專利名稱：一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體講涉及一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁。
背景技術(shù)：
近年來，我國的工業(yè)產(chǎn)業(yè)化迅速發(fā)展，對輸電項(xiàng)目的效率、質(zhì)量要求也在不斷提高。高壓直流輸電系統(tǒng)因其優(yōu)越的性能發(fā)揮著越來越重要的作用，換流閥作為直流輸電核心設(shè)備，多采用標(biāo)準(zhǔn)化的、經(jīng)典的設(shè)計(jì)。晶閘管不能單獨(dú)作為理想的開關(guān)，為了更好的實(shí)現(xiàn)晶閘管的功能，就需要將晶閘管與其他輔助零部件一起使用，如阻尼電容、阻尼電阻、晶閘管觸發(fā)和檢測印制板、非線形電抗器、直流分壓電阻和組件均壓電容。為了實(shí)現(xiàn)換流閥高電壓的要求，單閥由多個(gè)晶閘管串聯(lián)，為了滿足不同工程的不同技術(shù)要求，換流閥采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的最好途徑。為了滿足靜態(tài)及動態(tài)機(jī)械應(yīng)力的要求，換流閥模塊常通過標(biāo)注絕緣子、鉸鏈柔性連接，懸吊于閥廳。晶閘管及其輔助設(shè)備元器件均固定于絕緣槽梁上組成換流閥模塊。目前，我國用于承載高壓直流換流閥的絕緣槽梁多采用矩形截面設(shè)計(jì)，矩形截面設(shè)計(jì)存在以下兩個(gè)問題1)在垂直于板材平面的方向上，抗彎性能差，要達(dá)到換流閥模塊所需要的承載性能，需要很厚的板材(槽梁只需要8mm厚度)，導(dǎo)致材料浪費(fèi)和重量增加；2)在強(qiáng)電場的環(huán)境下工作，矩型截面尖端放電現(xiàn)象不能避免，抗電老化性能不佳。換流閥為電力系統(tǒng)的重要裝備，其設(shè)計(jì)工作年限通常為30年，因此，為了滿足換流閥的工作年限，絕緣槽梁的使用壽命應(yīng)最大限度的增加至30年。目前，用于制作承載高壓直流換流閥的絕緣槽梁的絕緣材料多為層壓板材結(jié)構(gòu)，槽梁工作的最高環(huán)境溫度為 60°C，最大相對濕度為0. 2%，在長期承受換流閥模塊的交直流高壓和沖擊高電壓的使用環(huán)境下，層壓板材的使用壽命不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于承載高壓直流用換流閥的U型絕緣槽梁，所述槽梁截面型狀通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)得出，為U型截面，該U型絕緣槽梁有重量輕、 剛度高、安裝、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，U型截面的圓弧有效避免了尖端放電，在長期承受換流閥模塊的交直流高壓和沖擊高電壓下使用，具備良好的抗電老化性能，使用壽命顯著提高；制備槽梁所用材料為環(huán)氧玻璃布層壓板，該材料有優(yōu)良的機(jī)械性能和電氣性能。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其改進(jìn)之處在于所述絕緣梁橫截面為U型， 所述U型橫截面的任一直臂面的高度H和所述U型橫截面的兩直臂面間距D的比例為 1.5-2.5 1，所述U型橫截面的U型截面厚度D'為8 士0.1mm;與所述絕緣梁軸向平行設(shè)置有工字肋梁；所述工字肋梁由上翼緣和下翼緣以及垂直于所述上翼緣和所述下翼緣的腹板組成；所述上翼緣和下翼緣設(shè)置于所述U型橫截面的內(nèi)表面。
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本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)方案為所述U型橫截面的任一直臂面與底面的圓角內(nèi)徑為 Rl 為 IOmm士0. 2mm。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述上翼緣和下翼緣的外邊緣在沿絕緣梁軸向與所述U型橫截面的兩個(gè)直臂面的端面相平齊。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為u型橫截面的底面上設(shè)置有安裝孔，所述腹板上設(shè)置有貫穿孔，所述絕緣梁底面上的安裝孔與所述腹板上的貫穿孔同軸心。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述絕緣梁的軸向長L為1000mm-5000mm。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述絕緣梁的材料為環(huán)氧玻璃布層壓板。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述環(huán)氧玻璃布層壓板的性能指標(biāo)為抗彎強(qiáng)度 > 400Mpa，抗彎模量> 19Gmpa，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度> 110°C，吸水率< 0. 25%，體積電阻率> 1(^乂*0!1，表面電阻率> 1(^乂，耐電強(qiáng)度> 2kV/mm。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述環(huán)氧玻璃布層壓板通過模壓工藝制備成所述絕緣梁，所述環(huán)氧玻璃布層壓板采用整體鋼模高壓成型。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果如下1)重量輕所述槽梁截面為U型，可以有效的減輕槽梁的重量，與矩形截面槽梁相比，U型截面槽梁的重量僅為0. 52，節(jié)約材料，降低成本。2)電氣性能優(yōu)異在強(qiáng)電場工作環(huán)境下，U型截面槽梁的圓弧可以有效避免尖端放電，在長期承受換流閥模塊的交直流高壓和沖擊高電壓下使用，具備良好的抗電老化性能；3)機(jī)械性能優(yōu)異由于優(yōu)化的H D = 1. 