[发明专利]阀厅阀组避雷器的快速检测方法及结构

说明书

技术领域

本发明涉及高压输电领域，尤其是一种阀厅阀组避雷器的快速检测方法及结构。

背景技术

500kV高压直流输电系统中，换流站阀厅内部使用的阀厅阀组避雷器是防止操作过电压和雷电引起的雷电过电压对阀厅设备造成危害的主要元件。阀厅阀组避雷器作为直流阀厅内部的主设备需进行定期的预试和检测，但由于目前该类型设备拆卸难度较大、工作周期较长，导致各个直流站点对阀厅阀组避雷器的预防性试验工作一直没有开展，设备存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是：提供一种阀厅阀组避雷器的快速检测方法及结构，它能极大的降低阀厅阀组避雷器的拆卸难度，缩短工作周期，方便快速的对阀厅阀组避雷器进行定期的预试和检测，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：阀厅阀组避雷器的快速检测方法，将直流阀厅的避雷器分拆出来单独挂串在直流阀厅外，并保证直流阀厅与避雷器的连接；用相同长度复合绝缘子代替避雷器安装在直流阀厅内，使原阀组避雷器上下端连接的阀片、管母及相连接的全部阀组设备均连接至复合绝缘子上；定期将单独挂串的避雷器拆卸下来进行预试和检测，从而达到减少避雷器拆卸的工作周期、实现避雷器的快速检测的目的。

阀厅阀组避雷器的悬挂结构，包括直流阀厅，避雷器，阀厅悬挂横梁，避雷器处于直流阀厅外，避雷器的顶部固定在阀厅悬挂横梁上、其底部固定在直流阀厅外侧的横管母上，在直流阀厅上设有复合绝缘子，直流阀厅的阀片、管母及相连接的全部阀组设备均连接到复合绝缘子上；直流阀厅的避雷器接口屏通过光纤与避雷器连接。

在避雷器及复合绝缘子的连接接头上设有均压环。

避雷器通过工字钢抱夹固定在阀厅悬挂横梁上。工字钢抱夹能确保避雷器悬挂的快速、可靠。

由于目前使用的阀组避雷器的悬挂方式在拆卸试验中极为不便，因此要在不影响设备正常运行的前提下设计出新的拆卸试验或悬挂方式。但是，在改进悬挂方式后需要考虑是否会导致避雷器、绝缘子及相邻组件电场分布不均；直流阀厅的换流阀是否还在避雷器的保护范围内；避雷器及绝缘子使用的均压环、金具、吊带会不会出现放电现象；改变避雷器的位置后，由于阀厅悬挂横梁力学的变化，阀厅悬挂横梁的承受能力是不是在可接受范围内；避雷器位置改变后对测量光纤的影响。

为了保证本发明的实施效果，必须考虑以上因素，因此需要进行相应的测试：

1、换流阀、避雷器、绝缘子电场分布计算

根据初步设计方案，在换流阀变换阀组避雷器和相关悬挂绝缘子的位置后，电场分布情况将会发生变化。为了确保避雷器等设备处在一个合适的位置，需要对避雷器位置变化后的电场进行仿真，确保空间各处电场强度合理。仿真软件采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真计算软件并且进行了电场仿真模型构建，建立了数学几何模型，并赋予电场源和电场边界条件进行计算。

由于换流阀结构及其复杂，仿真时需要进行合理的简化，从而以较小的计算代价获得合理的结果。换流阀主体由许多硅模块构成一个长方体，上下层的硅模块之间存在空气距离，为D1=1.24 m，由于一个硅模块的高度D2=0.5 m，D1比D2大一倍多，因此换流阀对电场分布特别是各避雷器、绝缘子表面电场影响不大，而此处仿真主要目的在于测试绝缘子、避雷器表面电场分布，因此在仿真时将换流阀予以忽略。对于绝缘子、避雷器表面电场，连接用的管母线有较大影响，予以考虑。避雷器表面的绝缘护套带有棱槽，由于棱槽过于密集，在现有计算机条件下计算存在困难，考虑到棱槽密集之后表面电场与表面为光滑柱体情况下电场相近，因此画避雷器时将外部瓷套其处理为光滑柱体。在comsol中绘制阀避雷器、绝缘子模型如图2及图3所示；四只阀避雷器的编号如图4中所示，位置变换后阀避雷器的编号与图5相同；通过仿真得到绝缘子、避雷器位置调整前后的空间电场和表面电场。通过对比各组避雷器位置调整前后的电场分布，得出以下结论:

（1）避雷器变化位置之后跟变化位置之前相比，在靠绝缘子一侧，避雷器头部附近电场强度的分布变得更均匀，可能是由于绝缘子均压环阀避雷器均压环之间的相互屏蔽作用。在另一侧，避雷器头部附近电场强度与位置变化之间相近。

（2）在避雷器靠换流阀一侧，其位置变化前后电场分布相近，因此可知避雷器与换流阀距离一定时，其位置调整对其与换流阀之间的运行状态不产生影响。

（3）沿避雷器表面和绝缘子表面，空间电场分布较为不均匀，对设备运行不利，需要进行优化。

2、换流阀避雷器保护范围分析