[发明专利]一种具备减震功能的海上支撑式换流阀裂间绝缘子

说明书

本发明公开了一种具备减震功能的海上支撑式换流阀裂间绝缘子，属于特高压电工技术领域。海上支撑式换流阀裂间绝缘子包括裂间绝缘子硅胶伞裙、质量块、绝缘导轨、螺旋绝缘弹簧、高阻尼橡胶垫和阻尼器组件。本发明在保证裂间绝缘子绝缘连接、增大爬电距离等基本功能的基础上，还可以发挥对海上支撑式换流阀塔的减震控制，能够对海浪和地震引起的振动表现出不同的减震效果。本发明安装简单、便于更换、无需受控塔体做出结构改变，同时具备良好的减震能力，能够有效降低海上支撑式换流阀塔的地震响应，并且能够保证海上支撑式换流阀塔在日常海浪荷载作用下的疲劳寿命。

技术领域

本发明属于特高压电工技术领域，特别是涉及特高压电气设备振动控制技术，具体为一种具备减震功能的海上支撑式换流阀裂间绝缘子。

背景技术

海上支撑式换流阀塔是我国海洋风电输电系统中的关键设备，是直流输电和交流输电互相转化的桥梁。塔体中放置的功率模块技术含量高，造价昂贵。

海上支撑式换流阀塔通常安装在海洋平台上，外部则由阀厅进行封装。海上支撑式换流阀塔下部由多根底部支柱绝缘子作为支撑，上部由层间支柱绝缘子、框架横梁、绝缘工字梁等形成支撑功率模块的框架，属于高度较大的柔直框架结构，在换流阀塔的两个单塔之间通常依靠裂间绝缘子进行连接。换流阀塔在地震作用下，上部结构位移增大，极易发生破坏，造成直接经济损失；另外海上支撑式换流阀塔作为特殊的电力转化设备，其顶部接线端子需要与外部母线相接，地震作用下过大的顶部位移，极易造成母线的扯断，致使电力系统瘫痪。目前在特高压电工技术领域，普通的裂间绝缘子仅起到绝缘连接、增大爬电距离等作用，尚不具备减震功能。

海上支撑式换流阀塔不同于陆上支撑式换流阀塔，除了表现在受到诸如海浪和地震等复杂环境荷载作用外，还需要考虑其下部海洋平台的滤波效应。

发明内容

本发明考虑了海上支撑式换流阀塔的振动行为，提出了一种具备减震功能的海上支撑式换流阀裂间绝缘子，在保证裂间绝缘子绝缘连接、增大爬电距离等基本功能的基础上，使其具备了减小海上支撑式换流阀塔在海浪及地震作用下动力响应的功能。

本发明的技术方案：

一种具备减震功能的海上支撑式换流阀裂间绝缘子，包括裂间绝缘子硅胶伞裙8、质量块9、绝缘导轨14、螺旋绝缘弹簧10、高阻尼橡胶垫15和阻尼器组件11；所述质量块9套于所述绝缘导轨14之上，质量块9沿着绝缘导轨14方向滑动，质量块与绝缘导轨14之间依靠润滑油润滑；所述绝缘导轨14连接于裂间绝缘子的两端；所述螺旋绝缘弹簧10嵌套于所述绝缘导轨14外周，分别固定于裂间绝缘子一端和所述高阻尼橡胶垫15一侧；所述高阻尼橡胶垫15依附于所述质量块9，所述质量块9的另一侧延伸连接所述阻尼器组件11的活塞12，所述阻尼器组件11一端固定于所属裂间绝缘子另一端；所述裂间绝缘子硅胶伞裙8将上述结构包裹于内。

所述的质量块9与所述阻尼器组件11的活塞12为一体结构，中空并套于所属绝缘导轨14之上。

所述的阻尼器组件11的集油盒位于阻尼器的端部。

所述的海上支撑式换流阀裂间绝缘子布置在换流阀的顶层，在代替普通裂间绝缘子，除起到绝缘连接、增大爬电距离基本作用外，还能够减小换流阀的振动。

所述的海上支撑式换流阀裂间绝缘子分别针对海上波浪荷载和地震作用做出区别设计，能够有效降低海上支撑式换流阀塔的地震响应，并且能够保证海上支撑式换流阀塔在日常海浪荷载作用下的疲劳寿命。

阻尼器组件11的阻尼比ξ_opt依据表达式(1)设计：

式中，μ为质量块与海上支撑式换流阀塔的质量比；

螺旋绝缘弹簧的振动基频f_s依据表达式(2)设计：