CN212463081U - 换流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种换流装置。该换流装置包括依次并排设置的第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔以及冷却管路，第一阀塔与第三阀塔具有相同的结构，第二阀塔与第四阀塔具有相同的结构，第一阀塔与第二阀塔呈镜像对称设置，第三阀塔和第四阀塔呈镜像对称设置；冷却管路包括主管路和分别设置于第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔上且相互并联的四组阀塔管路，主管路包括主进水管和主回水管，每组阀塔管路包括阀塔进水管和阀塔回水管；第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔的冷却管路长度均相等。本实用新型结构紧凑、各阀塔的冷量分配均匀、温升差异小，空间利用率较高。

Description

换流装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种换流装置。

背景技术

换流阀是柔性直流输电系统的核心组成，技术难度大，科技含量高。高压直流输电还具有输送距离远、容量大、损耗低、占地少等特点。换流装置是换流站的核心，在直流换流站中，换流装置多采用室内布置，内部空间十分有限。由于换流装置配套的设备种类繁多，电压等级较高，冷却系统的管路连线极其复杂。目前，常见的换流装置占地面积大，整体布局较为复杂，内部空间十分紧张，不便于安装和维护。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种换流装置，该换流装置各阀塔的冷量分配均匀、温升差异小，空间利用率较高。

为此，本实用新型提供了一种换流装置，包括依次并排设置的第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔以及冷却系统；第一阀塔与第三阀塔具有相同的结构，第二阀塔与第四阀塔具有相同的结构，第一阀塔与第二阀塔呈镜像对称设置，第三阀塔和第四阀塔呈镜像对称设置；冷却系统包括主管路和分别设置于第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔上且相互并联的四组阀塔管路，主管路包括主进水管和主回水管，每组阀塔管路包括阀塔进水管和阀塔回水管；主进水管依次环绕换流装置的交流侧、第一阀塔的外侧、换流装置的直流侧设置，主进水管上还设置有与第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔一一对应的四个主进水支管，其中，与第四阀塔对应的主进水支管位于主进水管的末端，每个主进水支管与对应的阀塔进水管对接；主回水管沿换流装置的交流侧呈直线排列，主回水管设置有与第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔一一对应的四个主回水支管，其中，与第一阀塔对应的主回水支管位于主回水管的末端，每个主回水支管与对应的阀塔回水管对接；其中，第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔各自的冷却系统长度均相等。

根据本实用新型的一方面，第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔中的每一个均包括三层功率单元，各层功率单元均包括级联设置的多个阀段串形成的一相桥臂；每相桥臂的直流侧通过直流侧短接排短接，每相桥臂的交流侧通过交流侧输出排与外部设备电气连接；其中，第一阀塔的功率单元与第二阀塔的功率单元之间形成第一维护通道，第三阀塔的功率单元与第四阀塔的功率单元之间形成第二维护通道。

根据本实用新型的一方面，每组阀塔管路还包括与三层功率单元一一对应的三个桥臂管路，三个桥臂管路连接于阀塔进水管与阀塔回水管之间且相互并联设置，每个桥臂管路包括相互并联的桥臂进水支管和桥臂回水支管。

根据本实用新型的一方面，冷却系统还包括设置于每个桥臂管路上且相互并联的多组散热单元，散热单元包括功率单元进水管、功率单元回水管和冷板组件，功率单元进水管的一端与桥臂进水支管连通，功率单元回水管的一端与桥臂回水支管连通，功率单元进水管和功率单元回水管的另一端分别与冷板组件连通以形成冷却回路。

根据本实用新型的一方面，第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔的交流侧分别设置有阀底避雷器组，阀底避雷器组包括与各阀塔的三相桥臂分别对应的三组阀底避雷器和三组电流传感器。

根据本实用新型的一方面，阀底避雷器组还包括支撑框架和控制盒，阀底避雷器和电流传感器成对配置，三组阀底避雷器和三组电流传感器在支撑框架内呈三层排布，控制盒用于对三组电流传感器进行供电和信号采集。

根据本实用新型的一方面，第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔的交流侧还分别设置有桥臂电抗器组，交流侧的三相分别与各阀底避雷器组的三相电流传感器一一连接后，再分别与各桥臂电抗器组的三相一一连接，经升压后接入外部电网。

