一种分体框架式换流阀功率单元结构

中国南方电网超高压输电公司天生桥局、梦网荣信科技集团股份有限公司的研究人员岑韬、滕海，在2017年第7期《电气技术》杂志上撰文，介绍了一种换流阀功率单元框架结构，即分体框架结构。与整体框架结构进行比较阐述了分体框架结构的优势。

换流阀是直流输电工程的核心设备。高压直流换流阀一般为塔式结构，即将若干组功率单元安装到阀段框架中组成阀段单元，阀段单元逐层叠放通过高压绝缘子连接成阀塔，若干组阀塔通过母排连接组成庞大的换流阀结构。

由于电压很高，一般情况下阀段单元会叠放若干层，且底层阀段单元距离地面高度也很高。当需要维护功率单元时，高空操作势必会给操作者带来难度，因此功率单元维护的便捷性非常重要。

1简介

分体框架式换流阀功率单元结构，是将功率单元中故障率相对较高的零部件设计成整体模块化结构，形成分体单元。在维护功率单元时只需将分体单元从阀段中拉出即可实现快速更换。

2作用机理

一般情况下功率单元由电容器、阀串单元、控制箱及接触器组成，其中电容器故障率相对较低，而阀串单元、控制箱、接触器故障率相对较高。

传统的柔性高压直流输电换流阀功率单元采用整体框架设计，即将电容器、阀串单元、控制箱及接触器分别安装到整体框架中，再将阀串单元与控制箱之间有电气连接的部位通过相应的导线连接起来。

由于功率单元之间的空间较小，且功率单元内部器件布置比较紧凑，当阀串单元、控制箱或接触器出现故障需要维护时，在高空阀塔上把功率单元中的阀串单元、控制箱或接触器拆下来更换是无法实现的。因此一般情况下都是将故障功率单元整体拆下，然后用新的功率单元进行整体更换。由于功率单元中电容器自重很重，如果跟随功率单元一同更换，势必会给维护带来不便。

功率单元分体框架结构打破了传统设计理念，将故障率相对较高的阀串单元、控制箱、接触器安装到单独的框架上，将相互电气导线连接完整，形成独立的功能模块，即分体单元。这样功率单元由四部分结构转换成两部分结构，即电容器和分体单元。如图1所示。

图1  功率单元结构示意图

下面简述一下电容器和分体单元的维护过程：

2.1  电容器的维护

由于电容器的故障率较低，电容器采用固定式连接，即通过螺栓将电容器固定在功率单元框架上。当电容器出现故障时，将功率单元整体拆下进行更换。

2.2分体单元的维护

功率单元下框架的上方设有滑道，分体单元上方设有拉手，分体单元可以通过滑道推入功率单元中与电容器对接。在阀串单元、控制箱或接触器出现故障时，将电容器与分体单元的对接点断开，即可以将分体单元从功率单元中拉出，可以实现快速更换。

3归纳分析

与传统的整体框架相比，分体框架设计具有以下几大优势：

1）阀串单元、控制箱及接触器采用分体式设计，可通过拉手拉出功率单元单独维护，操作简单，省时省力，提高了功率单元的可维护性。

2）维护阀串单元、控制箱及接触器时无需将电容器一同拆卸，提高了电容器使用周期，降低了维护成本。

3）自重大、故障率低的电容器可固定不动，减少了维护工作量，降低了劳动强度。

4结论

分体框架式换流阀功率单元结构在一定程度上提高了功率单元的维护效率，降低了维护成本。建议有关技术单位，进一步开展调查研究工作，将分体框架式换流阀功率单元结构组织推广。