JP5952335B2

JP5952335B2 - Ｈｖｄｃバルブタワー

Info

Publication number: JP5952335B2
Application number: JP2014092315A
Authority: JP
Inventors: ヨンウキム; ヨンホチュン; ウクファリ; スンテクペク; テグソンチュン; チュンブンクォン
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2034-04-28
Also published as: EP2800133B1; EP2800133A1; ES2586715T3; JP2014220993A; KR20140130316A; CN104135167A; CN104135167B; KR101758417B1; US9331485B2; US20140321095A1

Description

本発明は、ＨＶＤＣバルブタワーに関する。

超高圧直流伝送システム（ＨＶＤＣ：ＨｉｇｈＶｏｌａｔｇｅＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）とは、発電所から発電される高圧の交流電力を電力変換機を利用して直流に変換して送電した後、更に交流に変換して供給するシステムである。

ＨＶＤＣ伝送システム方式は電力損失が少なくて交流に比べ電圧が低いため絶縁が容易であり、また誘導障害が少なくて送電塔のサイズと高さを小さくすることができる長所がある。また、電圧や周波数が異なる２つの交流系統間を連結して系統の安定度を向上し、交流系統が故障した際には隣接した連結系統に事故が拡散されることを防ぐことができる長所がある。よって、ＨＶＤＣ伝送システムは新再生エネルギーの電力システムへの連係方案、特に大規模の海上風力発電団地の電力伝送などに利用される。

交流を直流に変換する超高圧直流送電変換所（ＨＶＤＣｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ）には、交流を直流に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換装置が具備される。

前記ＡＣ／ＤＣ変換装置はバルブモジュールとも呼ばれるが（以下、バルブモジュールと称する）、電流型ＨＶＤＣシステムではＡＣ／ＤＣ変換装置としてサイリスタバルブを使用し、電圧型ＨＶＤＣシステムではＡＣ／ＤＣ変換装置としてＩＧＢＴ素子を使用する。

ＨＶＤＣシステムでは、送電容量に応じて多数のバルブモジュールが垂直方向に積層されてバルブタワーを構成する。

このようなバルブタワーは、地震のような環境的危険要素からバルブモジュールを保護するために図１に示したように変換所（ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ）内部の天井に固定される。

図１は、従来のバルブタワーを概略的に示す図である。図１を参照すると、多数のバルブモジュール１０が支持碍子２０によって相互連結され積層されることでバルブタワーを構成することが分かる。

バルブモジュール１０は、定期的な点検や故障修理のためにバルブタワーから分離される場合がある。ところが、多数のバルブモジュール１０が直列に連結されるため、特定のバルブモジュール１０を分離するために一部又は全体のバルブモジュールをバルブタワーから分離しなければならない問題がある。即ち、最上位のバルブモジュール１０を分離する場合には最下位のバルブモジュールから順次に分離すべきであるため、一つのバルブモジュールを分離するために全体のバルブモジュールをバルブタワーから分離しなければならない問題がある。

図２は、従来の他のバルブタワーを概略的に示す図である。図２を参照すると、多数のバルブモジュール１０が支持碍子２０によって相互連結され積層されることでバルブタワーを構成している。

この場合、バルブモジュール１０をバルブタワーから分離するためには、天井に設置されたレールに沿って動くホイストを望みの位置に移動させた後、ホイストを作動して望みのバルブモジュール１０をピックアップして分離すべきである。

ところが、一般に前記のようなバルブタワーは比較的広い面積にわたって多数個が設置されるため、天井全体にわたってホイストが移動可能なレールを設置すべきであって設備の投資費が増加しかねない限界がある。また、ホイストを望みの位置まで移動させてから次の動作を行うべきであるため、作業時間が長くかかるという限界がある。

本発明の目的はＨＶＤＣバルブタワー、より詳しくは、超高圧電流伝送システム（ＨＶＤＣ）に使用されるバルブモジュールがシリンダ状（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｈａｐｅ）に上下に積層されて形成されるＨＶＤＣバルブタワーを提供することにある。

本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーは、シリンダ状のバルブモジュール積載部と、前記バルブモジュール積載部の中央に位置するクレーンと、を含む。

