一種分體框架式換流閥功率單元結構

中國南方電網超高壓輸電公司天生橋局、夢網榮信科技集團股份有限公司的研究人員岑韜、滕海， 在2017年第7期《電氣技術》雜誌上撰文， 介紹了一種換流閥功率單元框架結構， 即分體框架結構。 與整體框架結構進行比較闡述了分體框架結構的優勢。

換流閥是直流輸電工程的核心設備。 高壓直流換流閥一般為塔式結構， 即將若干組功率單元安裝到閥段框架中組成閥段單元， 閥段單元逐層疊放通過高壓絕緣子連接成閥塔， 若干組閥塔通過母排連接組成龐大的換流閥結構。

由於電壓很高， 一般情況下閥段單元會疊放若干層，

且底層閥段單元距離地面高度也很高。 當需要維護功率單元時， 高空操作勢必會給操作者帶來難度， 因此功率單元維護的便捷性非常重要。

1簡介

分體框架式換流閥功率單元結構， 是將功率單元中故障率相對較高的零部件設計成整體模組化結構， 形成分體單元。 在維護功率單元時只需將分體單元從閥段中拉出即可實現快速更換。

2作用機理

一般情況下功率單元由電容器、閥串單元、控制箱及接觸器組成， 其中電容器故障率相對較低， 而閥串單元、控制箱、接觸器故障率相對較高。

傳統的柔性高壓直流輸電換流閥功率單元採用整體框架設計， 即將電容器、閥串單元、控制箱及接觸器分別安裝到整體框架中，

再將閥串單元與控制箱之間有電氣連接的部位通過相應的導線連接起來。

由於功率單元之間的空間較小， 且功率單元內部器件佈置比較緊湊， 當閥串單元、控制箱或接觸器出現故障需要維護時， 在高空閥塔上把功率單元中的閥串單元、控制箱或接觸器拆下來更換是無法實現的。 因此一般情況下都是將故障功率單元整體拆下， 然後用新的功率單元進行整體更換。 由於功率單元中電容器自重很重， 如果跟隨功率單元一同更換， 勢必會給維護帶來不便。

功率單元分體框架結構打破了傳統設計理念， 將故障率相對較高的閥串單元、控制箱、接觸器安裝到單獨的框架上， 將相互電氣導線連接完整，

形成獨立的功能模組， 即分體單元。 這樣功率單元由四部分結構轉換成兩部分結構， 即電容器和分體單元。 如圖1所示。

圖1 功率單元結構示意圖

下面簡述一下電容器和分體單元的維護過程：

2.1 電容器的維護

由於電容器的故障率較低， 電容器採用固定式連接，

即通過螺栓將電容器固定在功率單元框架上。 當電容器出現故障時， 將功率單元整體拆下進行更換。

2.2分體單元的維護

功率單元下框架的上方設有滑道， 分體單元上方設有把手， 分體單元可以通過滑道推入功率單元中與電容器對接。 在閥串單元、控制箱或接觸器出現故障時， 將電容器與分體單元的對接點斷開， 即可以將分體單元從功率單元中拉出， 可以實現快速更換。

3歸納分析

與傳統的整體框架相比， 分體框架設計具有以下幾大優勢：

1）閥串單元、控制箱及接觸器採用分體式設計， 可通過把手拉出功率單元單獨維護， 操作簡單， 省時省力， 提高了功率單元的可維護性。

2）維護閥串單元、控制箱及接觸器時無需將電容器一同拆卸，

提高了電容器使用週期， 降低了維護成本。

3）自重大、故障率低的電容器可固定不動， 減少了維護工作量， 降低了勞動強度。

4結論

分體框架式換流閥功率單元結構在一定程度上提高了功率單元的維護效率， 降低了維護成本。 建議有關技術單位， 進一步開展調查研究工作， 將分體框架式換流閥功率單元結構組織推廣。