基于ABB 技術(shù)路線閥塔陽極電抗器更換工具的研制及應(yīng)用

李 陽，郭純海，軒 磊，高宏河

（1.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司大理局，云南 大理 671000；2.河南綠控科技有限公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

換流閥是直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，作用是把交流電變換成直流電（稱為整流），或者把直流電變換成交流電（稱為逆變）。換流閥是由晶閘管元件及其相應(yīng)的電子電路、阻尼回路以及陽極電抗器、均壓元件等通過某種形式的電氣連接組裝而成的。如果陽極電抗器出現(xiàn)故障，換流閥將無法正常工作[1]。

某換流站換流閥采用ABB 技術(shù)路線閥塔結(jié)構(gòu)，其中陽極電抗器結(jié)構(gòu)較西門子路線發(fā)生了較明顯變化。閥塔陽極電抗器數(shù)量多，每臺電抗器約為200 kg，且無專用更換工具，在閥層狹小空間更換作業(yè)難度極大。目前，更換方式采用閥廳頂部橫梁懸掛電動葫蘆，陽極電抗器上綁吊帶方式。此種方式作業(yè)風(fēng)險極高，人員難以控制，易造成閥塔屏蔽罩、大小管損壞，更換時要將大水管、屏蔽罩等拆掉，工作量極大。

針對上述實(shí)際情況，研制一種更換陽極電抗器工具具有重要的實(shí)際意義。采用這種輔助工裝可以提高工作效率，使電抗器更換變得容易和安全，同時有助于保障其他附屬設(shè)備和操作人員的安全。

1 陽極電抗器及原有更換方法介紹

1.1 陽極電抗器介紹

在晶閘管元件開通瞬間，電流處于上升初始階段。陽極電抗器具有很高的阻抗作用限制電流上升，而晶閘管內(nèi)一旦建立足夠的載流子后，陽極電抗器又呈現(xiàn)出很低的阻抗特性，有利于降低閥內(nèi)的電抗值提高換流閥的效率[2]。陽極電抗器外形圖如圖1 所示。

圖1 在運(yùn)電抗器外形圖

陽極電抗器產(chǎn)品用于高壓直流換流器的換流閥中。一是用于限制閥內(nèi)晶閘管元件導(dǎo)通時出現(xiàn)較高的電流上升率和較高的浪涌電流而引發(fā)晶閘管元件被燒毀；二是當(dāng)晶閘管處于關(guān)斷期間線路出現(xiàn)較高的電壓上升率時，避免晶閘管元件所承受的浪涌電壓引起的誤開通[3]。

1.2 原有更換方法

（1）拆除故障陽極電抗器側(cè)所在層及其上層的塔身屏蔽罩，拆除故障電抗器水管及連接鋁排軟連接及其上層電抗器的鋁排軟連接。

（2）將電動葫蘆懸掛在故障電抗器所在閥塔頂部的鋼梁上。在電抗器上放置電抗器吊裝工具，放下電動葫蘆鏈條，掛上電抗器吊裝工具，收緊電動葫蘆鏈條。

（3）把電抗器向閥塔外部推出，注意在推的過程中防止電抗器跌落，保證電動葫蘆的鏈條繃直，且不碰到上層電抗器。

（4）在鋁框架表面涂少許凡士林，將電抗器放置在閥塔上鋁框架上。作業(yè)人員從電抗器底部托住電抗器，緩慢從鋁框架上滑出。

（5）待電抗器推到合適位置后，用另一臺電動葫蘆吊起故障電抗器，松開原有電動葫蘆，將故障電抗器放置于閥廳作業(yè)車檢修平臺上。

（6）安裝新電抗器與上述步驟相反。

1.3 研究目標(biāo)

針對傳統(tǒng)陽極電抗器更換的弊端進(jìn)行分析，研制了一種陽極電抗器更換輔助工裝，可以實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）實(shí)用性：為電抗器設(shè)計一種專用托盤，方便運(yùn)輸，整體配置專用工具箱，收納方便，工藝性好。

