[发明专利]一种穿墙套管安装结构及安装方法

说明书

本发明公开了一种穿墙套管安装结构及安装方法，该安装结构包括穿墙套管和绝缘拉棒；在所述穿墙套管的两端分别连接安装有绝缘拉棒，两所述绝缘拉棒的另一端用于安装阀厅墙体中，使得穿墙套管和两绝缘拉棒三者之间整体成三角形状。通过增设绝缘拉棒可有效改善穿墙套管穿墙支点的受力性能，穿墙支点基本不承受水平荷载和转动荷载，穿墙支点承力系统受力路线清晰；同时，通过增设绝缘拉棒可显著降低穿墙套管悬臂端承受的重力荷载和竖向荷载作用下的弯矩，大大改善悬臂端的内力分布。通过增设绝缘拉棒可显著降低地震作用下穿墙套管根部的应力，并大大减少套管顶部的位移，对确保强震作用下套管的安全和设备正常使用具有重要的作用。

技术领域

本发明涉及穿墙套管安装，具体涉及一种穿墙套管安装结构及安装方法。

背景技术

实施“西电东送”是中国能源与电力工业的基本战略，可实现大范围的资源优化配置和能源供给，对解决东中部地区电力供应及环境问题具有重要的现实意义。高压直流输电在远距离、大容量输电和区域电力系统联网方面具有显著优点，在构建中国未来电网格局中将发挥重要的更大作用。穿墙套管作为高压直流输电系统的重要设备，价格昂贵，是换流站的“咽喉”，具有连接阀厅和直流场的重要功能，是换流站最为关键的设备之一。穿墙套管一般安装在阀厅的墙体上，分为户内、户外两部分，为典型的单支点长悬臂结构，套管在长期重力荷载、风荷载及电动力等荷载作用下，结构受力较为复杂，往往会导致套管机械损坏，从而引发外绝缘击穿、SF6气体泄漏等重大事故。有资料显示，在1982年以前全世界近30个高压直流换流站中，平均每年每站的闪络事故率不到1次。但是自1984年以来，随着电压等级的升高，越来越多的400kV及以上等级的换流站相继投入运行，穿墙套管的闪络事故明显上升。例如，美国太平洋联络线+500kV直流升压工程在投运不到一年的时间内就闪络了7次；巴西伊泰普+600kV直流工程，投运仅半年就闪络了23次；我国葛上直流工程运行两年时间内，穿墙套管就闪络了7次。国内有单位统计了国内外有代表性的12个400kV及以上换流站穿墙套管及设备外瓷套闪络和事故情况，在统计到的100多次闪络事故中70％是穿墙套管的闪络。

2017年，国内某500kV换流站极2直流穿墙套管因SF6压力过低而报警，现场检查极2高压穿墙套管的SF6表计压力为1.2bar并持续下降，导致直流穿墙套管SF6压力低而导致跳闸。现场停电检测发现套管阀厅外侧法兰侧第一片与第二片复合绝缘子之间存在明显裂纹，套管其他部位未见异常。

越来越多的换流站穿墙套管事故表明，一方面，穿墙套管在强电场环境下，很容易引起套管局部场强过高，从而导致绝缘介质的电击穿和绝缘损坏，另一方面，是因为随着电压等级越来越高，穿墙套管的外形尺寸越来越大，由于功能要求使得穿墙套管安装成长悬臂结构，在墙体支点处弯曲应力过于复杂，尤其是穿墙套管在地震荷载和长期脉动风荷载作用下形成套管末端法兰连接处的振动疲劳，从而导致结构和机械损坏等问题。因此探究解决高压直流穿墙套管绝缘和机械安全等技术问题，除了研制和采用新的绝缘材料之外，还有必要优化穿墙套管的结构型式，提出合理的套管安装方案和设计方法，降低穿墙套管在重力、地震、风振等动力荷载作用下套管应力应变，提高穿墙套管的运行安全及可靠性。

国外有关穿墙套管的研究主要集中在绝缘结构、材料和电场优化分布、套管抗地震、套管安装工艺等方面，比如说找到有效的方法去改善套管内部的电场强度分布，使电场分布均匀化，提高起晕电压，增加电气绝缘强度，以达到绝缘优化的目的。国内外有关穿墙套管在脉动风、地震等动力荷载作用下的动态力学性能，绝缘材料疲劳损伤、抗震加固等方面的研究和技术方案较少。尤其是高烈度地区强震作用下，穿墙套管在墙体动力放大作用下，地震输入加速度往往达到1000Gal(Gal，是重力加速度单位)，在地震和重力荷载作用下，单点支撑的穿墙套管将出现大位移、变形、根部套管裂纹、断裂或套管从法兰中滑脱等损坏现象。同时，由于穿墙套管结构高柔，正常运行时在脉动风、操作、检修荷载作用下，很容易发生振动，导致玻璃钢套筒、硅橡胶及法兰胶装部位出现微裂缝，从而导致绝缘故障。随着电压等级的提高，高压穿墙套管户内、户外侧法兰根部附近出现裂缝或法兰胶装裂缝，导致绝缘介质泄露的故障不是个例，这类事故已经成为影响电网安全运行的关键技术瓶颈。