根据本实用新型的一方面，第一阀塔和第四阀塔的直流侧分别与阀顶避雷器组、隔离开关和平波电抗器组连接，阀顶避雷器组包括并联设置的三个阀顶避雷器，隔离开关内集成有电流传感器，第一阀塔和第四阀塔的直流侧通过正极电缆和负极电缆与直流风机连接。

根据本实用新型的一方面，第二阀塔和第三阀塔的直流侧分别与二极管阀组、隔离开关连接后直接连接，作为公共端接地。

根据本实用新型的一方面，第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔与各阀底避雷器组、阀顶避雷器组、二极管阀组、隔离开关、平波电抗器组及桥臂电抗器组之间通过管母线连接。

本实用新型提供的一种换流装置，通过将第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔四组阀塔采用两两面对面的方式排列，并将水冷系统的主进水管和主回水管环绕四组阀塔布置，使得各阀塔的冷量分配均匀、温升差异小，而且结构紧凑，空间利用率高，便于推广使用。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本实用新型实施例提供的换流装置的总体结构示意图；

图2为图1所示的换流装置中的水冷系统的结构示意图；

图3为图2所示的水冷系统中的冷却管路的结构示意图；

图4为图3所示的冷却管路的阀塔管路的结构示意图；

图5为图1所示的换流装置中的任一阀塔的结构示意图；

图6为图1所示的换流装置中的阀底避雷器组的结构。

附图标记说明：

1-第一阀塔；2-第二阀塔；3-第三阀塔；4-第四阀塔；11-底座；12-底部绝缘子；13-层间绝缘子；14-阀段；15-直流侧短接排；16-阀段间连接排；17-交流侧输出排；18-屏蔽环；19-均压环；11a-光纤槽；

5-主管路；51-主进水管；511-主进水支管；52-主回水管；521-主回水支管；53-水冷主机；54-冷却塔；W1-第一维护通道；W2-第二维护通道；S-冷却系统；

6-阀塔管路；61-阀塔进水管；62-阀塔回水管；63-桥臂管路；631-桥臂进水支管；632-桥臂回水支管；64-散热单元；641-功率单元进水管；642-功率单元回水管；643-冷板组件；644-排水阀；645-给水阀；646-排气阀；

7-正极电缆；8-负极电缆；9-管母线；AC-交流侧；DC-直流侧；

10-阀底避雷器组；101-阀底避雷器；102-电流传感器；103-支撑框架；104-控制盒；105-总接地排；106-分支接地排；107-电流传感器连接排；108-避雷连接排；

20-桥臂电抗器组；30-阀顶避雷器组；301-阀顶避雷器；40-隔离开关；401-电流传感器；50-平波电抗器组；60-二极管阀组；70-地沟配套设施。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请一并参阅图1至图3，本实用新型实施例提供了一种换流装置，包括依次并排设置的第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4以及冷却系统S，第一阀塔1与第三阀塔3具有相同的结构，第二阀塔2与第四阀塔4具有相同的结构，第一阀塔1与第二阀塔2呈镜像对称设置，第三阀塔3和第四阀塔4呈镜像对称设置。

其中，第一阀塔1为正阀上桥臂，第二阀塔2为正阀下桥臂，第一阀塔1和第二阀塔2组成正阀塔；第三阀塔3为负阀上桥臂，第四阀塔4为负阀下桥臂，第三阀塔3和第四阀塔4组成负阀塔。

冷却系统S包括主管路5和分别设置于第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4上且相互并联的四组阀塔管路6，主管路5包括主进水管51和主回水管52，每组阀塔管路6包括阀塔进水管61和阀塔回水管62。

主进水管51依次环绕换流装置的交流侧AC、第一阀塔1的外侧、换流装置的直流侧DC设置，主进水管51上还设置有与第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4一一对应的四个主进水支管511，其中，与第四阀塔4对应的主进水支管511位于主进水管51的末端，每个主进水支管511与对应的阀塔进水管61对接。可选地，主进水管51的材质均为不锈钢，具有较强机械强度的抗腐蚀能力。

主回水管52沿换流装置的交流侧AC呈直线排列，主回水管52设置有与第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4一一对应的四个主回水支管521，其中，与第一阀塔1对应的主回水支管521位于主回水管52的末端，每个主回水支管521与对应的阀塔回水管62对接。可选地，主回水管52的材质均为不锈钢，具有较强机械强度的抗腐蚀能力。

