直流換流站平波電抗器的設(shè)計(jì)及安裝測試探究

李俊洲

摘 要：隨著我國特高壓電力工程的大力發(fā)展，高壓直流供電系統(tǒng)因其無感抗、無容抗、可精確控制電能等級和方向等優(yōu)勢，已逐漸成為運(yùn)距供電的主要方式，其主要由兩個直流換流站和直流配電線路組成。直流換流站作為直流電和交流電得以相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，其主要由直流換流器、換流變壓器、交直流濾波器和平波電抗器等組成。其中，平波電抗器作為連接換流器輸出端口和直流配電線路的關(guān)鍵性裝置，其對于高壓直流供電系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行有著非同一般的意義，因此，本文將對直流換流站平波電抗器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、安裝測試流程進(jìn)行簡要的闡述，以期為相關(guān)人士提供幫助。

關(guān)鍵詞：直流換流站；平波電抗器；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；安裝測試

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.直流換流站平波電抗器設(shè)計(jì)的影響因素

1.1 諧波傳播與直流濾波對平波電抗器設(shè)計(jì)的影響

在高壓直流供電系統(tǒng)中，平波電抗器主要用于降低整流電路內(nèi)電壓和電流的波動程度，進(jìn)而影響諧波在高壓直流供電系統(tǒng)內(nèi)的傳播狀態(tài)，因此，常將平波電抗器看作直流濾波系統(tǒng)內(nèi)至關(guān)重要的一部分。一般情況下，從諧波電流的傳播狀態(tài)、外界干擾因素等方面進(jìn)行考慮，平波電抗器設(shè)計(jì)的越大其優(yōu)勢發(fā)揮的才越充分，但在平波電抗器的設(shè)計(jì)過程中，其還需綜合考慮實(shí)際使用情況、經(jīng)濟(jì)成本等因素對其的影響，也就是要在設(shè)計(jì)、制造成本的投入與功能優(yōu)勢的充分發(fā)揮之間找到一個絕佳的平衡點(diǎn)。

1.2 平波電抗器功能優(yōu)勢對平波電抗器設(shè)計(jì)的影響

一般情況下，平波電抗器在高壓直流供電系統(tǒng)內(nèi)主要可發(fā)揮以下幾種功能優(yōu)勢：可以在最小直流電流水平下正常運(yùn)行；在逆變直流換流站或直流換流站轉(zhuǎn)換電流出現(xiàn)故障時，其可限制閾電流水平以上的直流電流的傳輸；在高壓直流供電系統(tǒng)出現(xiàn)旁路故障時，其可限制閾電流水平以上的直流電流的傳輸；在直流配電線路出現(xiàn)傳輸故障時，其可限制閾電流水平以上的直流電流的傳輸；協(xié)助保護(hù)開關(guān)避免高壓直流供電系統(tǒng)受到直流配電線路對其造成的快速正向沖擊。而上述功能都是在設(shè)計(jì)平波電抗器的電感最小值時應(yīng)綜合考慮的關(guān)鍵因素，比如，平波電抗器的波動電流應(yīng)大于高壓直流供電系統(tǒng)的最小直流電流水平，以此避免出現(xiàn)變壓儀器設(shè)備和平波電抗器產(chǎn)生不連續(xù)電流和過電壓的現(xiàn)象。

1.3 其他影響因素對平波電抗器設(shè)計(jì)的影響

在平波電抗器的設(shè)計(jì)過程中，除了要考慮上述因素對其的影響之外，在設(shè)計(jì)平波電抗器的參數(shù)時，還應(yīng)避免在平波電抗器、直流濾波器內(nèi)的電容器和直流配電線路之間產(chǎn)生臨界諧振，進(jìn)而避免諧波放大等問題的發(fā)生。另外，還要特別注意一定要避免在基頻和二次諧波之間產(chǎn)生諧振，而高壓直流供電系統(tǒng)的諧振頻率則應(yīng)低于直流供電側(cè)的特性諧波頻率，且平波電抗器的參數(shù)設(shè)計(jì)還應(yīng)綜合考慮多種供電系統(tǒng)的多種運(yùn)輸模式。

2.直流換流站平波電抗器的安裝測試流程

2.1 安裝測試的前期準(zhǔn)備

由于平波電抗器具有占地面積大、重量巨大、配件繁多等特點(diǎn)，因此在進(jìn)行平波電抗器的安裝測試時，一定要確保其安裝場地能夠滿足下列要求：

（1）安裝場地應(yīng)能承受大于80噸的力度，且長期放置也不會發(fā)生形變。

（2）安裝場地應(yīng)潔凈且平整，以便于平波電抗器的組裝和安裝，與此同時，在平波電抗器的臨時放置場所還應(yīng)設(shè)置警告欄或警戒線，以此避免外界撞擊對平波電抗器造成的傷害。

