方时，将待检修电抗器4逆时针旋转(从上向下观察)45°，以使待检修电抗器4的接水管18向外侧倾斜，即向右倾斜(从前向后观察)，此时棱边一14从靠右的两个绝缘子柱体19之间凸出，靠近内侧的棱边(也就是棱边一14)首先越过横向阀层框架6(如图12所示)。

步骤三：逐渐顺时针旋转待检修电抗器4，同时向中间段501移动所述待检修电抗器4，使待检修电抗器4的其他棱边依次越过横向阀层框架6。具体操作为：当棱边一14越过横向阀层框架6后，继续拉动手拉葫芦9，沿曲形梁2向前移动待检修电抗器4，当棱边四17穿过两个绝缘子柱体19之间时，顺时针旋转待检修电抗器4，使待检修电抗器4的接水管18越过两个绝缘子柱体19(如图13所示)，旋转过程中需要密切关注所述接水管18和棱边一14与两侧绝缘子柱体19之间的距离，接着继续拉动手拉葫芦9，棱边三16和棱边二15陆续穿过两个绝缘子柱体19(如图14和图15所示)。当待检修电抗器4进入中间段501时，待检修电抗器4在曲形梁2的引导下绕前侧的绝缘子柱体19旋转，直至移出阀塔结构(如图16所示)。

本发明所述工装结构简单，能够在多种换流阀电抗器3的更换中通用，操作方便，效率很高。所述方法能够在狭窄空间下，高效、快捷地更换任意阀层的电抗器3，完成紧凑阀设备的维护，降低作业人员工作强度。

另外，与现有技术中的直横梁相比，曲形梁2的运动轨迹缩短，因此耗材较少，制作成本降低。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种紧凑型换流阀电抗器的检修装置，其特征在于，包括：

支撑工装(1)，所述支撑工装(1)适于支撑待检修电抗器(4)；

曲形梁(2)，所述曲形梁(2)固定于所述待检修电抗器(4)上方的阀层框架上；

吊绳，所述吊绳的一端连接所述曲形梁(2)，另一端连接所述支撑工装(1)；

所述支撑工装(1)撑起所述待检修电抗器(4)并由所述吊绳移出阀塔，所述曲形梁(2)呈近似S型弯曲，吊绳沿所述曲形梁(2)的纵向往复运动，以使所述待检修电抗器(4)移动过程中避开阀塔中的电器元件。

2.根据权利要求1所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，其特征在于：所述曲形梁(2)固定于两个纵向阀层框架(5)上，所述纵向阀层框架(5)分为位于两侧电抗器(3)正上方的端部段(502)和位于两个端部段(502)之间的中间段(501)，所述曲形梁(2)的一端连接所述端部段(502)，曲形梁(2)的另一端连接所述中间段(501)。

3.根据权利要求2所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，其特征在于：所述曲形梁(2)纵向中心轴上的各点至绝缘子柱体(19)的最短距离为77mm～85mm。

4.根据权利要求2所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，其特征在于：所述曲形梁(2)的顶部设有两个固定钩，两个所述固定钩分别固定在两个纵向阀层框架(5)上，所述曲形梁(2)的底部滑动连接有葫芦(9)，所述吊绳与所述葫芦(9)连接。

5.根据权利要求4所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，其特征在于：两个所述固定钩分别为C型钩(7)和Z型钩(8)，所述C型钩(7)固定于所述曲形梁(2)的中部，所述Z型钩(8)固定于所述曲形梁(2)的一端，所述曲形梁(2)的另一端设有限位结构(10)，所述限位结构(10)适于限制所述葫芦(9)向所述曲形梁(2)的端部滑动。

6.根据权利要求5所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，其特征在于：所述限位结构(10)为固定设置于所述曲形梁(2)上的连接螺栓。

7.根据权利要求4所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，其特征在于：所述曲形梁(2)为H型梁，所述葫芦(9)为手动葫芦。

8.一种紧凑型换流阀电抗器的检修方法，其特征在于：包括更换最顶层电抗器(3)的步骤以及更换非最顶层电抗器(3)的步骤，该方法使用权利要求1-7任一项所述的紧凑型换流阀电抗器的检修装置，更换最顶层电抗器(3)包括以下几个步骤：

S1：在最顶层电抗器(3)的底部安装支撑工装(1)，使支撑工装(1)与最顶层电抗器(3)下安装板的圆孔相配合，吊绳的一端与支撑工装(1)连接，另一端连接行车；

S2：启动行车，将最顶层电抗器(3)竖直向上吊起，直至到达阀塔结构的外部。

9.根据权利要求8所述的紧凑型换流阀电抗器的检修方法，其特征在于：更换非最顶层电抗器(3)包括以下几个步骤：

S3：在非最顶层电抗器(3)的底部安装支撑工装(1)，使支撑工装(1)与非最顶层电抗器(3)下安装板的圆孔相配合，在非最顶层电抗器(3)上方的阀层框架上安装曲形梁(2)，曲形梁(2)的一端伸出阀塔外部；吊绳的一端与支撑工装(1)连接，另一端滑动连接在曲形梁(2)上；

S4：拉起吊绳，将非最顶层电抗器(3)吊起，并沿曲形梁(2)的纵向水平移动，直至到达阀塔结构的外部。

10.根据权利要求9所述的紧凑型换流阀电抗器的检修方法，其特征在于：在S4中，非最顶层电抗器(3)通过以下几个步骤移出端部段(502)所在区域：

步骤一：抬升；将非最顶层电抗器(3)从初始位置竖直向上吊起300mm～400mm；

步骤二：移出非最顶层电抗器(3)的第一个棱边；当非最顶层电抗器(3)即将到达横向阀层框架(6)下方时，将非最顶层电抗器(3)逆时针旋转45°～60°，以使非最顶层电抗器(3)的接水管向外侧倾斜，靠近内侧的棱边首先越过横向阀层框架(6)；

步骤三：逐渐顺时针旋转非最顶层电抗器(3)，同时向中间段(501)移动所述非最顶层电抗器(3)，使非最顶层电抗器(3)的其他棱边依次越过横向阀层框架(6)。

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