基于ABB 技术路线阀塔阳极电抗器更换工具的研制及应用

李 阳，郭纯海，轩 磊，高宏河

（1.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局，云南 大理 671000；2.河南绿控科技有限公司，河南 许昌 461000）

0 引 言

换流阀是直流输电系统中的关键设备，作用是把交流电变换成直流电（称为整流），或者把直流电变换成交流电（称为逆变）。换流阀是由晶闸管元件及其相应的电子电路、阻尼回路以及阳极电抗器、均压元件等通过某种形式的电气连接组装而成的。如果阳极电抗器出现故障，换流阀将无法正常工作[1]。

某换流站换流阀采用ABB 技术路线阀塔结构，其中阳极电抗器结构较西门子路线发生了较明显变化。阀塔阳极电抗器数量多，每台电抗器约为200 kg，且无专用更换工具，在阀层狭小空间更换作业难度极大。目前，更换方式采用阀厅顶部横梁悬挂电动葫芦，阳极电抗器上绑吊带方式。此种方式作业风险极高，人员难以控制，易造成阀塔屏蔽罩、大小管损坏，更换时要将大水管、屏蔽罩等拆掉，工作量极大。

针对上述实际情况，研制一种更换阳极电抗器工具具有重要的实际意义。采用这种辅助工装可以提高工作效率，使电抗器更换变得容易和安全，同时有助于保障其他附属设备和操作人员的安全。

1 阳极电抗器及原有更换方法介绍

1.1 阳极电抗器介绍

在晶闸管元件开通瞬间，电流处于上升初始阶段。阳极电抗器具有很高的阻抗作用限制电流上升，而晶闸管内一旦建立足够的载流子后，阳极电抗器又呈现出很低的阻抗特性，有利于降低阀内的电抗值提高换流阀的效率[2]。阳极电抗器外形图如图1 所示。

图1 在运电抗器外形图

阳极电抗器产品用于高压直流换流器的换流阀中。一是用于限制阀内晶闸管元件导通时出现较高的电流上升率和较高的浪涌电流而引发晶闸管元件被烧毁；二是当晶闸管处于关断期间线路出现较高的电压上升率时，避免晶闸管元件所承受的浪涌电压引起的误开通[3]。

1.2 原有更换方法

（1）拆除故障阳极电抗器侧所在层及其上层的塔身屏蔽罩，拆除故障电抗器水管及连接铝排软连接及其上层电抗器的铝排软连接。

（2）将电动葫芦悬挂在故障电抗器所在阀塔顶部的钢梁上。在电抗器上放置电抗器吊装工具，放下电动葫芦链条，挂上电抗器吊装工具，收紧电动葫芦链条。

（3）把电抗器向阀塔外部推出，注意在推的过程中防止电抗器跌落，保证电动葫芦的链条绷直，且不碰到上层电抗器。

（4）在铝框架表面涂少许凡士林，将电抗器放置在阀塔上铝框架上。作业人员从电抗器底部托住电抗器，缓慢从铝框架上滑出。

（5）待电抗器推到合适位置后，用另一台电动葫芦吊起故障电抗器，松开原有电动葫芦，将故障电抗器放置于阀厅作业车检修平台上。

（6）安装新电抗器与上述步骤相反。

1.3 研究目标

针对传统阳极电抗器更换的弊端进行分析，研制了一种阳极电抗器更换辅助工装，可以实现以下功能。

（1）实用性：为电抗器设计一种专用托盘，方便运输，整体配置专用工具箱，收纳方便，工艺性好。

（2）易操作：采用快装式设计，支撑组件采用磁性吸盘快速连接，行走组件采用蝶形螺母快速连接，提升装置配置铝合金迷你手扳葫芦，重量轻，操作简便，安全性好。

（3）专业化：电抗器专用吊具，采用创新型设计快速锁紧，接触部分采用软性材质，有效防护电抗器。

2 阀电抗器更换工装的设计

2.1 总体设计

本装置主要由铝合金快装支撑组件、铝合金定轨行走组件、提升组件、专用托盘及专用工具车组成，装置总体效果图如图2 所示。

图2 装置总体效果图

本装置一端与阀塔吊架快速连接，一端与阀厅升降平台车为支点，采用创新型夹具，快速安全地提升移动阳极电抗器。

2.2 分体设计

2.2.1 铝合金快装支撑组件

铝合金快装支撑组件有高强度铝合金构成，下方支撑处安装有高强磁性装置，如图3 所示。使用中，通过高强磁性装置将支撑组件与阀厅作业车车厢地板牢牢吸附在一起。支撑中部还设有快速支撑定位杆，可以调整本装置的高度，便于调整合适的阳极电抗器更换位置。

图3 铝合金快装支撑组件

2.2.2 铝合金定轨行走组件

铝合金定轨行走组件如图4 所示，将其一端与阀塔承重部件连接，另一端与快装支撑组件连接。连接方法采用快速锁紧蝶形螺母，防止定轨行走组件左右滑动，造成人身和设备事故。

图4 铝合金定轨行走组件

2.2.3 铝合金提升组件

铝合金提升组件，如图5 所示。该组件是由手动葫芦与阳极电抗器专用吊具组成。手动葫芦作用于整体高度提升，由于阳极电抗器经常安装于阀层内部无法平移，需提升一定高度方可移出阀层。阳极电抗器专用吊具专用于阳极电抗器吊装，其头部采用卡爪结构，穿过电抗器中心将其吊出。

图5 铝合金提升组件

2.3 使用步骤

（1）将阀厅作业车停靠在需更换阳极电抗器阀塔处，调节作业车高度。转动高强磁性装置手柄来转动里面的磁铁。铝合金快装支撑组件通过高强磁性装置吸附在升降车平台上，并检查吸附的牢固程度，必要时调整。

（2）作业人员移动至阀层内部，将铝合金定轨行走组件一端与阀塔承重板连接，另一端与快装支撑组件连接，锁紧蝶形螺母。

（3）将提升组件固定于定轨行走装置阀塔侧，缓慢将阳极电抗器专用吊具卡爪通过电抗器中心孔缓慢下降至底部，调节卡爪松紧度使其锁紧电抗器。

（4）利用手动葫芦缓慢提升电抗器至超出阀层高度，轻轻推动提升组件，使得电抗器沿轨道移动至阀厅作业车内。

（5）缓慢操作手动葫芦下降提升装置，将移出的阳极电抗器放置于专用防护托盘上完成拆除。

（6）安装步骤与拆除步骤相反。

3 装置试验

装置制作完成后，利用某换流站年度检修期间进行阳极电抗器更换试验。对比原有更换方法与新研制工装更换方法所用时间，数据如表1 所示。

表1 原有工作时间与现有工作时间对比

从表1 可以看出，使用该装置完整更换一次阳极电抗器使用时间远远下降，比原有工作时间降低一半左右，大大节省了工作时间，提高了工作效率，保证了作业人员的安全。

4 结 论

阀塔阳极电抗器更换工装的研制，可令作业人员更安全、高效地开展阀塔阳极电抗器更换工作，不仅提高了工作效率，还减少了高空作业风险。该成果可设计不同的使用高度，配合不同技术路线的换流阀塔，能够推广于各个换流站，应用前景广阔。