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基于某换流站的交流滤波器电容器更换装置设计研究

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：安绍勇

[导读] 摘要：电力事业关乎社会民生，面对市场经济高速增长带来的挑战，社会用电量急剧增加，对于电网稳定性提出了更高的要求。

        （中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局）
        摘要：电力事业关乎社会民生，面对市场经济高速增长带来的挑战，社会用电量急剧增加，对于电网稳定性提出了更高的要求。电容器是交流滤波器的重要组成部分，同时占据核心地位，运行是否正常直接关乎到交流滤波器整体安全运行。在长期使用中，可能受到客观因素影响出现破损和渗油问题，导致电容器参数发生变化，影响交流滤波器性能，需要及时更换和改进。基于此，本文就某换流站的交流滤波器电容器更换装置设计优化进行分析，把握设计要点，阐述不同方案优缺点，提出最佳的建议。
        关键词：换流站；电容器；交流滤波器；更换装置；优化设计
        以某±500kV换流站为例，在运行中，如何保证换流站稳定运行，应该配备合理的电气设备，确保电气设备正常运行，满足社会生产生活的用电需要。交流滤波器电容器是一种重要的电器设备，直接影响到系统电压和功率平衡，在直流输电系统稳定运行中占据重要地位。电容器是交流滤波器的核心内容，性能高低决定了交流滤波器运行情况，但是如果出现损坏和渗油，需要及时更换和处理。但是，当前尚未具备专门更换交流滤波器电容器的工具和设备，通常是人力拉拽吊装方式，借助滑轮更换电容器，消耗力量和时间较多，工作效率偏低，安全性较差，会带来不同程度上的经济损失。故此，应该注重换流站的交流滤波器电容器更换装置优化设计，便于装置更换工作开展，降低断电事故几率。
        一、交流滤波器电容器更换现状分析
        （一）交流滤波器
        交流滤波器是换流站的重要内容，具体结构为角钢塔式结构，使用螺栓将电容器固定在钢构架上。该换流站的交流滤波器电容器采用横、竖两种安装方式，各层间距控制在1m范围内，作业空间狭窄，安全性较差。内部的电站交流滤波器电容器生产厂家不同，电气类型多样，规模大，由于不同的安装形式，可能导致最终安装后的整体外观尺寸存在差异，影响到装置正常运行[1]。由于电容器容易损坏，后期检修和维护工作强度大，工作中伴随的安全隐患较大，为了改善此类问题，应该适当的提升交流滤波器利用效率，根据实际要求来更换电容器。
        （二）电容器更换现状分析
        纵观当前电力系统运行现状，缺少单只交流滤波器电容器更换装置，国内上主要是采用人工拆卸安装和吊车吊装结合方式进行，此种方式工作强度大，需要消耗大量的时间和精力，同时会威胁到作业人员人身安全。换流站由于交流滤波器电容器漏油和绝缘破损，多次单只电容器更换，具体形式为绳索、动定滑轮和人力形式组合进行[2]。在作业过程中，使用钢管将定滑轮固定在电容器塔结构中间，将电容器一端系上绳索，绳索另一端由多人地面拉拽，将电容器从间隙中吊起或放下，全过程作业均是作业人员完成。但是，此种方式需要消耗大量的时间和人力，安全性不高，在拉吊期间不稳定，电容器升降摆动会导致钢构架损坏，加剧高空坠落可能性，为人员生命安全带来一定风险。所以，在这样的情况下，应该立足实际情况优化改进，设计一套更加便捷、高效和安全的电容器更换装置，为后续的检修工作有序展开奠定基础。
        二、换流站的交流滤波器电容器设计
        （一）技术难点
        换流站的交流滤波器电容器设计中，应该立足实际情况把握技术难点，了解具体特性。电力系统的交流滤波器尽管采用塔式结构，但内部是多个厂家提供的电容器，无论是参数还是外观尺寸都存在一定差异，电容器的塔层间距和安装方式不同，致使后续工作存在很大的阻碍[3]。故此，在更换装置设计中，应该了解不同交流滤波器电容器结构，确保电容器塔上维修工作便捷展开。提升电容器的刚换效率，应该综合考量电容器塔结构特点，设计更加轻便的装置，便于后续简单、寻思和安全的更换装置。整体设计，综合考量现场作业需求，考虑到装置的外观尺寸、质量和自我保护功能等内容，确保电容器可以从塔上平稳、安全更换下来。需要注意的是，由于这一工作在高空环境下进行，风险较大，加之电容器属于已损坏装置，所以设计中综合考量作业人员安全，确保设备安全稳定运行。

