电网换流站中的阀厅顶部及引下避雷线卡具的成套优化

张 毅， 张国强

（1.国家电网公司直流工程建设分公司，江苏常州213003；2.华东送变电工程公司，上海201803）

电网直流换流站是电力系统中的枢纽，一旦发生雷击损坏事故，就有可能造成大面积停电，导致巨大的经济损失，影响十分严重[1]。换流站主回路很多设备都是电子设备[2－3]，对雷电的耐受能力比交流系统的一次设备要弱得多，若采用传统的避雷针保护，小的雷电流躲开避雷针的拦截进入换流站的概率仍然较大[1]；因此，必须采用密集的避雷线才能有效拦截小电流的雷电直击[4]。阀厅是换流站的心脏部位，很小的直击雷传入阀厅都会造成换流阀的破坏；因此，换流站在阀厅顶部除布置有避雷针外，一般还设计有铜绞避雷线网。

在不同电压等级换流站阀厅顶部铜绞避雷线施工图上，各设计院均设计了铜绞避雷线的固定卡具，一般都在施工图上注明根据示意图的形式由现场施工单位自行加工，所以各换流站铜绞线避雷线支架的固定方式稍有不同。本文依托位于上海市枫泾镇的葛沪直流综合改造±500 k V枫泾换流站工程建设，重点对阀厅避雷线的固定方法进行研究，设计加工万向式固定卡具，简化阀厅顶部多种固定卡具为一种形式，减少卡具对阀厅彩钢板屋面可能的损伤问题。

1 支架自攻螺钉固定式缺陷分析

阀厅设备对运行环境有较高要求，通常运行在经空调系统调控出的恒温恒湿环境。阀厅也是一个全封闭的大尺度屏蔽室，通常具有高达40 dB的电磁屏蔽效能，可确保阀厅内部换流系统因晶闸管导通和关断产生的辐射电磁场被限制在阀厅内部，而不造成对阀厅外部敏感设备的电磁干扰。

阀厅顶部是在钢结构的上面覆盖了有隔热层的彩钢瓦结构，面层有间距相等的彩钢板瓦楞，瓦楞即是屋顶彩钢板面层的连接点。换流站阀厅屋面的彩钢板比较薄，表层的防护油漆非常容易受伤脱落。如施工单位未经充分考虑，采用自攻螺丝在金属板、接缝或龙骨上直接打孔固定铜绞避雷线支架，由于材料的热胀冷缩系数不同，虽采用防水密封胶等措施，经过数月之后，仍然会在固定部位出现连接缝隙，将会造成阀厅顶部彩钢板的渗漏缺陷，影响阀厅湿度和电磁屏蔽效能，留下重大隐患。

2 铜绞避雷线固定卡具设计

该工程利用彩钢板连接形成的瓦楞，设计了阀厅顶部铜绞避雷线连接卡具，如图1、2所示。连接卡具分为上、下两部分，下半部分为卡具式支架，采用－4钢板制作，由2套螺栓、1块垫铁和1套夹板组成，夹板的底部弯制1个“L形”顶角，依靠螺栓紧固时垫铁及“L形”顶角的压力将支架固定在瓦楞上，垫铁起压力加强作用。支架上平面设计有3个固定螺栓孔，作为连接卡具的上半部分使用，设计3个固定螺栓孔是考虑在多线安装时，可以减少连接卡具的使用数量。上半部分设计为独立的“L形”支架抱箍，采用－40×4扁钢制作，支架抱箍通过螺栓紧固在支架卡具上平面选定的连接螺栓孔处（下半部分有3个上、下部分连接的固定螺栓孔，1根铜绞避雷线统一选择1个）。抱箍可根据安装需要进行平面360°调整，实现万向式固定需求。

图1 支架侧视示意图

图2 支架正视示意图

该铜绞避雷线固定卡具主要利用现场材料加工制成，主要包括－4钢板、－40×4扁钢、M12×30螺栓等。支架抱箍采用扁钢，按照直径φ20 mm弯成近1／3圆周制成。－4钢板、－40×4扁钢、M12×30螺栓采用Q235钢材质，表面做热镀锌防腐处理。

