本發(fā)明涉及特高壓直流輸電領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種適用于±1100kv的特高壓直流工程換流變壓器套管支撐裝置及布置方法。

背景技術(shù)：

特高壓直流輸電工程的換流站屬于特殊的工業(yè)設(shè)施，換流變壓器作為直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，是直流輸電工程換流站中的主設(shè)備之一，承擔(dān)著將送端交流系統(tǒng)的電功率送到整流器，或從逆變器接受電功率送到受端交流系統(tǒng)的作用，與換流閥一起實(shí)現(xiàn)交流電與直流電之間的相互轉(zhuǎn)換。換流變壓器閥側(cè)套管作為換流變壓器的外部連接裝置，與換流閥閥橋直接相連，是換流變壓器最主要的組成部件之一。

如圖1、圖2所示，為±800kv及以下的換流變壓器中閥側(cè)套管的布置結(jié)構(gòu)，為了換流變壓器與閥廳內(nèi)的換流閥塔更好的連接，閥側(cè)套管升高座與變壓器油箱的接口布置在變壓器油箱側(cè)壁上，閥側(cè)套管整體傾斜向上出線，閥側(cè)套管伸進(jìn)閥廳內(nèi)部，并經(jīng)過管型母線與閥廳內(nèi)部的閥塔相連。

±1100kv換流變壓器是目前世界上電壓等級(jí)最高的換流變壓器，其閥側(cè)套管端部均壓罩對(duì)地、對(duì)墻的最小間隙要求為11m。若采用±800kv及以下?lián)Q流變壓器閥側(cè)套管的布置方法，由于受到換流變壓器油箱尺寸的限制，無(wú)法兼顧±1100kv換流變壓器閥側(cè)套管端部均壓罩對(duì)墻和對(duì)地的最小間隙要求。另外，由于±1100kv換流變壓器閥側(cè)套管重量較±800kv換流變壓器閥側(cè)套管有大幅增加，為了適應(yīng)閥側(cè)套管重量的變化，需要一種更為穩(wěn)定可靠的閥側(cè)套管及其升高座的布置方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種特高壓直流工程換流變壓器套管支撐裝置及布置方法，能夠滿足±1100kv換流變壓器閥側(cè)套管端部均壓罩對(duì)墻和對(duì)地間隙要求，同時(shí)滿足閥側(cè)套管重量的變化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種特高壓直流工程換流變壓器套管支撐裝置，其特征在于：其包括設(shè)置在換流變壓器油箱一端頂部的油枕支撐結(jié)構(gòu)、設(shè)置在所述油枕支撐結(jié)構(gòu)上的變壓器油枕、設(shè)置在所述油枕支撐結(jié)構(gòu)下方所述換流變壓器油箱頂部的兩閥側(cè)套管升高座、分別設(shè)置在兩所述閥側(cè)套管升高座上的兩升高座轉(zhuǎn)向裝置、分別設(shè)置在所述換流變壓器油箱側(cè)壁與所述升高座轉(zhuǎn)向裝置之間的兩套管斜向支撐桿以及設(shè)置在所述換流變壓器油箱另一端頂部的網(wǎng)側(cè)套管升高座；兩所述閥側(cè)套管的一端分別插設(shè)在所述升高座轉(zhuǎn)向裝置中，另一端穿過防火墻后，通過端部設(shè)置的閥側(cè)套管均壓罩經(jīng)管型母線與換流閥廳內(nèi)的換流閥塔相連。

所述油枕支撐結(jié)構(gòu)包括一支撐板以及設(shè)置在所述支撐板下部的四根立柱，所述四根立柱另一端固定設(shè)置在所述換流變壓器油箱頂部，所述油枕支撐結(jié)構(gòu)的高度需保證所述變壓器油枕的最終高度高于所述網(wǎng)側(cè)套管升高座以及閥側(cè)套管升高座和升高座轉(zhuǎn)向裝置。

兩所述閥側(cè)套管升高座均為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，其下部分別通過所述換流變壓器油箱頂部?jī)蓚?cè)設(shè)置的接口與所述換流變壓器油箱頂部相連，上部分別與兩所述升高座轉(zhuǎn)向裝置相連。