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        （二）更换装置设计方案
        （1）方案一。选择剪式升降平台，根据实际需要设计为伸缩液压缸台面，为台面配备相应数量的滑轮，便于后续移动电容器；前后甚至限位销，这样可以最大程度上降低电容器坠落的可能性。剪叉采用锰钢矩形管，四轮电驱动，前轮转向，作业高度最高达到11m，荷载控制在200kg左右[4]。在作业期间，升降平台车移动到相应位置后，放下支架固定。平台升到更换电容器的高度，可伸缩液压缸台面到电容其塔，并预留一定的距离。作业人员在解除电容器与交流滤波器的连额吉后，抬起电容器前端，在下方安装座高出电容器安装架。电容器送到可伸缩台面，打开前侧限位销。然后，将可伸缩液压缸台面收回，实现电容器更换和拆卸，操作效率大大提升，维护人员作业安全[5]。
        （二）方案二
        设计为剪式升降平台车，设计悬吊臂，实现电容器的更换作业。四轮电驱动，前轮转向，作业高度最高达到11m，荷载控制在250kg左右。悬吊臂具有升降和移动的功能，同时可以旋转到任何方向，满足作业需要。作业期间，调整升降平台车到相应位置，放下支脚固定，与更换电容器位置保持相应高度，悬臂高度适当的高出电容器，在上方与电容器平行[6]。人工解除电容器和交流滤波器的连接，自上由下绑扎电容器，从上部两侧孔隙插入下放，用锁扣连接，然后上部压紧，避免起吊期间电容器翻转出现安全事故。操作悬臂吊装电容器到一定高度，直到完全移动到电容塔外，旋转一个方位，便于电容器平稳吊装到地面，更换新的电容器。
        （三）方案对比
        方案一组合结构简单，整车尺寸较小，自重有限，高空作业时候稳定性难以保证。加之拆卸和安装需要大量的人员参与，工作量较大。方案二稳定性较差，结构相较于第一种方案更加复杂，高空作业稳定性无法得到有效保证，只能通过增加整车自重和尺寸方式来现场作业稳定[7]。但是，作业现场条件受限，这一点很难实现。
        结论
        综上所述，换流站的交流滤波器电容器更换装置设计，需要充分契合实际工作需要，对比分析不同方案优势，契合作业需要，在提升更换效率的同时，保证作业活动安全，规避安全事故出现，保证电力系统稳定运行。
        参考文献：
        [1]吕文韬，谢海葳，徐群伟，徐方维，马智泉，李培.特高压直流换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析[J/OL].电力系统自动化2019，12（10）：1-9.
        [2]吴辉，顾海青，周徐达.直流输电用直流与交流滤波器避雷器在线监测方案改进[J].电瓷避雷器，2019，23（04）：171-175+181.
        [3]曾文龙，曹军，李乾坤.基于某换流站交流滤波器电缆绝缘不良故障特征分析的控保电缆运维选型建议[J].新型工业化，2019，9（01）：31-39.
        [4]马向南.基于±800kV楚雄换流站的交流滤波器电容器更换装置的设计与分析[J].电工技术，2016，31（09）：57-59+61.
        [5]潘凯，吴德贯，许毅，张绍伟，张启浩.±800kV特高压换流站交流滤波器用避雷器故障分析与探讨[J].电工技术，2018，23（23）：84-86.
        [6]谢正波，杨晓维，王典浪.基于±500kV同塔双回直流换流站交流滤波器开关爆裂隐患的研究[J].电气技术与经济，2018，22（05）：24-27.
        [7]樊友平，王彤，李怡，曾彦珺，盛华夏.±500 kV换流站交流滤波断路器闪络故障分析及外绝缘特性[J].高电压技术，2018，44（03）：756-764.