前記バルブモジュール積載部は、上下に配置される複数の層で構成される。

前記バルブモジュール積載部は、上下に配置される複数の底フレームと、前記底フレームに放射方向にスライディング可能に結合されるスライディング部と、前記スライディング部に配置されるバルブモジュールと、を含む。

前記スライディング部は、前記底フレームに固定されるガイド部と、前記ガイド部によってガイドされて放射状に移動可能な移動部と、を含み、前記バルブモジュールは前記移動部の上に位置する。

前記移動部には、上下方向に貫通形成される第１切開部が具備される。

前記底フレームには、前記バルブモジュールに対応する部分に上下に貫通する第２切開部が形成される。

前記第１切開部と前記第２切開部は、上下方向に互いに重畳（ｏｖｅｒｌａｐ）する位置に具備される。

前記バルブモジュールの上部には、前記クレーンとの結合のためのクレーン固定部が具備される。

前記バルブモジュールの下部には突出部が具備され、前記移動部には上方に向かって開部されて下方に窪んだ凹部が具備され、前記突出部が前記凹部の内部に収容されてスライディングする。

本発明によると、ＨＶＤＣバルブタワーに積載されたバルブモジュールの引き出し及び装着が容易になる。よって、バルブモジュールの点検、修理及び交換が容易になる。

また、変換所を建てるための設備投資のコストを低減することができ、上下に高く積んでも分離及び装着作業が容易で、劣悪な地形条件でも空間の制約なしに設置することができる。

従来のＨＶＤＣバルブタワーの一例を概略的に示す図である。従来のＨＶＤＣバルブタワーの他の例を概略的に示す図である。本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーを概略的に示す斜視図である。図３の一部を拡大して示す図である。本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーの作動過程を示す図である。本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーの作動過程を示す図である。本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーの作動過程を示す図である。本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーの作動過程を示す図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーの構成を詳細に説明する。

図３は本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーを概略的に示す斜視図であり、図４は図３の一部を拡大して示す図である。

以下、図４を参照してＨＶＤＣバルブタワーに設置されるバルブモジュール１００の構成を概略的に説明し、図３及び図４を参照してＨＶＤＣバルブタワーの構成を説明する。

図４は、本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーで後述する移動部２２２とバルブモジュール１００一つが引き出された様子を拡大して示す図である。前記バルブモジュール１００は交流を直流に変換するためのものであって、電流型ＨＶＤＣシステムではサイリスタバルブが使用され、電圧型ＨＶＤＣシステムではＩＧＢＴ素子が使用される。よって、本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーを構成するバルブモジュール１００はサイリスタバルブであってもよく、ＩＧＢＴ素子を利用するバルブであってもよい。

図４を参照すると、バルブモジュール１００は大よそ直六面体の外形を有するケースと、その内部に内蔵される様々な電気部品を含む。前記バルブモジュール１００のケースには２つの冷却水出入口１１０が具備される。２つの冷却水出入口１１０のうちいずれか一つは冷却水が流入される流入口１１１であり、他の一つはバルブモジュール１００の内部を循環した冷却水が排出される排出口１１２である。

この際、前記冷却水出入口１１０が外側端部の近くでケースの上面に具備される。しかし、前記冷却水出入口１１０が必ずしもケースの上面に具備されるべきではなく、バルブモジュール積載部の放射方向（ｒａｄｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に向かう外側面に具備されてもよく、前記外側面の左右両側に具備される左右両側面に具備されてもよい。しかし、どの場合でも外側端部の近くに具備されることが維持補修の側面で有利である。バルブモジュール１００の定期的点検、修理又は交換のためには、該当バルブモジュール１００を外部に引き出すべきである。そして、引き出す前に前記冷却水出入口１１０の連結される冷却水循環配管４００を前記冷却水出入口１１０から分離すべきである。この際、前記冷却水出入口１１０が外側端部の近くに位置することが作業に有利である。

一方、前記バルブモジュール１００の上部にはクレーン３００との結合のためのクレーン固定部１２０が具備される。前記クレーン固定部１２０はクレーン３００のフック又は環部分と結合可能な部分である。

