一種基于電壓源變流器的柔性直流輸電換流閥閥塔的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于電壓源變流器的柔性直流輸電換流閥閥塔，采用立式結(jié)構(gòu)，整體支撐于地面；該閥塔包括至少一個閥層，每個所述閥層上下排列，配置獨立的配水管路；每個所述閥層中包括至少一個閥段，所述每個閥層中的所述閥段一字排列，所述每個閥段中包括若干個柔性直流輸電變流器用來完成電壓轉(zhuǎn)換，該閥塔中的所有所述變流器串聯(lián)。換流閥閥塔，結(jié)構(gòu)緊湊，電氣性能及機械性能強，運行穩(wěn)定性好。
【專利說明】一種基于電壓源變流器的柔性直流輸電換流閥閥塔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于電壓源變流器的柔性直流輸電換流閥閥塔。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的增長及人民生活水平的不斷提高，我國對電能的需求越來越高，而我國能源及電力儲備分布不均，因此如何高效解決電力資源輸送問題是目前電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】的一大熱點和難點。目前最常用的是交流輸電技術(shù)，但由于存在導線的電阻損耗及交流感抗的損耗，當線路過長時，輸送的電能就會全部消耗在輸電線路上，因此交流輸電不能做太遠距離輸電，大力研究、發(fā)展直流輸電技術(shù)已成為必須。
[0003]直流輸電技術(shù)常用的是晶閘管換流閥，閥塔一般常用懸吊式或立式結(jié)構(gòu)。懸吊式閥塔整體采用了柔性連接方式，主要為懸吊絕緣子與旋轉(zhuǎn)鉸接連接，閥層之間存在相對晃動現(xiàn)象，且由于懸吊絕緣子只能承受縱向拉力，無法承受剪切力，因此存在水平方向的自由度，因此閥塔整體運行穩(wěn)定性及抗震能力下降。立式結(jié)構(gòu)換流閥閥塔在大功率高壓直流輸電中應(yīng)用時，閥塔整體組件需大大增加，但結(jié)構(gòu)有所限制，存在諸多設(shè)計困難，同時對換流閥閥廳結(jié)構(gòu)要求大大提高，現(xiàn)場安裝實施也較為不便。同時，該類型的閥塔，需對不同的閥層采取整體屏蔽措施，一定程度上將影響閥塔的散熱效果，設(shè)計中，電氣性能、機械性能等很難同時滿足，且結(jié)構(gòu)過于緊湊，給安裝及檢修工作帶來了諸多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述常規(guī)晶閘管換流閥的不足之處，本發(fā)明提供了一種電壓源變流器的柔性直流輸電換流閥閥塔。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于電壓源變流器的柔性直流輸電換流閥閥塔，該閥塔采用立式結(jié)構(gòu)，整體支撐于地面；閥塔包括至少一個閥層，每個所述閥層上下排列，配置獨立的配水管路；每個所述閥層中包括至少一個閥段，所述每個閥層中的所述閥段一字排列，所述每個閥段中包括若干個柔性直流輸電變流器用來完成電壓轉(zhuǎn)換，所述閥塔中的所有所述變流器串聯(lián)。
[0007]進一步地，該閥塔還包括電能傳輸系統(tǒng)，用于將交流電送入所述閥塔的每個所述換流器，并將所述每個變流器轉(zhuǎn)換后的直流電送出所述閥塔。
[0008]進一步地，電能傳輸系統(tǒng)包括:管母線或軟導線、所述管母線或軟導線上的交流進線端、直流出線端；所述管母線或軟導線定位在所述閥段的框架上，根據(jù)所述閥層逐層安裝；交流電由所述交流進線端輸入，由下而上，逐一串聯(lián)各個所述變流器后由所述直流出線端輸出，或?qū)⒃摻涣鬟M線端與該直流出線端位置互換，采用由上而下的布置方式。