其中，第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4各自的冷却管路长度均相等。

具体来说，如图3所示，假设第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的冷却管路总长分别为L1、L2、L3和L4，同时假设主进水管51和主回水管52的总长分别为Lin和Lout，四处主进水支管511相邻间距依次为Lab、Lbc和Lcd，与之相对应，也有四处主回水支管521相邻间距依次为Lab、Lbc和Lcd。四套阀塔管路6的结构完全相同，假设阀塔管路6的冷却管路总长为Ltower，则有如下数据：

L1＝(Lin-Lab-Lbc-Lcd)+Ltower+Lout＝Lin+Lout+Ltower-(Lab+Lbc+Lcd)；

L2＝(Lin-Lbc-Lcd)+Ltower+(Lout-Lab)＝Lin+Lout+Ltower-(Lab+Lbc+Lcd)；

L3＝(Lin-Lcd)+Ltower+(Lout-Lab-Lbc)＝Lin+Lout+Ltower-(Lab+Lbc+Lcd)；

L4＝Lin+Ltower+(Lout-Lab-Lbc-Lcd)＝Lin+Lout+Ltower-(Lab+Lbc+Lcd)；

即L1＝L2＝L3＝L4。

第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4组成的四组并联的冷却管路总长完全相等，冷却系统S对第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的冷却效果也完全相同。

本实用新型实施例提供的一种换流装置，通过将第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4四组阀塔采用两两面对面的方式排列，并将水冷系统S的主进水管51和主回水管52环绕四组阀塔布置，使得各阀塔的冷量分配均匀、温升差异小，而且结构紧凑，空间利用率高，便于推广使用。

再次参阅图1，第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4中的每一个均包括三层功率单元，各层功率单元均包括级联设置的多个阀段串形成的一相桥臂。每相桥臂的直流侧DC通过直流侧短接排15短接，每相桥臂的交流侧AC通过交流侧输出排17与外部设备电气连接。以图5所示的第一阀塔1为例，第一阀塔1的三层功率单元分别包括级联设置的多个阀段串形成的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂。

第一阀塔1、第二阀塔2安装时，功率单元的面板相对，构成“面对面”形式。第三阀塔3、第四阀塔4安装时，功率单元的面板也相对，构成“面对面”形式。而第二阀塔2、第三阀塔3安装时，功率单元的面板相背，构成“背对背”形式。

其中，第一阀塔1的功率单元与第二阀塔2的功率单元之间形成第一维护通道W1，第三阀塔3的功率单元与第四阀塔4的功率单元间形成第二维护通道W2。功率单元需要单独进行更换和维护时，即可通过第一维护通道W1或者第二维护通道W2进行。这种排布方式，使四组阀塔仅需要两组维护通道即可进行全面维护，大大节省了维护空间，减少了设备的占地面积，提高了阀厅换流装置的空间利用率。

参阅图4，如前所述，冷却系统S包括分别设置于第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4上且相互并联的四组阀塔管路6。每组阀塔管路6还包括与三层功率单元一一对应的三个桥臂管路63，三个桥臂管路63连接于阀塔进水管61与阀塔回水管62之间且相互并联设置，每个桥臂管路63包括相互并联的桥臂进水支管631和桥臂回水支管632。

进一步地，冷却系统S还包括设置于每个桥臂管路63上且相互并联的多组散热单元64，散热单元64包括功率单元进水管641、功率单元回水管642和冷板组件643，功率单元进水管641的一端与桥臂进水支管631连通，功率单元回水管642的一端与桥臂回水支管632连通，功率单元进水管641和功率单元回水管642的另一端分别与冷板组件643连通以形成冷却回路。第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4上设置的相互并联的四组阀塔管路6可以提高冷却效率，使各冷板组件643上的功率器件的温升差异更小。

另外，每组阀塔管路6中含有一组阀塔进水管61、一组阀塔回水管62、三组桥臂进水支管631和三组桥臂回水支管632。

阀塔管路6中的三组桥臂进水支管631沿上下方向均匀排列布置于阀塔进水管61之上，三组桥臂进水支管631之间互为并联关系。

阀塔管路6中的三组桥臂回水支管632也沿上下方向均匀排列布置于阀塔回水管62之上，三组桥臂回水支管632之间也互为并联关系。

阀塔进水管61和阀塔回水管62的结构完全相同，只是在阀塔管路6中的安装位置不同。桥臂进水支管631和桥臂回水支管632的结构也完全相同，只是在阀塔管路6中的安装位置不同。