（2）易操作：采用快裝式設(shè)計，支撐組件采用磁性吸盤快速連接，行走組件采用蝶形螺母快速連接，提升裝置配置鋁合金迷你手扳葫蘆，重量輕，操作簡便，安全性好。

（3）專業(yè)化：電抗器專用吊具，采用創(chuàng)新型設(shè)計快速鎖緊，接觸部分采用軟性材質(zhì)，有效防護(hù)電抗器。

2 閥電抗器更換工裝的設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

本裝置主要由鋁合金快裝支撐組件、鋁合金定軌行走組件、提升組件、專用托盤及專用工具車組成，裝置總體效果圖如圖2 所示。

圖2 裝置總體效果圖

本裝置一端與閥塔吊架快速連接，一端與閥廳升降平臺車為支點(diǎn)，采用創(chuàng)新型夾具，快速安全地提升移動陽極電抗器。

2.2 分體設(shè)計

2.2.1 鋁合金快裝支撐組件

鋁合金快裝支撐組件有高強(qiáng)度鋁合金構(gòu)成，下方支撐處安裝有高強(qiáng)磁性裝置，如圖3 所示。使用中，通過高強(qiáng)磁性裝置將支撐組件與閥廳作業(yè)車車廂地板牢牢吸附在一起。支撐中部還設(shè)有快速支撐定位桿，可以調(diào)整本裝置的高度，便于調(diào)整合適的陽極電抗器更換位置。

圖3 鋁合金快裝支撐組件

2.2.2 鋁合金定軌行走組件

鋁合金定軌行走組件如圖4 所示，將其一端與閥塔承重部件連接，另一端與快裝支撐組件連接。連接方法采用快速鎖緊蝶形螺母，防止定軌行走組件左右滑動，造成人身和設(shè)備事故。

圖4 鋁合金定軌行走組件

2.2.3 鋁合金提升組件

鋁合金提升組件，如圖5 所示。該組件是由手動葫蘆與陽極電抗器專用吊具組成。手動葫蘆作用于整體高度提升，由于陽極電抗器經(jīng)常安裝于閥層內(nèi)部無法平移，需提升一定高度方可移出閥層。陽極電抗器專用吊具專用于陽極電抗器吊裝，其頭部采用卡爪結(jié)構(gòu)，穿過電抗器中心將其吊出。

圖5 鋁合金提升組件

2.3 使用步驟

（1）將閥廳作業(yè)車?？吭谛韪鼡Q陽極電抗器閥塔處，調(diào)節(jié)作業(yè)車高度。轉(zhuǎn)動高強(qiáng)磁性裝置手柄來轉(zhuǎn)動里面的磁鐵。鋁合金快裝支撐組件通過高強(qiáng)磁性裝置吸附在升降車平臺上，并檢查吸附的牢固程度，必要時調(diào)整。

（2）作業(yè)人員移動至閥層內(nèi)部，將鋁合金定軌行走組件一端與閥塔承重板連接，另一端與快裝支撐組件連接，鎖緊蝶形螺母。

（3）將提升組件固定于定軌行走裝置閥塔側(cè)，緩慢將陽極電抗器專用吊具卡爪通過電抗器中心孔緩慢下降至底部，調(diào)節(jié)卡爪松緊度使其鎖緊電抗器。

（4）利用手動葫蘆緩慢提升電抗器至超出閥層高度，輕輕推動提升組件，使得電抗器沿軌道移動至閥廳作業(yè)車內(nèi)。

（5）緩慢操作手動葫蘆下降提升裝置，將移出的陽極電抗器放置于專用防護(hù)托盤上完成拆除。

（6）安裝步驟與拆除步驟相反。

3 裝置試驗(yàn)

裝置制作完成后，利用某換流站年度檢修期間進(jìn)行陽極電抗器更換試驗(yàn)。對比原有更換方法與新研制工裝更換方法所用時間，數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 原有工作時間與現(xiàn)有工作時間對比

從表1 可以看出，使用該裝置完整更換一次陽極電抗器使用時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)下降，比原有工作時間降低一半左右，大大節(jié)省了工作時間，提高了工作效率，保證了作業(yè)人員的安全。

4 結(jié) 論

閥塔陽極電抗器更換工裝的研制，可令作業(yè)人員更安全、高效地開展閥塔陽極電抗器更換工作，不僅提高了工作效率，還減少了高空作業(yè)風(fēng)險。該成果可設(shè)計不同的使用高度，配合不同技術(shù)路線的換流閥塔，能夠推廣于各個換流站，應(yīng)用前景廣闊。