また、前記バルブモジュール１００の下部には下方に向かって突出される突出部１３０が具備される。前記突出部１３０は後述する移動部２２２の凹部に挿入され、バルブモジュール１００を移動部２２２の上に安定的に位置させる役割をする。

図３及び図４を参照すると、本発明の一実施例によるＨＶＤＣバルブタワーは、所定の高さと幅を有するリング状のバルブモジュール積載部２００と、前記バルブモジュール積載部２００の中央部分に配置されるクレーン３００と、バルブモジュール１００の冷却のための冷却水循環配管４００を含む。

これらそれぞれの構成をより詳細に説明すると、まず前記バルブモジュール積載部２００は上下に積載される複数の層で形成され、各層は底フレーム２１０と、前記底フレーム２１０に放射方向にスライディング可能に結合されるスライディング部２２０を含む。

前記底フレーム２１０は、中央部分が切開された大よそ円盤状を有する。前記底フレームは多数のバルブモジュール１００を支持すべきであるため、大きい荷重を安定的に指示する高剛性素材で形成されることが好ましい。

前記底フレーム２１０の上部にはスライディング部２２０が結合される。前記スライディング部２２０は前記底フレーム２１０の上面に固定されるガイド部２２１と、前記ガイド２２１部に対して放射方向に沿って相対移動する移動部２２２を含む。

ここで、前記ガイド部２２１は並行に変調される一対のレールであってもよい。また、前記移動部２２２はスライディング方向に沿って延長される一対のバータイプの部材であってもよい。

前記移動部２２２の中央には上下に貫通される第１切開部２２２ａ（図４及び図５ｄを参照）が具備される。前記第１切開部２２２ａは一対のバータイプの部材の間の離隔された空間である。前記第１切開部２２２ａは、バルブモジュール１００から発生する熱を効果的に放熱するための構成である。

この際、移動部２２２を構成する一対のバータイプの部材の間の幅は前記バルブモジュール１００の幅より小さくすべきである。そうでなければバルブモジュール１００が移動部２２２の上に乗せることができないためである。

一方、前記移動部２２２には上方に向かって開口されて下方に向かって窪んだ凹部が形成される。この凹部はバルブモジュール１００の下方に突出する突出部１３０が挿入される部分であって、前記バルブモジュール１００を移動部の上に安定的に位置させる役割をする。よって、前記突出部１３０は前記凹部内部に収容されてスライディングする。

一方、前記移動部２２２は一対のバータイプの部材の代わりに前記レールに沿ってスライディング可能に具備する板状の部材であってもよい。この際、前記移動部２２２の中央部分は上下に貫通する形状で切開されてもよく、この切開された部分が第１切開部２２２ａを形成する。前記第１切開部２２２ａは、上述したようにバルブモジュール１００から発生する熱を効果的に放熱するための構成である。

一方、前記底フレーム２１０には前記バルブモジュール１００に対応する部分の一部又は全部が上下に貫通する形状で切開された第２切開部２１１（図３を参照）が形成される。より詳しくは、前記バルブモジュール１００が乗せられた移動部２２２が前記底フレーム２１０の鉛直上方向に位置するように移動した状態で、前記バルブモジュール１００が位置する部分の下方に前記第２切開部２１１が位置する。

前記移動部２２２が底フレーム２１０の内側に移動した状態で、前記第１切開部２２２ａと前記第２切開部２１１は互いに重畳する。即ち、前記第１切開部２２２ａと前記第２切開部２１１は上下方向に互いに重畳する位置に具備される。よって、サイリスタバルブモジュール１００の下部を介して伝達される熱は、前記第１切開部２２２ａ及び前記第２切開部２１１を介して放熱される。

前記のような構成を有するバルブモジュール積載部２００の中央にはクレーン３００が設置される。上述したように前記バルブモジュール積載部２００は中空のシリンダ状を有するため、この中空の部分にクレーン３００が設置される。