阀塔进水管61和阀塔回水管62的底部均为“U”形弯管，可以增加各阀塔的支架与地面之间的爬电距离，以提高电气绝缘水平。阀塔进水管61和阀塔回水管62的上部均为直管，直管部分还分别均匀设置有三处接口，分别用于与桥臂进水支管631和桥臂回水支管632进行对接。

阀塔进水管61和阀塔回水管62的顶部均设置有排气阀646，用于排除冷却系统S的管路中可能存在的气泡，消除其对冷却系统S的冷却效果的影响。

进一步地，桥臂进水支管631和桥臂回水支管632均由三段可拆卸的直管拼接而成。桥臂进水支管631和桥臂回水支管632还分别设置有二十一处接口，分别用于与功率单元进水管641和功率单元回水管642进行对接。功率单元进水管641和功率单元回水管642与冷板组件643组成连接回路。每组桥臂管路63中含有二十一组这样的回路，彼此之间也是互为并联的关系。

另外，功率单元进水管641和功率单元回水管642都是“U”形弯管，弯管两端各设置有一件水管螺母，安装时一端可旋入所对应的桥臂进水支管631或桥臂回水支管632上设置的内螺纹座，另一端则可旋入冷板组件643上的水管接头，完成各自的组装和连接。

桥臂进水支管631与阀塔进水管61连通的一端设置有给水阀645，桥臂进水支管631靠近阀塔回水管62的一端设置有排水阀644。桥臂回水支管632与阀塔回水管62连通的一端设置有给水阀645，桥臂回水支管632靠近阀塔进水管61的一端设置有排水阀644。关闭给水阀645，可以切断桥臂进水支管631或者桥臂回水支管632，同时打开排水阀644，可以进行局部排液，便于对阀塔管路6的各个桥臂管路63单独进行维护和检修。

上述阀塔管路6中的所有管路的材质均为高纯聚偏二氟乙烯(PVDF)，具有较强的机械强度和较高的表面阻抗，满足冷却系统的压力要求和绝缘要求。

再次参阅图2，冷却系统S还包括水冷主机53和冷却塔54，冷却塔54的位置布置于第四阀塔4的交流侧AC的桥臂电抗器组20附近(稍后将详细描述桥臂电抗器组20)，冷却主机53的位置布置于第四阀塔4的交流侧AC附近。

冷却塔54与水冷主机53相连，并直接为水冷主机53持续提供低温的冷却液。低温的冷却液经水冷主机53加压后，通过主管路5的主进水管51流入各阀塔的阀塔管路6。

低温的冷却液流入各阀塔的阀塔管路6后，经阀塔进水管61分别流入各层桥臂进水支管631。低温的冷却液流入各层桥臂进水支管631后，经功率单元进水管641分别流入各功率单元的冷板组件643，从而对安装于冷板组件643上的功率器件进行冷却散热。低温的冷却液流经各冷板组件643并对安装于其上的功率器件进行冷却散热后，冷却液的温度会逐渐升高。

高温的冷却液首先通过功率单元回水管642从各冷板组件643中流回各层桥臂回水支管632。高温的冷却液流回各层桥臂回水支管632后，经汇流后流回阀塔回水管62。高温的冷却液流回阀塔回水管62后，经阀塔回水管62流出阀塔管路6。高温的冷却液流出阀塔管路6后，经主回水管52汇流后，重新流回水冷主机53。高温的冷却液流经水冷主机53后，最终回流至冷却塔54。经冷却塔54的冷却处理后，高温的冷却液又重新转变成为低温的冷却液，并再次被提供给水冷主机53，重新进入冷却循环系统。

由于换流装置的功率单元数量较多，总的发热容量较大，因此本实用新型实施例采用了纯水冷却系统的技术方案对其进行冷却散热，以保证换流装置在各种工况条件下运行时，冷却系统S都具有足够有效的冷却能力。

冷却系统S包含内冷系统和外冷系统两部分，分别由对应的内冷设备和外冷设备来实现。可选地，冷却系统S的内冷系统的冷却介质为纯水+48％乙二醇，外冷系统的冷却介质为软化厂用自来水。

为了有效的节省空间，主进水管51和主回水管52布置于四套阀塔底部的地沟配套设施70的地沟内。地沟呈“C”形设计，依次沿换流装置1的交流侧AC、第一阀塔1的外侧、换流装置1的直流侧DC环绕换流装置1设置，用于铺设冷却系统S的主管路5。

