在高壓直流輸電中，換流變壓器( 以下簡(jiǎn)稱換流變) 作為直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著將送端交流系統(tǒng)的電功率送到整流器，或從逆變器接受電功率送到受端交流系統(tǒng)的作用［1］。換流變?cè)诠ぷ髟砗徒Y(jié)構(gòu)等方面與一般變壓器類似，較主要的差別是閥側(cè)套管同時(shí)承受直流電壓和交流電壓。換流變閥側(cè)套管作為換流變的外部連接裝置，一側(cè)插入換流變壓器油中，作為換流變壓器的重要組成部分; 一側(cè)與換流器閥橋相連，作為換流變與換流閥之前的連接裝置［2 － 3］。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)直流特高壓工程的增加，換流變閥側(cè)套管的運(yùn)行數(shù)量也在逐年增多，研制換流變閥側(cè)套管充氣及壓力檢測(cè)裝置則變得非常重要。

 

1 問(wèn)題提出

 

ABB 供貨的換流變閥側(cè)套管無(wú)直接觀測(cè)的密度表計(jì)，檢修期間，給閥側(cè)套管注氣，SF6 氣體分解物檢測(cè)，套管補(bǔ)氣，密度繼電器校驗(yàn)等工作帶來(lái)不便。

( 1) 在閥側(cè)套管進(jìn)行 SF6 氣體補(bǔ)氣的過(guò)程中無(wú)法實(shí)時(shí)、直觀地掌握套管內(nèi) SF6 氣體壓力值，只能通過(guò)測(cè)量直流套管一級(jí)報(bào)警接點(diǎn)( 310 kPa) 、二級(jí)報(bào)警( 330 kPa) 接點(diǎn)、跳閘( 310 kPa) 接點(diǎn)的通斷來(lái)判斷套管壓力的大致范圍，在補(bǔ)氣過(guò)程中需要多人配合，影響補(bǔ)氣的工作效率并且無(wú)法準(zhǔn)確判斷套管內(nèi)的氣體壓力［4］。

( 2) 閥側(cè)套管 SF6 氣體中濕度含量過(guò)高或換流變運(yùn)行時(shí)套管內(nèi)部放電會(huì)使 SF6 氣體產(chǎn)生分解物，當(dāng)分解物、濕度含量過(guò)高時(shí)會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行甚至跳閘，因此需要定期對(duì)套管分解物及濕度含量進(jìn)行檢測(cè)。年度檢修期間，需要開(kāi)展閥側(cè)套管 SF6 氣體濕度、分解物和純度測(cè)試、密度繼電器的校驗(yàn)和實(shí)際壓力檢查等檢修項(xiàng)目，由于沒(méi)有專門的氣體檢測(cè)閥門，需要將密度繼電器多次從套管上拆除，容易造成密度繼電器連接處密封圈損壞，出現(xiàn)漏氣的風(fēng)險(xiǎn)［5］。

 

2 閥側(cè)套管充氣及壓力檢測(cè)裝置的

研制

 

為了解決閥側(cè)套管密度繼電器校驗(yàn)、實(shí)際壓力檢查和 SF6 氣體化學(xué)檢測(cè)頻繁拆除密度繼電器的問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)套管充氣及壓力檢測(cè)裝置，裝置實(shí)現(xiàn)套管實(shí)際壓力檢查需要壓力表 1 塊、氣動(dòng)快速連接頭 2 個(gè)、球閥 2 個(gè)。

 

2． 1 壓力表的選擇

靈州換流站換流變閥側(cè) a 套管和 b 套管各配置了 2 個(gè) SF6 氣體壓力繼電器，額定壓力為 370 kPa，當(dāng)壓力為 350 kPa 時(shí)，I 段報(bào)警; 當(dāng)壓力為 330 kPa時(shí)，II 段報(bào)警; 當(dāng)壓力為 310 kPa 時(shí)，發(fā)跳閘信號(hào);套管承受極限壓力為 800 kPa［6］，從而，確定套管充氣 及 壓 力 檢 測(cè) 裝 置 的 壓 力 表 量 程 要 大 于800 kPa。

 

2． 2 連接閥門的選擇

為了在閥側(cè)套管 SF6 氣體濕度、分解物測(cè)試、密度繼電器的校驗(yàn)和實(shí)際壓力檢查期間不需要多次拆除密度繼電器，需要利用閥門的打開(kāi)與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)此功能，且由于球閥旋轉(zhuǎn) 90° 實(shí)現(xiàn)快速啟閉和其可靠密封性，故裝置的連接閥門采用球閥。

 

2． 3 連接接頭的選擇

由于氣動(dòng)快速連接頭適用于氣壓管路快速連接的接頭，且裝卸方便，性能可靠，故套管充氣及壓力檢測(cè)裝置用于連接閥側(cè)套管本體和氣瓶，試驗(yàn)儀器的接頭選用氣動(dòng)快速連接頭。

 