兩所述升高座轉(zhuǎn)向裝置均采用轉(zhuǎn)向角呈鈍角的轉(zhuǎn)向彎頭，兩所述轉(zhuǎn)向彎頭的一端分別與兩所述閥側(cè)套管升高座的上部相連，另一端斜向上延伸分別套設(shè)在兩所述閥側(cè)套管外部。

兩所述升高座轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向角的范圍為101～110度。

所述套管斜向支撐桿在所述換流變壓器油箱側(cè)壁的位置及傾斜角度根據(jù)所述閥側(cè)套管的總體重量及所述升高座轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向角度確定。

一種適用于所述裝置的特高壓直流工程換流變壓器套管支撐裝置的布置方法，其特征在于包括以下步驟：1)根據(jù)變壓器油枕的空氣凈距確定網(wǎng)側(cè)套管升高座與油枕支撐結(jié)構(gòu)的間距，并在換流變壓器油箱頂部一端設(shè)置網(wǎng)側(cè)套管升高座；2)建立計(jì)算模型，得到閥側(cè)套管均壓罩對(duì)地面間隙和對(duì)防火墻間隙與待設(shè)置閥側(cè)套管的換流變壓器相關(guān)參量的關(guān)系；3)根據(jù)閥側(cè)套管均壓罩對(duì)地面間隙和對(duì)防火墻間隙的要求以及待設(shè)置閥側(cè)套管換流變壓器的實(shí)際情況，確定閥側(cè)套管升高座的高度范圍以及升高座轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向角范圍；4)根據(jù)確定的閥側(cè)套管升高座的高度范圍以及升高座轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向角范圍，在換流變壓器油箱頂部設(shè)置閥側(cè)套管升高座以及升高座轉(zhuǎn)向裝置；5)根據(jù)閥側(cè)套管升高座、升高座轉(zhuǎn)向裝置以及網(wǎng)側(cè)套管升高座的高度確定油枕支撐結(jié)構(gòu)的高度，將油枕支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在換流變壓器油箱頂部，將變壓器油枕設(shè)置在油枕支撐結(jié)構(gòu)上；6)根據(jù)閥側(cè)套管的總體長(zhǎng)度、重量以及升高座轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向角角度，確定套管斜向支撐桿在換流變壓器油箱側(cè)壁的位置及傾斜角度。

所述步驟2)中，閥側(cè)套管均壓罩對(duì)地面間隙的計(jì)算公式為：

a＝c+d+e+f，

式中，c為換流變基礎(chǔ)與閥廳地面高度差，d為換流變壓器油箱高度，e為閥側(cè)套管升高座底部至升高座轉(zhuǎn)向裝置中心高度，f為閥側(cè)套管均壓罩至升高座轉(zhuǎn)向裝置中心高度，且f的計(jì)算公式為：

f＝l*sinθ-g，

式中，l為閥側(cè)套管長(zhǎng)度，θ為升高座轉(zhuǎn)向裝置與水平方向的夾角，g為閥側(cè)套管均壓罩垂直半徑。

所述步驟2)中，閥側(cè)套管均壓罩對(duì)防火墻間隙的計(jì)算公式為：

b＝l*cosθ-h-i-j，

其中，b為閥側(cè)套管均壓罩對(duì)防火墻間隙，l為閥側(cè)套管長(zhǎng)度，h為升高座轉(zhuǎn)向裝置中心至防火墻距離，i為防火墻厚度，j為閥側(cè)套管均壓罩的水平半徑。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明閥側(cè)套管升高座先垂直于變壓器油箱頂部向上，后經(jīng)略大于90°的升高座轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)了在不影響閥側(cè)套管端部均壓罩對(duì)防火墻間隙的條件下，有效增加閥側(cè)套管端部均壓罩的對(duì)地間隙，同時(shí)滿足閥側(cè)套管端部均壓罩對(duì)地、對(duì)墻的最小間隙要求。2、本發(fā)明閥側(cè)套管升高座由變壓器油箱頂部引出，并在油箱側(cè)部設(shè)置斜向支撐桿進(jìn)行補(bǔ)充支撐，采用兩點(diǎn)固定方式，可更好地滿足整個(gè)閥側(cè)套管的受力要求。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，能夠同時(shí)有效解決閥側(cè)套管均壓罩對(duì)墻、對(duì)地間隙以及閥側(cè)套管受力支撐的問題。本發(fā)明簡(jiǎn)潔、安全、可靠，可以廣泛應(yīng)用對(duì)墻、對(duì)地間隙要求高，閥側(cè)套管重量大的換流變壓器。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有±800kv及以下的換流變壓器閥側(cè)套管支撐裝置-側(cè)視圖；