地沟配套设施70的设置，使冷却系统S的主管路5沉于地面以下，增加了各阀塔支架对地的空气绝缘净距，大大提高了换流装置1的对地绝缘水平。另外，地沟配套设施70还可以降低各阀塔底部复合支柱绝缘子102的高度，从而有效降低各阀塔的整体高度，增强各阀塔的结构稳定性和抗振能力。地沟配套设施70的顶部还设置有盖板，当冷却系统S的主管路5铺设完成后，即可将地沟用盖板进行全面覆盖。

地沟盖板具有足够的机械强度，地沟经覆盖后与地面保持齐平，可有效的保护地沟配套设施70内部的冷却系统S的主管路5免遭破坏，同时也使地面维护设备在各通道间的配置和使用毫无障碍，既经济实用，又简洁美观。

由此，如上所述的冷却系统S的主管路5采用地沟预埋方式铺设布置，节省了第一维护通道W1和第二维护通道W2的空间，更有利于维护设备在各维护通道间的配置和使用。冷却系统S的主管路5采用地沟预埋的方式布置，还大大降低了各阀塔的整体高度，提高了各阀塔的稳定性。

下面结合附图详细说明各阀塔的具体结构。

请一并参阅图1和图5，第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的交流侧AC分别设置有阀底避雷器组10，阀底避雷器组10包括与各阀塔的三相桥臂分别对应的三组阀底避雷器101和三组电流传感器102。

阀底避雷器组10用于对各阀塔交流侧所对应相的桥臂进行过压保护。其中，第一阀塔1对应的正阀上阀底避雷器组和第三阀塔3对应的负阀上阀底避雷器组具有相同的结构，第二阀塔2对应的正阀下阀底避雷器组和第四阀塔4对应的负阀下阀底避雷器组具有相同的结构；并且，正阀上阀底避雷器组和正阀下阀底避雷器组的结构镜像对称设置，负阀上阀底避雷器组和负阀下阀底避雷器组的结构也镜像对称设置。

以图5所示的第一阀塔1为例，第一阀塔1为支撑式的阀塔，包括底座11、底部绝缘子12、层间绝缘子13、阀段14、直流侧短接排15、阀段间连接排16、交流侧输出排17、屏蔽环18、均压环19、阀塔光纤槽11a及阀塔管路6。

底座11是标准的HW型钢焊接件，材质为Q345，具有极高的机械强度，完全满足阀塔的安装要求。

第一阀塔1的支撑和绝缘部件是安装于底部的底部绝缘子12，底部绝缘子12是复合支柱绝缘子，具有极高的机械强度和绝缘能力。通过使用多根底部绝缘子12对第一阀塔1进行多点支撑，实现第一阀塔1的安装和对地绝缘。底部绝缘子12设计有较大的裕度，不但能够承受阀体的自重，而且还能够同时承受较大的静态载荷和一定的动态载荷。

第一阀塔1中重要的支撑和绝缘部件还有安装于层间的层间绝缘子13。层间绝缘子13也是复合支柱绝缘子，也具有极高的机械强度和绝缘能力。通过使用多根层间绝缘子13对阀塔各相桥臂进行多点支撑，实现第一阀塔1的桥臂安装和各相之间的电气绝缘。层间绝缘子13也设计有较大的裕度，除能够承受桥臂的自重以外，也能够同时承受较大的静态载荷和一定的动态载荷。

第一阀塔1中的底部绝缘子12和层间绝缘子13有时还配以辅助的复合斜拉绝缘子作为结构加强部件，以增强换流阀阀塔1结构的稳定性和抗振能力。

第一阀塔1包括九组阀段14，整体上呈上、中、下三层排列布置，每层各含三组阀段14。每层的三组阀段14通过阀段间连接排16进行级联，组成一相桥臂，共三相桥臂，由下至上依次为A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂。

第一阀塔1的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的直流侧DC通过直流侧短接排15进行短接。第一阀塔1中的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的交流侧AC还分别设置有交流侧输出排17，用于A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的交流侧与外部设备的电气连接。

