[发明专利]一种高压直流输电换流阀单列阀塔

说明书

本发明提供一种高压直流输电换流阀单列阀塔，包括水平设置的顶屏蔽罩、底屏蔽罩和设于顶、底屏蔽罩之间的换流阀，所述换流阀通过悬吊绝缘子与所述顶、底屏蔽罩相连，所述换流阀由与水平方向呈倾斜角度的换流阀模块在竖直方向以折尺的形式依次串接而成。本发明提供的高压直流输电换流阀单列阀塔整体结构更加紧凑，布局更加合理，同时更好解决冷却水路绝缘以及联接母排电感引起的高频振荡问题，降低运行风险，满足更高电压电流水平的(特)高压直流输电换流阀设计要求。

技术领域

本发明涉及一种阀塔，具体涉及一种高压直流输电换流阀折叠式单列阀塔。

背景技术

现代社会经济活动对电能需求的不断增长，促进了电力系统结构和规模的持续演变。当前，为适应电力负荷、能源分布高度集中，大负荷地区能源资源短缺的特点，同时满足环境保护的要求，大规模清洁能源集中开发和远距离输送逐渐成为主流的能源开发利用方式。直流输电技术凭借其在电能远距离输送方面的经济优势和增强电网稳定性的技术优势，被广泛采用。

高压直流输电换流阀是高压直流输电系统的核心设备，是保证系统可靠运行的关键。由于目前高压直流输电线路输送容量不断提高，直流输电换流阀最大额定直流电压和直流电流分别达1100kV和6250A。电压和电流的大幅提升对直流输电换流阀设计带来了极大地挑战，其中换流阀结构设计问题尤为突出。

换流阀的结构设计是以电气设计为基础的，需要考虑元器件之间的过电压绝缘配合、可靠的机械强度、关键器件的良好散热和合理布局、元器件之间电气接线的可操作性和可靠性，同时考虑防火设计和电磁兼容要求。

目前，HVDC换流阀大多采用水冷却、空气绝缘、悬吊式模块化结构，且由于换流阀厅占地费用昂贵，阀塔结构越来越紧凑，图1和图2所示为目前直流输电工程常采用的单列阀塔和双列阀塔两种结构形式。

不论是单列阀塔还是双列阀塔，随着电压和电流的提升，一些电气和结构方面的问题将变得更加突出。第一，电压的提升要求换流阀耐压能力随之增大，换流阀元器件串联级数增加，换流阀模块尺寸及阀塔层间绝缘净距增大，客观上有要求换流阀外观尺寸随之增大的趋势，但是换流阀厅占地费用愈发昂贵，势必要求换流阀设计提高空间利用率，在满足换流阀绝缘要求的前提下尽量紧凑化，以降低阀厅面积占比。第二，换流阀层间主水管跨接于阀塔两层模块之间，其两端要承受换流阀的层间电压，电压提升会引起层间水管内漏电流的增大，影响层间电压的静态分布并在水管中金属接头部分产生电腐蚀，降低阀塔工作可靠性和寿命安全。第三，换流阀屏蔽系统对电容分流作用导致换流阀层间电压分布不均匀，且阀塔尺寸及串联级数的增加会加剧这种不均匀程度。对于单列换流阀塔其阀模块，必须要并联组件均压电容才能平衡电压分布。但是，由于换流阀阀塔内起电气联接作用的层间母排具有一定的电感，在雷电波等高频冲击电压作用下，这部分电感和组件均压电容之间会产生高频振荡，导致换流阀中的晶闸管元件两端产生高频振荡电压，如图3所示。振荡电压峰值和高的电压变化率对晶闸管十分不利，严重时可以损毁成批晶闸管导致换流站停运。因此，必须采取特殊措施避免振荡发生。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种高压直流输电换流阀单列阀塔，通过采用新型阀塔结构，使高压直流输电换流阀单列阀塔整体结构更加紧凑，布局更加合理，同时更好地解决冷却水路绝缘以及联接母排电感引起的高频振荡问题，降低运行风险，满足更高电压电流水平的(特)高压直流输电换流阀设计要求。

本发明提供的技术方案是：一种高压直流输电换流阀单列阀塔，包括水平设置的顶屏蔽罩、底屏蔽罩和设于顶、底屏蔽罩之间的换流阀，所述换流阀通过悬吊绝缘子与所述顶、底屏蔽罩相连，其改进之处在于：所述换流阀由与水平方向呈倾斜角度的换流阀模块在竖直方向以折尺的形式依次串接而成。

优选的，所述换流阀模块包括稳定框架和安装在所述稳定框架中的支路水管、主水管、触发板、晶闸管TCA、阻尼电容、阻尼电阻和饱和电抗器。