2． 4 裝置結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)

通過(guò)查找說(shuō)明書(shū)和工程設(shè)計(jì)圖紙，確定閥側(cè)套管密度繼電器的接頭尺寸、螺距和密封圈的大小，從而確認(rèn)換流變充氣壓力檢測(cè)工具的各個(gè)連接部件的連接尺寸。

 

利用 CAD 繪圖軟件，按照所需功能設(shè)計(jì)出換流變閥側(cè)套管充氣及壓力檢測(cè)工具的各部件，并通過(guò)適當(dāng)?shù)某叽邕B接。

 

圖 1 中，檢 測(cè) 裝 置 主 要 由 真 空 壓 力 表 ( 1 ～900 kPa) 、過(guò)渡接頭、DN20 導(dǎo)氣鋼管、DN20 球閥、氣動(dòng)快速連接頭( 與 DN20 配合使用) 、密封墊圈、焊接螺母組成。其中 1 個(gè)氣動(dòng)快速連接頭連接閥側(cè)套管充氣法蘭，另外 1 個(gè)氣動(dòng)快速連接頭連接SF6 氣體鋼瓶。在進(jìn)行補(bǔ)氣的過(guò)程中真空壓力表

可實(shí)時(shí)顯示套管壓力，實(shí)現(xiàn)閥側(cè)套管的壓力監(jiān)測(cè)。當(dāng)需要對(duì)密度繼電器進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，將需要校驗(yàn)的密度繼電器連接至其中 1 個(gè)氣動(dòng)快速連接頭，將氣瓶接于另外 1 個(gè)氣動(dòng)快速連接頭對(duì)該檢測(cè)裝置充氣，同時(shí)實(shí)時(shí)觀察真空壓力表的壓力值，通過(guò)判斷密度繼電器能否對(duì)特定壓力值正確報(bào)警動(dòng)作來(lái)完成對(duì)繼電器的校驗(yàn)。需對(duì)閥側(cè)套管 SF6 氣體濕度、分解物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，只需將 SF6 氣體檢測(cè)裝置接至氣動(dòng)快速連接頭，即可對(duì)套管內(nèi)氣體成份進(jìn)行檢測(cè)。

 

3 使用效果

 

( 1) 閥側(cè)套管充氣及壓力檢測(cè)裝置連接至套

管本體上，同時(shí)裝置上還裝有氣體壓力表，注氣期間通過(guò)該表計(jì)能夠?qū)崟r(shí)、直觀地了解套管內(nèi)部氣體壓力，可以準(zhǔn)確地將套管注氣至合適的壓力范圍內(nèi)［6］。

( 2) 在閥側(cè)套管 SF6 進(jìn)行濕度、分解物測(cè)試時(shí)，通過(guò)使用閥側(cè)套管充氣及壓力檢測(cè)裝置不僅能提高現(xiàn)場(chǎng)檢修效率，而且避免了密度繼電器由于被多次拆除造成密封圈損壞，從而致使設(shè)備漏氣的風(fēng)險(xiǎn)［7］。

( 3) 閥側(cè)套管充氣及壓力檢測(cè)裝置上配備冗余的閥門及接頭，可用于閥側(cè)套管實(shí)際壓力檢測(cè)。ABB 提供的閥側(cè)套管沒(méi)有實(shí)際壓力表，通過(guò) 4 ～20 mA 的模擬量傳送至后臺(tái)顯示壓力，一旦出現(xiàn)壓力低信號(hào)后，則可以使用閥側(cè)套管充氣及壓力檢測(cè)裝置對(duì)套管的實(shí)際壓力檢查［8］，從而確定故障原因。

 

4 結(jié) 論

 

( 1) 本裝置解決了換流變壓器閥側(cè)套管沒(méi)有可觀測(cè)的密度表計(jì)、不能直接讀取閥側(cè)套管氣體壓力的問(wèn)題，首次實(shí)現(xiàn)閥側(cè)套管的實(shí)際壓力檢測(cè)，同時(shí)避免頻繁拆除密度繼電器造成連接處密封圈損壞，提高了設(shè)備的可靠性。

( 2) 本裝置在對(duì)套管壓力檢測(cè)的同時(shí)可以開(kāi)展 SF6 氣體濕度、分解物、純度測(cè)試和密度繼電器的校驗(yàn)等檢修項(xiàng)目，為換流站設(shè)備的運(yùn)維檢修工作提供了新思路，為現(xiàn)場(chǎng)工作提供了便利。

( 3) 氣密性良好、測(cè)量精確是本裝置的關(guān)鍵點(diǎn)。通過(guò)嚴(yán)格選材，合理控制裝置各部件制造設(shè)計(jì)參數(shù)，采用高水平的接頭連接工藝，選用高精度真空 壓 力 表 使 裝 置 的 準(zhǔn) 確 性 及 氣 密 性 有 所保障。

 

相關(guān)產(chǎn)品推薦：膜盒壓力表