可选地，直流侧短接排15、阀段间连接排16和交流侧输出排17的材质均为紫铜T2，具有优良的导电能力。

直流侧短接排15、阀段间连接排16和交流侧输出排17与阀段14的铝合金框架连接时，还使用了铜铝转接片，以消除铜铝不同材质的导电金属在连接时可能发生的电化学腐蚀。

第一阀塔1还包括屏蔽环18，安装于阀段14的铝合金框架上，用于改善阀段14的铝合金框架周围的电场分布，避免因局部电场强度过高而产生放电。

第一阀塔1还包括均压环19，分别安装于底部绝缘子12和层间绝缘子13两端的金具上，用于改善底部绝缘子12和层间绝缘子13两端金具周围的电场分布，避免因局部电场强度过高而产生放电，从而对绝缘子的绝缘性能造成损坏。

可选地，屏蔽环18和均压环19的材质均为铝合金6061-T6，具有重量轻、机械强度高、导电性能好等优良的物理机械性能。

第一阀塔1还包括阀塔光纤槽11a，阀塔光纤槽11a安装于第一阀塔1交流侧AC的阀段14的铝合金框架上，位置靠近阀段14的面板端，用于对第一阀塔1中阀段14的光纤束进行收纳和保护，避免光纤束因外力作用而折断或损坏。

第一阀塔1还包括阀塔管路6，用于对第一阀塔1中的功率单元进行冷却散热。

请一并参阅图1和图6，阀底避雷器组10还包括支撑框架103和控制盒104，阀底避雷器101和电流传感器102成对配置，三组阀底避雷器101和三组电流传感器102在支撑框架103内呈三层排布，控制盒104用于对三组电流传感器102进行供电和信号采集。

第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的交流侧AC的A相、B相、C相分别与所对应的阀底避雷器组10中的A相、B相、C相避雷器101相连接，以便对所对应相的桥臂的交流侧AC进行过压保护。

第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的交流侧AC的A相、B相、C相分别与所对应的阀底避雷器组10中的A相、B相、C相电流传感器102相连接，以便对所对应相的桥臂的电流信号进行检测。

第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的交流侧AC的A相、B相、C相所对应的三组阀底避雷器101与所对应的三组电流传感器102共同组成阀底避雷器组10。

进一步地，第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的交流侧AC还分别设置有桥臂电抗器组20，交流侧AC的三相分别与各阀底避雷器组10的三相电流传感器102一一连接后，再分别与各桥臂电抗器组20的三相一一连接，经升压后接入外部电网。各桥臂电抗器组20可以减小桥臂母线上的电压波动，维持桥臂母线的电压水平，保证非故障线路上电气设备的稳定运行。其中，各桥臂电抗器组20包括分别与第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的交流侧AC对应设置的正阀上桥臂电抗器组、正阀下桥臂电抗器组、负阀上桥臂电抗器组和负阀下桥臂电抗器组。

由此，第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4的交流侧AC的A相、B相、C相与各自所对应的正阀上阀底避雷器组、正阀下阀底避雷器组、负阀上阀底避雷器组和负阀下阀底避雷器组中的A相、B相、C相的电流传感器102连接后，再分别与各自所对应的正阀上桥臂电抗器组、正阀下桥臂电抗器组、负阀上桥臂电抗器组和负阀下桥臂电抗器组的A相、B相、C相连接。其中，正阀上桥臂电抗器组和正阀下桥臂电抗器组的A相、B相、C相分别对应连接至一个16kV/110kV变压器的A相、B相、C相，负阀上桥臂电抗器组和负阀下桥臂电抗器组的A相、B相、C相分别对应连接至另一个16kV/110kV变压器的A相、B相、C相，经过升压后，接入110kV电网。

阀底避雷器组10、桥臂电抗器组20沿各阀塔的长度方向就近布置于各阀塔的交流侧AC一端，这种方案组合及排布方式，不但有效地利用了四组阀塔的宽度空间，节省了设备的占地面积，提高了换流装置的空间利用率，还改善了不同设备间的电气连接路径，使电气连接的更加顺畅合理，运行和维护也更加简单方便。

进一步地，第一阀塔1和第四阀塔4的直流侧DC分别与阀顶避雷器组30、隔离开关40和平波电抗器组50连接，阀顶避雷器组30包括并联设置的三个阀顶避雷器(图中未示出)，隔离开关40内集成有电流传感器(图中未示出)，第一阀塔1和第四阀塔4的直流侧DC通过正极电缆7和负极电缆8与直流风机连接。

第一阀塔1和第四阀塔4的直流侧DC分别与所对应的正阀顶避雷器组、负阀顶避雷器组的阀顶避雷器相连接，以便对所对应相桥臂的直流侧DC进行操作冲击过压保护。由于第一阀塔1和第四阀塔4的A相、B相、C相三相桥臂在直流侧DC分别进行了短接，因此，阀顶避雷器组30分别只需使用一组三柱并联的阀顶避雷器即可满足使用要求。