（3）將平波電抗器及其配套的零件配件等按順序擺放在特定的位置，以此避免在組裝和安裝過程中出現(xiàn)交叉使用、錯亂使用的現(xiàn)象。

（4）按照安裝場地的實(shí)際情況，對平波電抗器在極1和極2高低側(cè)場所內(nèi)的存放地點(diǎn)進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)置，如圖1所示。

2.2 安裝測試的實(shí)施過程

平波電抗器的安裝工藝流程主要包括以下幾個步驟：

（1）平波電抗器絕緣支架的安裝，其主要包括平波電抗器安裝場地的基礎(chǔ)設(shè)置，其平面度誤差應(yīng)在2mm之內(nèi)；平波電抗器基礎(chǔ)設(shè)置的復(fù)測方法，如常采用全站儀+CAD放樣的方法，對平波電抗器基礎(chǔ)設(shè)置的精確度進(jìn)行檢測；絕緣子底座的安裝。

（2）第一節(jié)復(fù)合絕緣子的安裝，其緊接于絕緣支架的安裝工作之后。

（3）絕緣子第一層拉筋的安裝，為了便于安裝，常在地面之上就將其組裝完畢。

（4）第二節(jié)復(fù)合絕緣子的安裝，其安裝方式與第一節(jié)復(fù)合絕緣子的安裝方式相同。

（5）絕緣子第二層拉筋的安裝，相較于第一層拉筋，該種拉筋可有兩種形式，輻射形拉筋和圓周拉筋，在安裝過程中，應(yīng)注意其安裝特點(diǎn)。

（6）降噪裝置的地面組安裝，平波電抗器的降噪裝置主要由上部消聲器、外部吸聲罩、內(nèi)部吸聲筒、底部筒形吸聲罩、底部柵式消聲器等組成，其組安裝程序可包括兩部分，上部消聲器主體和隔板的組安裝以及平波電抗器本體的地面組安裝。

（7）平波電抗器的主體安裝，其主要包括不銹鋼平臺的安裝、平波電抗器主體的安裝、平波電抗器上部消聲器的安裝、避雷器的安裝、絕緣子均壓環(huán)的安裝等幾個步驟。

（8）低壓側(cè)平波電抗器的安裝，其與高壓側(cè)平波電抗器的安裝步驟基本相同。

2.3 安裝測試的注意事項(xiàng)

在平波電抗器的安裝過程中需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）與起重工作有關(guān)的安裝步驟或程序，如，吊索的夾角應(yīng)小于90°；起吊平波電抗器時，應(yīng)在其上加上用以固定用的溜繩；起吊工作場所不可停留無關(guān)人員，尤其是在起吊設(shè)備的正下方區(qū)域內(nèi)；天氣惡劣或照明程度不足，影響操作人員對指揮信號的辨識時，應(yīng)暫停起吊作業(yè)。

（2）應(yīng)在設(shè)備棱角處輔以軟木板、半圓筒等物，以此避免鋼絲繩與設(shè)備棱角之間的直接接觸。

（3）在平波電抗器的安裝、組裝過程中，其所使用的所有工具器械、零配件等都應(yīng)為合格產(chǎn)品，且應(yīng)出具合格證明。

（4）施工現(xiàn)場所配套的所有防護(hù)設(shè)備也都應(yīng)為防護(hù)性能合格的產(chǎn)品，且應(yīng)出具合格證明。

（5）用于施工人員上下操作的梯子應(yīng)牢固放置，其與地面形成的夾角應(yīng)在60°左右，并嚴(yán)禁兩人同站，以免出現(xiàn)跌落事故。

結(jié)語

近年來，隨著我國電力科學(xué)技術(shù)水平的提升、換流變電站的大力普及和推廣，對變電站內(nèi)高壓儀器設(shè)備的性能也就提出了更高、更新的要求，而平波電抗器作為可抑制整流電路產(chǎn)生的有害波紋的關(guān)鍵性裝置設(shè)備，其可使高壓直流供電系統(tǒng)輸送的電流接近于理想直流，對于高壓直流供電系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，科研人員一定要全面考慮影響平波電抗器設(shè)計(jì)的各項(xiàng)因素，以此設(shè)計(jì)出性能更好、成本更低、適合多種供電系統(tǒng)、多種供電方式的平波電抗器，并嚴(yán)格執(zhí)行其安裝測試流程，以此充分發(fā)揮其功能優(yōu)勢。

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