瓦楞通过2块屋面彩钢板重叠卷制而成，铜绞避雷线固定卡具是通过其支架卡具固定在瓦楞上。经现场测量，卷板形成的瓦楞厚度均在8 mm以上，满足卡具的紧固要求。通过螺栓将支架卡具的角钢、镀锌扁钢和中间的调整垫铁紧固，即可将支架卡具紧紧固定在瓦楞上，解决了单个支架的稳定性问题。铜绞线通过一长串支架连接成1条直线，当多线安装时，再增加－60×5镀锌扁钢在两个卡具之间做连接，再将上半部分的“L形”抱箍安装到－60×5镀锌扁钢上，利用支架互相之间的作用力，使整条铜绞线的连接更加牢固。由于铜绞避雷线安装在阀厅顶面15 cm高度，长细比很小，所承受的风载非常小，完全可以忽略阀厅顶部风压对支架的作用力，不会由于长期运行而损伤彩钢板瓦楞。

3 加工、安装说明和注意问题

加工前，必须派专业人员登上阀厅顶部实际测量彩钢板卷板形成的瓦楞宽度、高度，这些参数将直接影响支架垫铁厚度、“L形”顶角的设计尺寸。

夹板的底部必须打磨成圆弧角，防止在安装过程对彩钢板卷板成的瓦楞造成损伤。

TJ－120以上铜绞线有一定的硬度，安装过程中可能有沿线支架不整齐等现象，可采取先临时安装，不完全紧固固定螺栓，待铜绞线全部用抱箍卡住后，再统一调整的施工方案，确保工艺美观。

阀厅顶部彩钢板比较薄，表层的防腐漆容易受损伤而脱落，在阀厅顶部安装时严禁将支架、工具随意抛掷、倾倒，必须轻拿轻放，防止损伤彩钢板。铜绞线的运输必须采用人力分段肩扛，严禁在顶部拖拉铜绞线，确保彩钢板无损伤。

铜绞避雷线根据其引入雷电流时的通流能力而选型的，铜绞线表层一般采用镀锡层保护，而锡与支架的镀锌层容易起化学反应，进而加速铜绞线的氧化速度；因此，安装支架抱箍时，在铜绞线的安装位置上采用铝包带包裹，可以在防止镀锌扁钢弯制的抱箍因长期夹紧铜绞线从而影响铜绞线的镀层造成氧化腐蚀的同时，提高抱箍对铜绞线的夹力。

图3～图6为该固定卡具在葛沪直流综合改造±500 k V枫泾换流站中的应用。

图3 双线支架安装方法

图4 三线支架安装方法

图5 五线支架安装方法

图6 五线支架俯视

此铜绞避雷线支架抱箍在阀厅侧面墙上也可通用，减少了支架样式，如图6所示。

4 实施效果

安装前，在现场业主和监理的现场监督下，进行了整套支架的零配件加工工艺、质量验收以及实物试安装。确认安装完毕后，整套支架牢固可靠，无损伤彩钢板因素，完全满足现场使用条件。

安装过程中，现场监理项目部进行了全过程跟踪管理。安装完毕后，屋顶彩钢瓦未见任何损伤，铜绞线整齐一致，完全符合安装工艺标准。

2010年12 月，通过了山东诚信现场监理部的初验收，通过了国家电网公司直流建设分公司常州工程部的竣工预验收，2011年2月通过上海市超高压运行的竣工验收。工程于2011－03－05投运。截止2011年10月，累计运行7个月，运行单位未发现任何阀厅顶部避雷线支架加工、安装问题，未发现因安装避雷线支架引起的阀厅渗漏问题。

本工程设计加工的阀厅顶部铜绞避雷线卡具得到了现场业主、监理及其他兄弟单位的好评，在2011年1月荣获《国家电网直流工程建设分公司群众性创新成果二等奖》。

[1] 胡 军，李 伟，何金良，等.±800 k V特高压直流开关场内避雷线的参数选择[J].高电压技术，2010，36（1）：136－143.

[2] 中国南方电网公司.±800 k V直流输电技术研究[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3] 赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

[4] 张翠霞，葛 栋，殷 禹.直流输电系统的防雷保护[J].高电压技术，2008，34（10）：2070－2076.