第一阀塔1和第四阀塔4的直流侧DC还分别与所对应的正母线隔离开关、负母线隔离开关连接，再分别与所对应的正母线平波电抗器组、负母线平波电抗器组连接，以减小正、负母线上的电流脉冲值，将叠加在直流电流上的交流分量限定在规定范围之内，使运行更加稳定。隔离开关40内集成有电流传感器，以便对所对应的正、负母线电流信号进行检测。

进一步地，第二阀塔2和第三阀塔3的直流侧DC分别与二极管阀组60、隔离开关40连接后直接连接，并作为公共端接地。

第二阀塔2和第三阀塔3的直流DC分别与所对应的正阀二极管阀组、负阀二极管阀组连接，以便对所对应相桥臂的直流侧DC进行操作冲击过压保护。由于第二阀塔2和第三阀塔3的A相、B相、C相桥臂在直流侧DC也分别进行了短接，因此，正阀二极管阀组、负阀二极管阀组也分别只需使用一组即可满足要求。

第二阀塔2和第三阀塔3的直流侧DC分别与所对应的正阀二极管阀组、负阀二极管阀组连接后，也分别与所对应的正母线隔离开关、负母线连接。正母线隔离开关、负母线隔离开关内也集成有电流传感器，以便对所对应的母线电流信号进行检测。

正、负阀阀顶避雷器组及正、负阀二极管阀组也沿阀塔长度方向就近布置于各阀塔的直流侧DC一端，这种方案组合及排布方式，也同样节省了设备的占地面积，提高了换流装置的空间利用率，也改善了不同设备间的电气连接路径，使操作更加简单方便。

正、负母线隔离开关两边摆放，正、负母线平波电抗器组中间摆放的排布方式，不但使电气连接的路径更加顺畅合理，有效的利用了四组阀塔的宽度空间，还压缩了换流装置的长度尺寸，大大减小了换流装置的占地面积。

如图6所示，阀底避雷器组10还包括避雷器连接排108、电流传感器连接排107、避雷器分支接地排106、避雷器总接地排105。

支撑框架103是标准的等边角钢型钢焊接件，具有较高的机械强度，完全满足阀底避雷器组2的安装要求。

阀底避雷器组10中的三组阀底避雷器101和电流传感器102呈上、中、下三层排列布置，与第一阀塔1中的A相、B相、C相三相桥臂相对应。

阀底避雷器组10中A相、B相、C相三相电流传感器102的一端通过电流传感器连接排107分别与换流装置中A相、B相、C相三相桥臂的交流侧相连接，A相、B相、C相三相电流传感器102的另一端通过管母线9分别与桥臂电抗器组20的A相、B相、C相连接。

阀底避雷器组10中的A相、B相、C相三相阀底避雷器101通过避雷器连接排108分别与A相、B相、C相三相的电流传感器连接排107连接，从而实现A相、B相、C相三相阀底避雷器101与第一阀塔1中A相、B相、C相三相桥臂交流侧的连接。

阀底避雷器组10中A相、B相、C相三相阀底避雷器102的接地端分别通过避雷器分支接地排106与避雷器总接地排105连接，再通过避雷器总接地排105实现A相、B相、C相三相阀底避雷器101的可靠接地。

阀底避雷器组10的避雷器连接排108、电流传感器连接排107、避雷器分支接地排106、避雷器总接地排105的材质均为紫铜T2，具有优良的导电能力。

另外，第一阀塔1、第二阀塔2、第三阀塔3和第四阀塔4与各阀底避雷器组10、阀顶避雷器组30、二极管阀组60、隔离开关40、平波电抗器组50及桥臂电抗器组20之间通过管母线9连接。

管母线9具有散热好、温升低、损耗小、载流量大、绝缘性能好、机械强度高、抗电气振动能力强、安装方便及维护工作量少等优点，技术日臻成熟，在高压大容量的项目上有着广泛的应用。

本实用新型实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本实用新型实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本实用新型实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本实用新型实施例的范围之中。

Claims (10)