5-2. 5 1比例設(shè)計(jì)，使得U型截面槽梁抗彎剛度優(yōu)于矩形截面槽梁，采用環(huán)氧玻璃布層壓板制備的U型截面槽梁和采用環(huán)氧玻璃布層壓板制備的矩形截面槽梁在相同的彎曲實(shí)驗(yàn)條件下，變形量僅為矩型截面槽梁變形量的1/3，工字肋梁的設(shè)置提高了絕緣梁的抗彎曲強(qiáng)度。4)安裝使用方便U型截面槽梁為晶閘管及其輔助設(shè)備元器件提供了更多的安裝平面，便于元器件的固定安裝。5)使用壽命長本發(fā)明所述U型絕緣槽梁由于采用了 U型截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，槽梁的制備材料為 FR-5，其機(jī)械性能和電氣性能均顯著提供，槽梁的使用壽命延長。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是U型截面絕緣梁主視圖；圖2是U型截面絕緣梁俯視圖；圖3是U型截面絕緣梁右視圖；
圖4是U型截面絕緣梁左視圖；
圖5是U型截面絕緣梁后視圖6是絕緣梁彎曲試驗(yàn)受力示意圖；圖7是彎曲試驗(yàn)U型截面尺寸圖；圖8是彎曲試驗(yàn)矩形截面尺寸圖；圖9是絕緣梁A-A截面示意圖；圖10是工字肋梁尺寸圖；附圖標(biāo)記I-U型橫截面，2-工字肋梁，3-上翼緣，4-腹板，5_下翼緣；L-絕緣梁軸向長度，H-U型橫截面直臂面高度，D-U型橫截面兩直臂面間距，D ‘ -U 型橫截面寬度，Rl-U型截面圓弧內(nèi)徑。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。實(shí)施例1 環(huán)氧玻璃布層壓板本發(fā)明采用環(huán)氧玻璃布層壓板，型號為EPGC204，每項(xiàng)性能測試試驗(yàn)均取5組相同的實(shí)驗(yàn)樣品，測試結(jié)果取5組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度采用差示掃描量熱分析法(DSC)測定環(huán)氧玻璃布層壓板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg ；抗彎模量按照GB/T 1936. 2-2009的測試方法測定環(huán)氧玻璃布層壓板的抗彎模量；抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度為平行環(huán)氧玻璃布層壓板層向的拉伸強(qiáng)度；表面電阻率和體積電阻率均按照GB1410-89中的測試方法測定環(huán)氧玻璃布層壓板的表面電阻率和體積電阻率；且環(huán)氧玻璃布層壓板垂直層向介電強(qiáng)度彡14kV/mm。
權(quán)利要求
1.一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于所述絕緣梁橫截面為U型，所述U 型橫截面(1)的任一直臂面的高度H和所述U型橫截面(1)的兩直臂面間距D的比例為 1.5-2.5 1，所述U型橫截面(1)的U型截面厚度D'為8 士0. Imm;與所述絕緣梁軸向平行設(shè)置有工字肋梁O)；所述工字肋梁O)由上翼緣C3)和下翼緣(5)以及垂直于所述上翼緣⑶和所述下翼緣(5)的腹板⑷組成；所述上翼緣(3)和下翼緣(5)設(shè)置于所述U 型橫截面(1)的內(nèi)表面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于所述U型橫截面(1)的任一直臂面與底面的圓角內(nèi)徑為Rl為IOmm士0. 2mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于所述上翼緣 (3)和下翼緣(5)的外邊緣在沿絕緣梁軸向與所述U型橫截面(1)的兩個(gè)直臂面的端面相平齊。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于U型橫截面 (1)的底面上設(shè)置有安裝孔，所述腹板(4)上設(shè)置有貫穿孔，所述絕緣梁底面上的安裝孔與所述腹板(4)上的貫穿孔同軸心。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于所述絕緣梁的軸向長 L 為 1000mm-5000mm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于所述絕緣梁的材料為環(huán)氧玻璃布層壓板。
7.如權(quán)利要求5所述的一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于所述環(huán)氧玻璃布層壓板的性能指標(biāo)為抗彎強(qiáng)度> 400Mpa，抗彎模量> 19Gmpa，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度> 110°C， 吸水率< 0. 25%，體積電阻率> 10140*(^，表面電阻率> 1(^40，耐電強(qiáng)度> 2kV/mm。
8.如權(quán)利要求5所述的一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，其特征在于所述環(huán)氧玻璃布層壓板通過模壓工藝制備成所述絕緣梁，所述環(huán)氧玻璃布層壓板采用整體鋼模高壓成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高壓直流換流閥的絕緣梁，該絕緣梁截面為U型，U型截面絕緣梁可以有效的避免尖端放電，在相同載荷作用下，U型絕緣梁的變形量僅為矩形絕緣梁變形量的1/3，同等長度的U型截面絕緣梁的局放起始電壓為矩形截面絕緣梁局放起始電壓的2-4倍，U型截面設(shè)計(jì)減輕了絕緣梁的重量。本發(fā)明所述的U型絕緣梁的剛度、電氣性能明顯優(yōu)于矩形截面絕緣梁，重量輕，抗電老化性能優(yōu)異，使用壽命長。
文檔編號H02M1/00GK102185464SQ20111007603
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者屈海濤, 張文亮, 李志麒, 欒洪洲 申請人:中國電力科學(xué)研究院