[发明专利]一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构及其设计方法，尤其涉及一种±1100kV特高压直流工程极线穿墙套管布置结构及其设计方法。

背景技术

作为直流工程中连接阀厅和直流场的纽带，极线穿墙套管通常布置在阀厅的侧墙上。如图1所示，传统的极线穿墙套管布置结构考虑了两方面的因素：一是满足极线穿墙套管端部对阀厅侧墙的空气净距要求；二是防止极线穿墙套管位于阀厅外部分因不均匀淋雨导致湿闪。在综合考虑上述两个要求的情况下，通常将极线穿墙套管设计为向上倾斜10°，最终得到的极线穿墙套管既能够满足位于阀厅内外部分长度的要求，也能满足套管弯矩要求。

但是，±1100kV特高压直流工程中极线绝缘水平与传统±800kV特高压直流工程中极线绝缘水平相比有较大提高。一方面，极线对外绝缘要求的提高导致极线穿墙套管对阀厅侧墙的空气净距增加，进而使得极线穿墙套管的长度增加；另一方面，极线对内绝缘要求的提高使得极线穿墙套管绝缘材料的厚度增加，进而导致极线穿墙套管的重量增大，套管的弯矩随之增大。而使用传统的极线穿墙套管布置结构难以解决±1100kV特高压直流工程极线穿墙套管长度大和弯矩大带来的设计制造问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构及其设计方法，可以缓解±1100kV特高压直流工程极线绝缘水平提高带来的极线穿墙套管长度大和弯矩大的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构，其特征在于，它包括依次连接以组成阀厅侧墙的上竖直墙、斜墙和下竖直墙，以及垂直穿过所述斜墙的极线穿墙套管；所述极线穿墙套管的两端分别设置一均压罩，所述极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩至所述上竖直墙的最短距离和所述极线穿墙套管位于阀厅外部分的长度均等于所述极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩对阀厅侧墙的空气净距，所述极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩至所述下竖直墙的最短距离和所述极线穿墙套管位于阀厅内部分的长度均等于所述极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩对阀厅侧墙的空气净距。

所述极线穿墙套管的最大弯矩为：

式中，M为所述极线穿墙套管的最大弯矩；l₁为所述极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩对阀厅侧墙的空气净距；G₀为所述极线穿墙套管的单位长度重量；θ_max为所述斜墙的最大倾角，即所述斜墙与竖直方向的最大夹角。

所述斜墙的最短长度为：

式中，为所述斜墙的最短长度；l₁为所述极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩对阀厅侧墙的空气净距；l₂为所述极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩对阀厅侧墙的空气净距；θ_max为所述斜墙的最大倾角，即所述斜墙与竖直方向的最大夹角；d为所述极线穿墙套管两端均压罩的端部直径。

一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构的设计方法，包括以下步骤：

1)计算极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩对阀厅侧墙的空气净距l₁和极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩对阀厅侧墙的空气净距l₂；

2)将极线穿墙套管穿过的阀厅侧墙设计为包括上竖直墙、斜墙和下竖直墙的结构，斜墙倾角为θ，极线穿墙套管垂直穿过斜墙；根据极线穿墙套管两端的均压罩对斜墙的空气净距要求，得出极线穿墙套管位于阀厅外部分长度等于l₁，位于阀厅内部分长度等于l₂；

3)根据极线穿墙套管两端均压罩对上竖直墙和下竖直墙的空气净距要求，得到极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩至上竖直墙的最短距离等于l₁，极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩至下竖直墙的最短距离等于l₂；根据几何原理，得到斜墙长度l_AB的计算公式为：

式中，d为极线穿墙套管两端均压罩的端部直径；

4)在不改变阀厅主结构的前提下，从θ＝0°开始，以Δθ＝1°的间隔逐渐增大斜墙倾角θ，根据步骤3)的斜墙长度l_AB的计算公式计算每个θ值对应的阀厅斜墙长度l_AB；依次校核各个斜墙长度l_AB下阀厅的结构稳定性，最终得到满足阀厅结构稳定性要求的斜墙最大倾角θ_max；