一种换流阀饱和电抗器金属水管振动磨损的改进设计.pdf
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1、:./.一种换流阀饱和电抗器金属水管振动磨损的改进设计巴秀秀周继红李茂堂张蕙峰张惠婷刘兴珍(国网甘肃省电力公司超高压公司甘肃 兰州)摘 要:大组件技术换流阀饱和电抗器作用十分重要但某些技术路线的饱和电抗器结构复杂、分支水管和分支电缆较多容易出现故障 该文对某电抗器金属水管磨损故障进行了分析并通过与其它技术路线的电抗器的对比认为此电抗器设计存在不合理之处因而造成了电缆和水管产生接触磨损并最终提出电抗器重新布线、减少冗余长度、更换阻尼电阻的解决方案 性能试验和带电运行试验结果表明:改进后的电抗器性能良好能够解决金属水管振动磨损导致的漏水问题关键词:饱和电抗器振动磨损漏水中图分类号:文献标识码:文章
2、编号:()():.:引 言换流阀晶闸管是换流站交流转换成直流的核心部件饱和电抗器(以下简称电抗器)作用是限制晶闸管的涌入电流 在出现冲击电压时它可以限制晶闸管上的电压等级和电压的上升率确保换流阀稳态运行 不同技术路线(主要有、西门子、普瑞、许继、南瑞继保等)换流阀设计使用的电抗器不尽相同但普遍采用水冷却方式 在外形尺寸的设计时需兼顾两点:阀内元件数量要尽可能的少、重量要尽可能轻要易于维护 换流阀运行过程中电抗器线圈电动力及铁芯磁致伸缩所产生的振动会导致阻尼电阻金属水管与其它部位接触磨损进而演变为金属水管破损漏水从而导致阀组迫停或闭锁降低直流输电系统可用率饱和电抗器结构越复杂、分支水管和分支电缆
3、越多越容易出现故障笔者针对某换流站电抗器金属水管渗漏水的典型问题分析换流阀布局、电抗器金属水管连接方式、设备运行工况等提出电抗器设计不合理造成了电缆和水管产生接触型的振动磨损根据故障原因提出了优化金属水管布线方式、减少冗余长度、更换阻尼电阻的解决方案并通过性能试验、带电试运行验证了此方案的可行性 电抗器运行情况.电抗器布局某大组件换流阀使用的电抗器在水管局部采用螺旋包裹带保护将两根距离很近的水管包裹在一起同时使两根水管接触的地方在换流阀运行时保持同步不发生相对位移使两根水管没有接触的地方保持一定的距离在换流阀运行时即使发生相对位移也不会互相摩擦或碰撞 运行年限较长的工程多采用此类电抗器典型的电
4、抗器布局如图 所示图 电抗器布局情况机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)电力与装备收稿日期:作者简介:巴秀秀()女青海乐都人工程师主要从事直流换流站运维方面的科研工作.运行中的问题某换流站在运行期间电抗器出现漏水故障漏水位置是电抗器底部的金属水管如图 所示图 电抗器金属水管漏水 阀电抗器底部金属水管是电抗器的阻尼电阻它从电抗器一侧绕行到后部并返回其结构如图 所示阀内冷水从其中流过吸收电阻工作过程中产生的热量 由于换流阀运行过程中的振动金属水管会逐渐产生磨损导致管壁变薄内冷水渗出在强电场的作用下产生电腐蚀现象从而加重了水管的破损为了全面了解阀电抗器金属水管磨损、腐蚀情况及时发现可能存在的隐
5、患对所有电抗器进行了停电检查情况如图、所示 检查发现电抗器普遍存在内部电缆过长、与金属水管相互接触而使电缆和水管都产生磨损的情况磨损会造成局部水管表面漏电流分布不均形成点状腐蚀 其中有 台电抗器由于磨损腐蚀较为严重在进行内冷水系统静态加压试验前已经出现漏水现象 图 金属水管结构图 金属水管磨损、腐蚀漏水图 水管和电缆细节 个阀塔共 台电抗器四阀组电抗器金属水管的检查记录如表 所列检查结果显示总共有 台电抗器水管因不同程度的振动出现腐蚀现象故障率达.在另外一座换流站发现同样技术路线的换流阀电抗器也存在同样的问题这属于该技术路线阀电抗器的通病表 某站阀电抗器金属水管腐蚀情况检查记录位置腐蚀程度轻微
6、中度严重极 高端阀组极 低端阀组极 高端阀组极 低端阀组 原因分析和技术改进.原因分析结合现场实际运维经验对金属水管磨损腐蚀故障的原因进行分析原因主要有如下两点()由于电抗器布线工艺不合理、电抗器二次电缆过长使电抗器内部存在电缆与金属水管紧密接触、挤压的现象 而电抗器又长期工作在强振动、高温的环境中因而更容易造成电缆与电缆之间、电缆与金属水管之间出现振动引起的磨损导致电缆绝缘外皮老化破损绝缘水平降低()电缆的裸露芯线与金属水管壁之间存在电位差发生放电现象电火花灼伤水管壁出现碳化痕迹并最终导致水管壁破损和内冷水外漏上述两个原因之间存在因果关系()是()的原因究其根本是电抗器设计存在不合理因素使电
7、缆和水管产生了相互接触并在电效应振动下发生磨损.其它技术路线电抗器的对比分析后建工程普遍采用模块化设计的电抗器 电抗器的通流回路采用 螺栓母排接头与晶闸管组件相连接而内冷水回路只有一进一出两个接头 电抗器内部是空心绕组工作中产生的热量由内冷水带走从而保证了良好的散热性能 这种电抗器结构简单金属水管与其它部件很难相互磨损.改进设计综合上述原因并结合其它技术路线电抗器的运行效果提出如下改进思路:改进电抗器的布线工艺对电抗器内部二次电缆重新布线减少冗余长度防止二次电缆与其他部件之间相互接触将金属管形式的阻尼电阻改为 材质的方形电阻如图、所示图 换流阀电抗器结构图和实物图电力与装备 年第 期(第 卷总
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