1.一种换流装置，其特征在于，包括依次并排设置的第一阀塔、第二阀塔、第三阀塔和第四阀塔以及冷却系统；

所述第一阀塔与所述第三阀塔具有相同的结构，所述第二阀塔与所述第四阀塔具有相同的结构，所述第一阀塔与所述第二阀塔呈镜像对称设置，所述第三阀塔和所述第四阀塔呈镜像对称设置；

所述冷却系统包括主管路和分别设置于所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和所述第四阀塔上且相互并联的四组阀塔管路，所述主管路包括主进水管和主回水管，每组所述阀塔管路包括阀塔进水管和阀塔回水管；

所述主进水管依次环绕所述换流装置的交流侧、所述第一阀塔的外侧、所述换流装置的直流侧设置，所述主进水管上还设置有与所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和第四阀塔一一对应的四个主进水支管，其中，与所述第四阀塔对应的所述主进水支管位于所述主进水管的末端，每个所述主进水支管与对应的所述阀塔进水管对接；

所述主回水管沿所述换流装置的交流侧呈直线排列，所述主回水管设置有与所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和第四阀塔一一对应的四个主回水支管，其中，与所述第一阀塔对应的所述主回水支管位于所述主回水管的末端，每个所述主回水支管与对应的所述阀塔回水管对接；

其中，所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和所述第四阀塔各自的冷却管路长度均相等。

2.根据权利要求1所述的换流装置，其特征在于，所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和所述第四阀塔中的每一个均包括三层功率单元，各层功率单元均包括级联设置的多个阀段串形成的一相桥臂；每相所述桥臂的直流侧通过直流侧短接排短接，每相所述桥臂的交流侧通过交流侧输出排与外部设备电气连接；

其中，所述第一阀塔的功率单元与所述第二阀塔的功率单元之间形成第一维护通道，所述第三阀塔的功率单元与所述第四阀塔的功率单元之间形成第二维护通道。

3.根据权利要求2所述的换流装置，其特征在于，每组所述阀塔管路还包括与所述三层功率单元一一对应的三个桥臂管路，所述三个桥臂管路连接于所述阀塔进水管与所述阀塔回水管之间且相互并联设置，每个所述桥臂管路包括相互并联的桥臂进水支管和桥臂回水支管。

4.根据权利要求3所述的换流装置，其特征在于，所述冷却系统还包括设置于每个所述桥臂管路上且相互并联的多组散热单元，所述散热单元包括功率单元进水管、功率单元回水管和冷板组件，所述功率单元进水管的一端与所述桥臂进水支管连通，所述功率单元回水管的一端与所述桥臂回水支管连通，所述功率单元进水管和所述功率单元回水管的另一端分别与所述冷板组件连通以形成冷却回路。

5.根据权利要求2所述的换流装置，其特征在于，所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和所述第四阀塔的交流侧分别设置有阀底避雷器组，所述阀底避雷器组包括与各所述阀塔的三相桥臂分别对应的三组阀底避雷器和三组电流传感器。

6.根据权利要求5所述的换流装置，其特征在于，所述阀底避雷器组还包括支撑框架和控制盒，所述阀底避雷器和所述电流传感器成对配置，所述三组阀底避雷器和所述三组电流传感器在支撑框架内呈三层排布，所述控制盒用于对所述三组电流传感器进行供电和信号采集。

7.根据权利要求5所述的换流装置，其特征在于，所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和第四阀塔的交流侧还分别设置有桥臂电抗器组，所述交流侧的三相分别与各所述阀底避雷器组的三相所述电流传感器一一连接后，再分别与各所述桥臂电抗器组的三相一一连接，经升压后接入外部电网。

8.根据权利要求7所述的换流装置，其特征在于，所述第一阀塔和所述第四阀塔的直流侧分别与阀顶避雷器组、隔离开关和平波电抗器组连接，所述阀顶避雷器组包括并联设置的三个阀顶避雷器，所述隔离开关内集成有电流传感器，所述第一阀塔和所述第四阀塔的直流侧通过正极电缆和负极电缆与直流风机连接。

9.根据权利要求8所述的换流装置，其特征在于，所述第二阀塔和所述第三阀塔的直流侧分别与二极管阀组、隔离开关连接后直接连接，并作为公共端接地。

10.根据权利要求9所述的换流装置，其特征在于，所述第一阀塔、所述第二阀塔、所述第三阀塔和第四阀塔与各所述阀底避雷器组、所述阀顶避雷器组、所述二极管阀组、所述隔离开关、所述平波电抗器组及所述桥臂电抗器组之间通过管母线连接。

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