[0009]進一步地，該閥塔還包括配水管路，用于散熱，包括閥段水管、支路水管、主水管；所述閥段水管上開設(shè)出水支路，通過所述支路水管連接至所述變流器的散熱元件；配水時由下而上，經(jīng)所述主水管分配至所述各閥層的所述閥段水管內(nèi)，形成循環(huán)；所述主水管根據(jù)設(shè)計電壓等級采用S形或一字形結(jié)構(gòu)，與所述閥段水管采用法蘭連接，端面密封；同閥層不同閥段的水管間采用法蘭或由任接頭連接，端面密封或“O”形密封圈密封。
[0010]進一步地，該閥塔還包括信號傳輸系統(tǒng)，用于傳輸控制信號，包括信號傳輸槽與信號傳輸線；所述閥塔兩側(cè)布置所述信號傳輸槽；所述閥層間的信號傳輸線槽分別布置在絕緣支架上；所述信號傳輸線由下而上敷設(shè)，經(jīng)所述信號傳輸槽分配至各所述閥層閥段內(nèi)。
[0011]進一步地，所述配水管路和/或所述信號傳輸槽，采用工程塑料；配水主管路和/或所述信號傳輸槽采用S形或一字型結(jié)構(gòu)。
[0012]進一步地，該閥塔還包括屏蔽罩，通過安裝支架及螺栓固定在不同所述閥段兩端和/或所述閥段之間。
[0013]進一步地，所述的變流器是多電平變流器、混合多電平變流器，或者兩電平級聯(lián)型變流器等電壓源型變流器。
[0014]進一步地，閥塔整體通過支撐絕緣子支撐于地面；相鄰所述閥層之間支撐絕緣子相連，外部通過斜拉絕緣子相連；所述閥段之間，使用斜拉絕緣子相連。
[0015]進一步地，該閥段底部還包括絕緣橫梁，與閥段框架相連，所述變流器通過導軌安裝在所述絕緣橫梁之上。
[0016]本發(fā)明所提供的閥塔，結(jié)構(gòu)更為靈活，方便運輸及工程現(xiàn)場裝配，同時方便不同容量的實施；電氣性能較為穩(wěn)定；有效提高了換流閥的電氣及機械性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明閥塔的前視示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明閥塔的右視圖。
[0019]圖3為本發(fā)明閥塔的后視簡化示意圖。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明所提供的閥塔采用立式結(jié)構(gòu)，整體支撐于地面，包括至少一個閥層，每個所述閥層上下排列，配置獨立的配水管路，每個所述閥層中包括至少一個閥段，所述每個閥層中的所述閥段一字排列，所述閥塔中的每個閥段中包括若干個柔性直流輸電變流器用來完成電壓轉(zhuǎn)換，所述閥塔中的所有所述變流器串聯(lián)。閥塔中的閥層、閥段及變流器個數(shù)可根據(jù)不同的設(shè)計容量確定。
[0021]該閥塔還包括電傳輸系統(tǒng)，用于將交流電送入所述閥塔的每個所述變流器，并將所述每個變流器轉(zhuǎn)換后的直流電送出該閥塔。主要包括管母線或軟導線、所述管母線或軟導線上的交流進線端、直流出線端。管母線或軟導線定位在所述閥段的框架上，根據(jù)所述閥層的數(shù)量逐層安裝；交流電由所述交流進線端輸入，由下而上，逐一串聯(lián)各個所述變流器后由所述直流出線端輸出。
[0022]閥段底部還可以包括絕緣橫梁，與閥段框架相連，所述變流器通過導軌安裝在所述絕緣橫梁之上。