圖2是現(xiàn)有±800kv及以下的換流變壓器閥側(cè)套管支撐裝置-俯視圖；

圖3是本發(fā)明±1100kv換流變壓器閥側(cè)套管支撐裝置-側(cè)視圖；

圖4是本發(fā)明±1100kv換流變壓器閥側(cè)套管支撐裝置-俯視圖；

圖5是本發(fā)明±1100kv換流變壓器閥側(cè)均壓罩對(duì)地、對(duì)防火墻間隙示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖3、圖4所示，本發(fā)明提供的一種特高壓直流工程換流變壓器套管支撐裝置，包括設(shè)置在換流變壓器油箱1一端頂部的油枕支撐結(jié)構(gòu)2、設(shè)置在油枕支撐結(jié)構(gòu)2上的變壓器油枕3、設(shè)置在油枕支撐結(jié)構(gòu)2下方換流變壓器油箱1頂部的兩閥側(cè)套管升高座4、分別設(shè)置在兩閥側(cè)套管升高座4上的兩升高座轉(zhuǎn)向裝置5、分別插設(shè)在兩升高座轉(zhuǎn)向裝置5中的兩閥側(cè)套管6、設(shè)置在換流變壓器油箱1側(cè)壁與升高座轉(zhuǎn)向裝置5之間的兩套管斜向支撐桿7以及設(shè)置在換流變壓器油箱1另一端頂部的網(wǎng)側(cè)套管升高座8。其中，兩閥側(cè)套管升高座4均為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，其下部分別通過換流變壓器油箱1頂部?jī)蓚?cè)設(shè)置的接口與換流變壓器油箱1頂部相連，上部分別與兩升高座轉(zhuǎn)向裝置5相連。兩升高座轉(zhuǎn)向裝置5均采用轉(zhuǎn)向角呈鈍角的轉(zhuǎn)向彎頭，兩轉(zhuǎn)向彎頭的一端分別與兩閥側(cè)套管升高座4的上部相連，另一端斜向上延伸分別套設(shè)在兩閥側(cè)套管6外部，兩閥側(cè)套管6另一端穿過防火墻后，通過端部設(shè)置的閥側(cè)套管均壓罩9經(jīng)管型母線與換流閥廳內(nèi)的換流閥塔相連。

上述實(shí)施例中，油枕支撐結(jié)構(gòu)2包括一支撐板21以及設(shè)置在支撐板21下部的四根立柱22，四根立柱22另一端固定設(shè)置在換流變壓器油箱1頂部，油枕支撐結(jié)構(gòu)2的高度需保證變壓器油枕3的最終高度高于網(wǎng)側(cè)套管升高座8以及閥側(cè)套管升高座4和升高座轉(zhuǎn)向裝置5。

上述各實(shí)施例中，兩升高座轉(zhuǎn)向裝置5的轉(zhuǎn)向角的范圍為101～110度。

上述各實(shí)施例中，套管斜向支撐桿7在換流變壓器油箱1側(cè)壁的位置及傾斜角度根據(jù)閥側(cè)套管6的總體重量及升高座轉(zhuǎn)向裝置5的轉(zhuǎn)向角度確定。

本發(fā)明還提供一種特高壓直流工程換流變壓器套管支撐裝置的布置方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)變壓器油枕3的空氣凈距確定網(wǎng)側(cè)套管升高座8與油枕支撐結(jié)構(gòu)2的間距，并在換流變壓器油箱1頂部一端設(shè)置網(wǎng)側(cè)套管升高座8。