前記クレーン３００は回転可能に設置され、クレーン３００のアームの横方向の長さは前記バルブモジュール積載部２００の半径の長さより大きい。

前記のような構造の下、いずれか一つの移動部２２２が底フレーム２１０の外側にスライディング移動すると移動部２２２と共にバルブモジュール１００が外側に引き出され、この引き出されたバルブモジュール１００は前記クレーン３００によって牽引されて上部に引き上げられ、クレーン３００が前記バルブもモジュール１００を牽引した状態で所定角度回転して前記バルブモジュール１００を前記移動部の鉛直上方から外した後、前記バルブモジュール１００を地面に下降させて修理又は交換を可能にする。

一方、冷却水循環配管４００は前記バルブモジュール積載部２００の外周面に沿って設置される。前記冷却水循環配管４００は上下に延長される入水管４１０と、前記入水管に平行に上下に連結される出水管４２０と、端部が前記入水管４１０又は前記出水管４２０のうちいずれか一つに連結されて円形に延長される循環管４３０を含む。

前記循環管４３０は上下に多数個配置され、最も上側に位置する循環管４３１は一端が前記入水管４１０に連結されて他端は塞がれた状態で維持され、そのすぐ下に位置する循環管４３２は一端が出水管４２０に連結されて他端が塞がれた状態で維持される。

以下、前記循環管４３０のうち一端が前記入水管４１０に連結する循環管を入水循環管４３１といい、前記循環管４３０のうち一端が前記出水管４２０に連結する循環管を出水循環管４３２という。即ち、前記循環管４３０は入水循環管４３１と出水循環管４３２を含む。前記入水循環管４３１と前記出水循環管４３２は上下に交番に配置される。

前記入水循環管４３１と前記出水循環管４３２それぞれからは多数の連結管４４０が分枝される。多数の連結管４４０のうち前記入水循環管４３１から分枝される管はバルブモジュール１００の流入口１１１に連結され、多数の連結管４４０のうち前記出水循環管４３２から分枝される管はバルブモジュール１００の排出口１１２に連結される。

よって、入水管４１０を介して供給される冷却水は多数個の入水循環管４３１に供給され、入水循環管４３１を通過する間に多数の連結管４４０及び流入口１１１を経て前記バルブモジュール１００の内部に流入される。

バルブモジュール１００の内部に流入された冷却水はバルブモジュール１００の内部を循環して熱交換を行い、バルブモジュール１００の排出口１１２を介して排出され、連結管４４０を経て出水循環管４３２に排出される。前記出水循環管４３２に排出された冷却水は出水管４２０を介して外部に排出される。

この際、入水管４１０にはバルブ４５１が具備されてもよく、出水管４２０にもバルブ４５２が具備されてもよい。

以下、図５Ａ乃至図５Ｄを参照してＨＶＤＣバルブタワーからバルブモジュール１００を分離する過程を説明する。

図５Ａに示したような初期状態で修理、点検又は交換しようとするバルブモジュール１００が特定されると、まず入水管４１０に設置されたバルブ４５１を閉じて出水管４２０は開放された状態を維持する。

このような状態で冷却水を全て排水させた後、バルブモジュール１００と連結された連結管４３０を分離する。即ち、前記バルブモジュール１００の流入口１１１及び排出口１１２から冷却水循環配管の連結管４３０を分離する。

次に、図５Ｂに示したように、クレーン３００を回転させてクレーン３００のアームが引き出すバルブモジュール１００が放射状の延長方向と同じ方向に延長される位置に置かれるようにする。

この状態で、図５Ｃに示しようにバルブモジュール１００を外側に引き出す。バルブモジュール１００に外側に力を加えると、移動部２２２が前記ガイド部２２１によってガイドされて外側に移動し、それによって前記バルブモジュール１００が外側に引き出される。次に、前記バルブモジュール１００のクレーン固定部１２０を連結する。

前記バルブモジュール１００が連結されると、前記クレーン３００は前記バルブモジュール１００を鉛直上方に少し引き上げた後、所定の角度に回転する。これは前記バルブモジュール１００を地面又は特定の高さに移動する際、前記バルブモジュール１００の下降が前記移動部によって干渉されないようにするためである。