[0023]該閥塔還包括配水管路，用于散熱。主要包括閥段水管、支路水管、主水管；所述閥段水管上開設(shè)出水支路，通過所述支路水管連接至所述變流器的散熱元件；配水時由下而上，經(jīng)所述主水管分配至所述各閥層的所述閥段水管內(nèi)，形成循環(huán)；該主水管根據(jù)設(shè)計電壓等級采用S形或一字形結(jié)構(gòu)，與所述閥段水管采用法蘭連接，端面密封；同閥層不同閥段的水管間采用法蘭或由任接頭連接，端面密封或“O”形密封圈密封。
[0024]該閥塔，還包括信號傳輸系統(tǒng)，用于傳輸控制信號。主要包括信號傳輸槽與信號傳輸線；所述閥塔兩側(cè)布置所述信號傳輸槽；所述閥層間的信號傳輸線槽分別布置在絕緣支架上；所述信號傳輸線由下而上敷設(shè)，經(jīng)所述信號傳輸槽分配至各所述閥層閥段內(nèi)。
[0025]該閥塔的配水管路和/或所述信號傳輸槽，采用工程塑料；配水主管路和/或所述信號傳輸槽采用S形或一字型結(jié)構(gòu)。
[0026]該閥塔還可以包括屏蔽罩，通過安裝支架及螺栓固定在不同所述閥段兩端和/或所述閥段之間。當設(shè)計電壓相對較低時，屏蔽罩可省去。
[0027]閥塔中的變流器是多電平變流器、混合多電平變流器，或者兩電平級聯(lián)型變流器等電壓源型變流器。
[0028]閥塔整體通過支撐絕緣子支撐于地面；相鄰所述閥層之間支撐絕緣子相連，外部通過斜拉絕緣子相連；所述閥段之間，使用斜拉絕緣子相連。
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。如圖1-3所示，圖中:1.閥層；2.屏蔽罩；
3.支柱絕緣子一 ；4.閥段；5.閥段水管；6.支路水管；7.閥段信號傳輸線槽；8.閥段框架；
9.變流器；10.連接銅排；11.安裝導軌；12.絕緣支架；13.絕緣橫梁；14.斜拉絕緣子；15.閥層間信號傳輸線槽；16.支柱絕緣子二 ；17.配水管路；18.主水管；19.信號傳輸主線槽；20.管母線(或軟導線)；21.支柱絕緣子三；22.交流進線端；23.直流出線端。
[0030]本發(fā)明提出的換流閥閥塔主要包括至少一個閥層、電傳輸系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、配水系統(tǒng)及起到連接作用的支架系統(tǒng)。
[0031]該閥塔采用立式結(jié)構(gòu)，閥塔整體通過支撐絕緣子支撐于地面，上下間隔布置閥層，相鄰閥層間通過支撐絕緣子相連結(jié)構(gòu)，外部通過斜拉絕緣子相連，配水管路及信號傳輸線槽分別布于閥塔左右兩端，由下而上逐一分配至各閥層，采用電壓源型變流器，分布在不同閥層的不同閥段，交流輸入與經(jīng)變流器轉(zhuǎn)化后的直流輸出均通過管母線或軟導線完成。
[0032]其中每個閥層包括多個閥段(4)。優(yōu)先地，采用三個以上的閥段，同層閥段按一字排開形式布置。閥段通過連接銅排連接末端變流器與相鄰閥段的第一個變流器，成串聯(lián)形式。閥層之間通過支柱絕緣子一(3)連接，采用螺栓緊固。
[0033]每個閥段中，有若干個變流器(9)用來完成電壓轉(zhuǎn)換。在每個閥段中，主要包括閥段水管(5)，閥段信號傳輸線槽(7)，閥段框架(8)，若干個變流器(9)，連接銅排(10)，絕緣支架12。還可以包括安裝導軌(11)和絕緣橫梁(13)。所述的變流器可選用多電平變流器、混合多電平變流器、兩電平級聯(lián)型變流器等。其中，連接銅排用來連接變流器，形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)閥段框架上安裝絕緣支架，采用螺栓緊固形式。閥段水管、閥層間傳輸線槽分別布置在絕緣支架上。閥段信號傳輸線槽7底部開設(shè)安裝孔，利用螺栓緊固定位。根據(jù)實際設(shè)計需求個數(shù)，閥段水管上開設(shè)相應(yīng)個數(shù)的出水支路，通過支路水管連接至變流器散熱元件。