2)建立計(jì)算模型，得到閥側(cè)套管均壓罩9對(duì)地面間隙和對(duì)防火墻間隙與待設(shè)置閥側(cè)套管的換流變壓器相關(guān)參量的關(guān)系。

如圖5所示，閥側(cè)套管均壓罩對(duì)地面間隙的計(jì)算公式為：

a＝c+d+e+f(1)

式中，c為換流變基礎(chǔ)與閥廳地面高度差，d為換流變壓器油箱高度，e為閥側(cè)套管升高座底部至升高座轉(zhuǎn)向裝置中心高度，f為閥側(cè)套管均壓罩至升高座轉(zhuǎn)向裝置中心高度，且f的計(jì)算公式為：

f＝l*sinθ-g(2)

式中，l為閥側(cè)套管長(zhǎng)度，θ為升高座轉(zhuǎn)向裝置與水平方向的夾角，g為閥側(cè)套管均壓罩垂直半徑。

閥側(cè)套管均壓罩對(duì)防火墻間隙的計(jì)算公式為：

b＝l*cosθ-h-i-j(3)

其中，b為閥側(cè)套管均壓罩對(duì)防火墻間隙，l為閥側(cè)套管長(zhǎng)度，h為升高座轉(zhuǎn)向裝置中心至防火墻距離，i為防火墻厚度，j為閥側(cè)套管均壓罩的水平半徑。

3)根據(jù)閥側(cè)套管均壓罩9對(duì)地面間隙和對(duì)防火墻間隙的要求以及待設(shè)置閥側(cè)套管換流變壓器的實(shí)際情況，確定閥側(cè)套管升高座4的高度范圍以及升高座轉(zhuǎn)向裝置5的轉(zhuǎn)向角范圍。

由于±1100kv特高壓直流工程換流變壓器要求閥側(cè)套管均壓罩對(duì)地面間隙和對(duì)防火墻間隙均要大于11m，所以根據(jù)步驟2)中確定的計(jì)算公式，以及待設(shè)置閥側(cè)套管換流變壓器的實(shí)際情況，確定升高座轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向角以及閥側(cè)套管升高座的高度。

例如，當(dāng)升高座轉(zhuǎn)向裝置5的轉(zhuǎn)向角可為101°-110°,閥側(cè)套管升高座4高度可為1.5m-2m，閥側(cè)套管6干弧距離為11m左右，換流變壓器油箱1的高度為5.5m-6m時(shí)，可保證閥側(cè)套管均壓罩9對(duì)地面間隙(a值)和閥側(cè)套管均壓罩9對(duì)防火墻間隙(b值)均大于11m。

4)根據(jù)確定的閥側(cè)套管升高座4的高度范圍以及升高座轉(zhuǎn)向裝置5的轉(zhuǎn)向角范圍，在換流變壓器油箱1頂部設(shè)置閥側(cè)套管升高座4以及升高座轉(zhuǎn)向裝置5。

具體的，在油枕支撐結(jié)構(gòu)2下方的換流變壓器油箱1頂部開設(shè)兩接口，兩閥側(cè)套管升高座4底部通過兩接口與換流變壓器油箱1頂部連通，兩閥側(cè)套管升高座4上部分別與兩升高座轉(zhuǎn)向裝置5相連。

5)根據(jù)閥側(cè)套管升高座4、升高座轉(zhuǎn)向裝置5以及網(wǎng)側(cè)套管升高座8的高度確定油枕支撐結(jié)構(gòu)2的高度，將油枕支撐結(jié)構(gòu)2設(shè)置在換流變壓器油箱1頂部，將變壓器油枕3設(shè)置在油枕支撐結(jié)構(gòu)2上。

6)根據(jù)閥側(cè)套管6的總體長(zhǎng)度、重量以及升高座轉(zhuǎn)向裝置5的轉(zhuǎn)向角角度，確定套管斜向支撐桿7在換流變壓器油箱1側(cè)壁的位置及傾斜角度。

上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。