次に、図５Ｄに示したように、前記バルブモジュール１００を地面又は特定作業高さまで移動させてから修理、点検又は交換を行う。

一方、前記では前記クレーン３００で前記バルブモジュール１００を引き上げた後、クレーン３００を所定の角度に回転させてから前記バルブモジュール１００を下降させる方法を説明したが、それとは異なって前記クレーン３００で前記バルブモジュール１００を引き上げた後、クレーン３００を回転させる代わりに移動部２２２を内側に押し込み、その状態で鉛直下方にバルブモジュール１００をそのまま下降させてもよい。

一方、作業が終わったバルブモジュール１００又は交換する新しいバルブモジュール１００を更にバルブモジュール積載部２００に結合させるためには、上述したそれぞれの作業段階を逆に行う。

まず、バルブモジュール１００をクレーンに連結した後、クレーン３００が前記バルブモジュール１００を昇降させる。

設置される位置以上に上昇させた後、クレーン３００を回転させてバルブモジュール１００を設置される移動部の鉛直上方に位置させる。

その状態でクレーン３０が前記バルブモジュール１００を下降させ、前記バルブモジュール１００が移動部２２２の上に安着すると、前記クレーン３００と前記バルブモジュール１００間の結合を解除する。

そして、バルブモジュール１００を内側に、即ち、中心方向に加圧し、移動部２２２が前記ガイド部２２１によってガイドされながら内側に移動するようにする。

前記バルブモジュール１００が正位置に達すると、冷却水循環配管４００の連結管４４０を前記バルブモジュール１００の流入口１１１及び排出口１１２に連結する。

次に、前記入水管４１０に連結されたバルブ４５１を開いて冷却水を循環させる。

上述した説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変更及が可能なはずである。

よって、本発明に開示された実施例は本発明の技術的思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されることはない。

本発明の保護範囲は以下の特許請求の範囲によって解析されるべきであり、それと同等な範囲内にある全て技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものとして解析されるべきである。

１０、１００バブルモジュール
１１０冷却水出入口
１１１流入口
１１２排出口
１３０突出部
２００バブルモジュール搭載部
２１０底フレーム
２２０スライディング部
２２１ガイド部
２２２移動部
３００クレーン
４００冷却水循環配管
４１０入水管
４２０出水管
４３０循環管
４３１入水循環管
４３２出水循環管
４４０連結管
４５１、４５２バルブ

Claims

円筒状のバルブモジュール積載部と、
前記バルブモジュール積載部に積載されるバルブモジュールと、
前記バルブモジュール積載部の中央に回転可能に位置するクレーンと、を含み、
前記バルブモジュール積載部は、上下に配置される複数の層で構成され、
前記バルブモジュール積載部は、
上下に配置される複数の底フレームと、
前記底フレームに放射方向にスライディング可能に結合されるスライディング部と、
前記スライディング部に配置されるバルブモジュールと、を含むＨＶＤＣバルブタワー。
前記スライディング部は、
前記底フレームに固定されるガイド部と、
前記ガイド部によってガイドされながら放射状に移動可能な移動部と、を含み、
前記バルブモジュールは前記移動部の上に位置する、
請求項１に記載のＨＶＤＣバルブタワー。
前記移動部には上下方向に貫通形成される第１切開部が具備される、請求項２に記載のＨＶＤＣバルブタワー。
前記底フレームには、前記バルブモジュールに対応する部分に上下に貫通する第２切開部が形成される、請求項３に記載のＨＶＤＣバルブタワー。
前記第１切開部と前記第２切開部は、上下方向に互いに重畳（ｏｖｅｒｌａｐ）する位置に具備される、請求項４に記載のＨＶＤＣバルブタワー。
前記バルブモジュールの上部には、前記クレーンとの結合のためのクレーン固定部が具備される、請求項５に記載のＨＶＤＣバルブタワー。
前記バルブモジュールの下部には突出部が具備され、前記移動部には上方に向かって開部されて下方に窪んだ凹部が具備され、前記突出部が前記凹部の内部に収容されてスライディングする、請求項６に記載のＨＶＤＣバルブタワー。