特高压换流站换流阀安装关键施工工艺研究

刘志杰

【摘 要】以巴西美丽山欣古±800千伏换流站工程为背景，提出一种典型的换流阀设备安装施工方案。首先，分析巴西美丽山欣古±800千伏换流站工程特点，制定了换流阀设备的安装流程。其次，编制了主水管、主光缆槽、绝缘子、顶部屏蔽罩、底部屏蔽罩、层间水管及阀层屏蔽罩安装施工方案，并给出交接试验内容。最后，进行现场安装及吊装作业，结果表明：该方案能够有效进行特高压换流阀设备安装，为以后特高压建设提供宝贵经验。

【关键词】特高压;换流阀;安装;交接试验

中图分类号： TM721.1;TM216.52 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）35-0004-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.35.002

0 引言

随着国民经济的快速发展，东部地区用电负荷迅速能增及人民对清洁能源要求及人民对清洁能源要求的不断提高，特高压直流输电技术是解决西电东送及建设坚强智能电网的重要支撑。

换流阀作为直流输电换流站中实现整流和逆变的核心设备，其对輸电线路系统运行的稳定性及可靠性具有重要作用，换流阀的安装与调试技术是决定换流阀能否一次成功投运的关键所在，安装和调试质量直接决定了换流站乃至整个输电线路能否长期、安全及有效运行。

本文结合巴西美丽山二期特高压换流站项目工程，对换阀及环流站的安装技术及交接试验进行介绍，并给出质量控制相关具体措施。

1 特高压换流站换流阀安装技术

图1 极1阀厅布置图

1.1 巴西美利山二期工程阀厅概况

巴西美丽山二期800kV特高压直流输电工程共计2个阀厅，阀厅“一”字型布置，每个阀厅含有6个双重阀塔，阀厅阀塔为南瑞继保公司生产的12脉动双重阀塔。每个换流阀组由六个双重阀组成，每个双重阀由两个单阀组成。南瑞继保换流阀采用二重阀结构，每个单阀包括8个阀模块，每个二重阀共16个阀模块，每个阀塔共8层。极1阀厅布置如图1。

1.2 换流阀安装施工流程

换流阀安装内容主要包括：顶部绝缘子、顶部屏蔽罩、阀模块、跨层母排安装、层间绝缘子安装、底层屏蔽罩安装、层间光纤盒安装避雷器安装、阀塔间金具安装光纤安装等，安装流程如图2所示。

图2 换流阀安装流程图

2 换流阀关键工序安装

2.1 主水管、主光缆槽吊装

将2根M30绝缘拉杆通过M30绝缘螺套连接，力矩值25N·m，组装主水管框架，保证绝缘拉杆两端对齐长度一致，依次安装长固定块和锁紧螺母将两根绝缘拉杆连接，按照图纸要求调整长固定块与绝缘拉杆端部的距离;锁紧螺母将长固定块安装位置固定，锁紧螺母不拧紧保证固定块间距离轻微可调，长固定块间距离参照总装图。

主水管框架安装，将主水管框架放置在主水管安装工装车上，注意避免磕伤螺纹，固定块基本与工装车支架对齐，如图3所示。

图3 主水管组装

2.2 主绝缘子、主水管吊装

1）准备安装阀塔的6个顶部绝缘子，将无水乙醇喷在无毛擦拭纸上对悬挂绝缘子吊耳及伞裙进行清洁，并包裹伞裙保护外套。

2）将花篮螺栓与悬挂绝缘子上端连接，内侧螺母紧固力矩值为20N·m，外侧螺母紧固力矩值为25N·m;花篮螺栓用于调整顶屏蔽罩各吊点处的水平，从而保证各绝缘子载荷一致，花篮螺栓两吊耳角度成90度，用游标卡尺测量两个吊耳孔对孔的间距320mm按照图纸要求进行调整如图4所示，调整完毕后，拧紧锁紧螺母。

图4 阀塔主水管及悬挂绝缘子安装

安装时注意保护绝缘子，伞裙不能受到挤压或划伤，芯棒因某种原因受挤压而弯曲的角度不应大于20°。

2.3 顶部屏蔽罩吊装

将顶屏蔽罩框架放置在安装工装上，连接框架间的横梁，顶部母排支撑侧连接横梁与框架连接位置安装绝缘板用M12×55不锈钢铁氟龙内六角连接螺栓配合平垫片和绝缘垫片穿向顶屏蔽罩内侧;非顶部母排支撑侧连接横梁与框架连接位置不需要绝缘垫片，用M12×50热镀锌内六角连接螺栓配合平垫片和绝缘垫片穿向顶屏蔽罩内侧。

安装主水管固定块。M10×40不锈钢内六角连接螺栓将下固定块与框架连接;按照总装图中注明的安装方向，在水管固定块上安装分支路水管;M10×55不锈钢连接螺栓将上固定块与下固定块连接。

将顶屏蔽罩支撑固定木桩放置在阀层吊装平台的指定位置，并用M20×120螺栓进行销定防止移动，如图5所示。

图5 木桩与平台连接示意图

2.4 阀层吊装

分别将左右两个阀模块吊至阀层吊装平台上，将两个阀模块通过复合支柱绝缘子进行连接，螺钉由伞裙侧穿向阀模块，但不紧固。待与顶屏蔽罩下绝缘子连接后再力矩紧固复合支柱绝缘子螺钉，力矩值80N·m;

用电动葫芦将阀层吊装平台及阀层吊至顶屏蔽罩下绝缘子位置查看绝缘子编号是否与吊耳编号对应。绝缘子放入吊耳时需放置隔套;隔套必须与绝缘子放入吊耳时同时放入，避免后续无法放入。用M20×110外六角螺栓连接绝缘子与阀模块四周吊耳，紧固力矩值薄螺母60N·m、标准螺母75N·m。