[0034]另外，閥段還可以包括絕緣橫梁，采用螺栓與閥段框架左右相連，所述的變流器可以通過導軌安裝在閥段底部絕緣橫梁之上。專用的安裝導軌使得變流器靈活、可拆卸，安裝簡易，運行穩(wěn)定可靠。該絕緣橫梁材質(zhì)可以為環(huán)氧材料。
[0035]電傳輸系統(tǒng)主要包括管母線(或軟導線)(20)、管母線(或軟導線)上的交流進線端
(22)、直流出線端(23)。管母線(或軟導線)通過支柱絕緣子三(21)定位在閥段框架(8)上，根據(jù)閥層數(shù)量逐層安裝，換流閥交直流轉(zhuǎn)換，由管母線(或軟導線)上的交流進線端輸入，由下而上，逐一經(jīng)過各閥段變流器(9)及各管母線(或軟導線)后由直流出線端輸出。交流進線段22與直流出線端23位置可互換。交流進線經(jīng)底部或頂部管母線(或軟導線)接入后，依次串聯(lián)閥層各個變流器及上一層管母線(或軟導線)，直至閥塔最上層閥組的最后一個變流器后與直流出線相連。
[0036]信號傳輸系統(tǒng)主要包括:信號傳輸線、信號傳輸主線槽(19)、閥層間信號傳輸槽
(15)、閥段信號傳輸線槽(7)。閥間信號傳輸線槽布置在換流閥閥塔兩側(cè)。閥段信號傳輸線槽(7)底部開設(shè)安裝孔，利用螺栓緊固定位。閥層間信號傳輸線槽(15)分別布置在絕緣支架(12)上。信號傳輸線由下而上敷設(shè)，經(jīng)信號傳輸主線槽分配至各閥層閥段信號傳輸線槽。信號傳輸線槽優(yōu)選采用機械性能強、阻燃等級高、電氣性能優(yōu)良的工程塑料。
[0037]配水系統(tǒng)主要包括:閥段水管(5)、支路水管(6)、配水管路(17)、主水管(18)。根據(jù)實際設(shè)計需求個數(shù)，閥段水管上開設(shè)相應(yīng)個數(shù)的出水支路，通過支路水管連接至變流器散熱元件。配水由下而上，經(jīng)主水管分配至各閥層閥段水管內(nèi)，形成循環(huán)。主水管根據(jù)設(shè)計電壓等級采用S形或一字形結(jié)構(gòu)，與閥段水管采用法蘭連接，端面密封。同層不同閥段的水管間采用法蘭或由任接頭連接，端面密封或“O”形密封圈密封。優(yōu)先采用由任接頭連接，提高接觸端面的密封性。配水管路優(yōu)選采用機械性能強、阻燃等級高、電氣性能優(yōu)良的工程塑料，配水主管路與信號傳輸主線槽采用S形或一字型結(jié)構(gòu)，在高電壓等級時建議采用S形結(jié)構(gòu)。
[0038]起到連接作用的支架系統(tǒng)包括前面所述的各類框架、支架、支柱、橫梁、連接銅排、斜拉絕緣子等。例如閥層與支柱絕緣子二 16連接后采用螺栓緊固支撐與閥廳地面。換流閥閥層之間，閥段之間，均采用斜拉絕緣子(14)相連，增強其機械性能與電氣性能。
[0039]另外對于本發(fā)明的閥塔，當設(shè)計電壓較高時，還可以包括屏蔽罩(2)。屏蔽罩通過安裝支架及螺栓固定在不同閥段兩端及閥段之間，保證換流閥運行中無尖端放電現(xiàn)象，設(shè)計電壓相對較低時，屏蔽罩可省去。