将阀层吊装平台下降一定高度，检查是否所有层间绝缘子均受力，晃动绝缘子确保所有绝缘子均已受力。如有绝缘子完全不受力，则需调节对应吊耳下垫片，最终使所有层间绝缘子均受力。每个阀层与绝缘子安装完成后应使用水平尺测量水平，如不水平应通过调隙垫片进行调整，阀塔悬挂时所有绝缘子均应受力，其余发层吊装方法一样，第八层阀层吊装如图6所示。

图6 第八层阀层吊装

2.5 底屏蔽罩吊装

1）底屏蔽罩组装

（1）底屏蔽罩支撑件安装，底屏蔽罩支撑件与底屏蔽罩安装使用M8×30三组合不锈钢螺栓，力矩值19N·m;安装时注意用横梁校准避免支撑件安装出现歪斜。

（2）底屏蔽罩支撐梁组装，在框架两端用M20×50的外六角螺栓连接吊耳和底屏蔽罩支撑梁，内侧螺母180N·m，外侧螺母220N·m;在底屏蔽支撑梁上用M10×40内六角不锈钢螺栓安装短接管支撑板，力矩值39N·m。

（3）底屏蔽罩框架组装，将框架在地面组装完成后，使用M10×35的三组合不锈钢螺栓连接框架横梁，力矩值39N·m;使用M8×20的三组合不锈钢螺栓连接踏板和框架，力矩值19N·m;整体吊入底屏蔽罩内使用M8×30三组合不锈钢螺栓进行安装屏蔽罩支撑和框架。

（4）漏水检测装置安装，用M8×20三组合不锈钢螺钉将漏水检测装置安装在阀塔避雷器侧，力矩值为19N·m，应避免螺钉掉入底屏蔽罩内。

（5）底部短接管组装，将过渡支撑块和自锁式球阀组装，安装短接管支撑螺钉，安装DN1活接;安装不锈钢弯管和法兰与活接连接。

2）底屏蔽罩吊装

底屏蔽罩吊装，两两联动电动葫芦将底屏蔽罩提升至第一层阀模块下方安装位置，用M20×110热镀锌螺钉将底屏蔽罩与外侧六个绝缘子连接，螺钉从外侧穿向阀塔内侧，内侧薄螺母力矩值60N·m，外侧标准螺母力矩值75N·m;用M20螺母将底屏蔽罩与中间六个绝缘连接，螺母紧固不松动。

2.6 层间水管及阀层屏蔽罩吊装

1）层间主水管安装

安装层间水管，用M16×80外六角螺栓将阀模块与上层的水管紧固），拧紧时注意密封圈位置正确、对角紧固，力矩值75N·m;连接层间水管拉杆与上一层阀模块固定。层间水管上下法兰和绝缘拉杆安装完毕后，调整绝缘栏杆的锁紧螺母保证层间水管水平段拉紧略微受力。

2）阀层屏蔽罩安装

（1）屏蔽罩组件组装

角屏蔽罩组件组装，用M8×30不锈钢螺栓将屏蔽罩支撑件和角屏蔽罩连接，金属支撑件在屏蔽罩长侧，绝缘支撑件在屏蔽罩短侧，力矩值19N·m。角屏蔽罩组装后支撑方向均朝向长侧，每层屏蔽罩对角相同，相邻不同。组装角屏蔽罩时区分左右方向。

将M8×30绝缘螺栓及其垫片螺母安装在绝缘支撑上;将M10×80绝缘外六角螺栓及其垫片螺母安装在中间金属支撑上;将M10×80内六角不锈钢螺栓安装在外侧金属支撑上。

c.侧屏蔽罩组件组装。用M8×30不锈钢螺栓将绝缘支撑件与侧屏蔽罩连接紧固，力矩值19N·m，将M8×30外六角绝缘螺钉及其垫片螺母安装在绝缘支撑上。屏蔽罩安装如图7所示。

图7 屏蔽罩安装

3 阀厅设备交接试验

3.1 一次回路直流直阻测量

采用直流压降法测量一次回路电阻试验电流应不小于100A，测量结果不应超过产品技术条件规定。

3.2 直流避雷器试验

1）绝缘电阻测量

本体绝缘电阻值采用5000V绝缘电阻表测量，绝缘电阻应不小于2500MΩ;

底座绝缘电阻采用2500V绝缘电阻表测量，绝缘电阻不小于5MΩ。

2）直流参考电压及泄漏电流测量

按厂家规定的直流参考电流值，其参考电压值不得低于合同规定值;

0.75倍直流参考电压下的泄漏电流对于单柱避雷器，其泄漏电流值应不超过50μA，对于多柱并联和额定电压216kV以上的避雷器，泄漏电流值应不大于制造厂标准的规定值。

放电计数器的动作应可靠，避雷器的监视电流表，需检查指示是否良好。

3.3 光缆试验

从阀基电子设备到晶闸管电子设备的光缆检查和试验。

1）对发光元件和接收元件进行一对一的检查，以判断光缆的连接是否正确、可靠;

2）测量光缆的损耗率，其值应符合设计要求;

3）将光缆损耗测量值详细记录，项目部留档，以便查验。

4 总结

本文针对特高压换流站换流阀的安装提出了一种典型的施工方法，给出了换流阀的安装流程及具体安装步骤，施工作业结果证明该方案能够有效对换流阀进行安装，对以后特高压建设具有一定指导意义。

【参考文献】

[1]刘隆晨，岳珂，庞磊，等.高压直流输电换流阀晶闸管级单元综合测试系统设计与实现[J].电网技术，2016，40（3）：756-761.

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[3]王艳.一种新型换流阀阀塔现场安装技术[J].新技术新工艺，2015（11）：20-23.