[0040]以上顯示僅描述了本發(fā)明的主要特征和發(fā)明點。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制。在不脫離發(fā)明點和保護范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化，這些變化和改進都將落入本發(fā)明要求保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電壓源變流器的柔性直流輸電換流閥閥塔，其特征在于，所述閥塔采用立式結(jié)構(gòu)，整體支撐于地面；所述閥塔包括至少一個閥層，每個所述閥層上下排列，配置獨立的配水管路；每個所述閥層中包括至少一個閥段，所述每個閥層中的所述閥段一字排列，所述每個閥段中包括若干個柔性直流輸電變流器用來完成電壓轉(zhuǎn)換，所述閥塔中的所有所述變流器串聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的閥塔，其特征在于，還包括電能傳輸系統(tǒng)，用于將交流電送入所述閥塔的每個所述變流器，并將所述每個變流器轉(zhuǎn)換后的直流電送出所述閥塔。
3.如權(quán)利要求2所述的閥塔，其特征在于，所述電能傳輸系統(tǒng)包括:管母線或軟導線、所述管母線或軟導線上的交流進線端、直流出線端；所述管母線或軟導線定位在所述閥段的框架上，根據(jù)所述閥層逐層安裝；交流電由所述交流進線端輸入，由下而上，逐一串聯(lián)各個所述變流器后由所述直流出線端輸出；或者，將所述交流進線端與所述直流出線端位置互換，采用由上而下的布置方式。
4.如權(quán)利要求1所述的閥塔，其特征在于，所述的配水管路，用于散熱，包括閥段水管、支路水管、主水管；所述閥段水管上開設(shè)出水支路，通過所述支路水管連接至所述變流器的散熱元件；配水時由下而上，經(jīng)所述主水管分配至所述各閥層的所述閥段水管內(nèi)，形成循環(huán)；所述主水管根據(jù)設(shè)計電壓等級采用S形或一字形結(jié)構(gòu)，與所述閥段水管采用法蘭連接，端面密封；同閥層不同閥段的水管間采用法蘭或由任接頭連接，端面密封或“O”形密封圈密封。
5.如權(quán)利要求4所述的閥塔，其特征在于，還包括信號傳輸系統(tǒng)，用于傳輸控制信號，包括信號傳輸槽與信號傳輸線；所述閥塔兩側(cè)布置所述信號傳輸槽；所述閥層間的信號傳輸線槽分別布置在絕緣支架上；所述信號傳輸線由下而上敷設(shè)，經(jīng)所述信號傳輸槽分配至各所述閥層閥段內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的閥塔，其特征在于，所述配水管路和/或所述信號傳輸槽，采用工程塑料；配水主管路和/或所述信號傳輸槽據(jù)設(shè)計電壓等級采用S形或一字型結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的閥塔，其特征在于，還包括屏蔽罩，通過安裝支架及螺栓固定在不同所述閥段兩端和/或所述閥段之間。
8.如權(quán)利要求1所述的閥塔，其特征在于，所述的變流器是多電平變流器、混合多電平變流器，或者兩電平級聯(lián)型變流器。
9.如權(quán)利要求1所述的閥塔，其特征在于，所述閥塔整體通過支撐絕緣子支撐于地面；相鄰所述閥層之間支撐絕緣子相連，外部通過斜拉絕緣子相連；所述閥段之間，使用斜拉絕緣子相連。
10.如權(quán)利要求1所述的閥塔，其特征在于，所述閥段底部還包括絕緣橫梁，與閥段框架相連，所述變流器通過導軌安裝在所述絕緣橫梁之上。
【文檔編號】H05K7/20GK203645559SQ201420000785
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】張廣泰, 吳繼平, 顧斌, 惲強龍, 謝曄源, 潘淳, 高彪 申請人:常州博瑞電力自動化設(shè)備有限公司, 南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司