研制一种西门子技术换流阀接头直阻测试夹具

研制一种西门子技术换流阀接头直阻测试夹具"
徐志艳，黄智，蔡韩奇
(国网浙江省电力有限公司检修分公司，浙江杭州311000#
摘要：换流阀作为直流输电系统中的关键设备，其内部接头发热问题严重影响设备的安全稳定运行。

国网公司系统在运换流站主要采用西门子.ABB以及AREVA技术路线换流阀，其中西门子技术换流阀接头发热问题时有发生，接头直阻则为衡量接头是否发热的重要指标。

当前直阻测试方法需专人携带仪器进入阀塔就近测试，存在人员高空坠落风险，且阀塔内空间狭小,操作不便,测试效率低下。

针对当前直阻测试方法所存在的不足，提出了一种适用于西门子技术换流阀的直阻测试夹具，实现远距离直阻测试，无需进入阀塔即可完成测试，降低了人员劳动强度，提高了测试工作效率，并对该夹具的应用推广进行了详细说明。

关键词：直流换流站；换流阀；接头发热；直阻测试；远距离测试；测试夹具
中图分类号:TM723文献标志码：A
Development of a Test Fixture for SIEMENS Technology Converter Valve Joint Direct Resistance
XU Zhiyan,HUANG Zhi,CAI Hanqi
(Inspection Branch,State Grid Corporation Zhejiang Electric Power Co.,Ltd.,Hangzhou311000,China) Abstract:As the key equipment in transmission system,the internal joint heating problem of converter valve seriously affected the safe and stable operation of the equipment.In the converter station of SGCC system converter valves using SIE­MENS,ABB and AREVA technology route were mainly used,among of them,SIEMENS technology converter valve joint heating problems often occurred,the direct resistance of the joint was an important index to measure whether the joint was heated or not.At present,the direct resistance test method required special personnel to carry instruments into the nearby valve tower for testing,there was a risk of falling from height,moreover,the space in the valve tower was narrow,the oper­ation was inconvenient,and the test efficiency was low.Aimed at the shortcomings of the current direct resistance test method for joint heating,a kind of direct resistance test fixture suitable for SIEMENS technology converter valve was pro­posed,which realized the long distance direct resistance test,the test could be completed without entering the valve tower, it reduced labor intensity and improved testing efficiency.The application and popularization of the fixture were described in detal.
Key words:DC converter station,converter valve,joint heating,direct resistance test,remote test ,test fixtures
截止2019年，国网公司系统在运换流站主要采用西门子、ABB以及AREVA技术路线换流阀,其中西门子技术换流阀在运行期间多次发生阀塔内电气接头发热问题,严重影响了换流阀设备的安全稳定运行。

换流站通常在年度检修期间开展阀塔内电气接头直阻测试，以此判断接头是否存在发热隐患
当前直阻测试方式存在效率低、安全性弱等问题，因此,提出一种新的直阻测试夹具,适用于西门子技术换流阀塔电气连接接头测试,成为当前急需解决的一个难题。

1西门子技术换流阀塔接头发热分析及接头分布
1.1换流阀塔接头发热分析
换流阀塔内发热点主要存在于电气主通流回路接头上,接头直阻越大,温升效应越高。

以2014年为例,西门子技术换流阀电抗器接头发热申请停运处理4次,换流阀与并联避雷器软连接接头发热申请停运处理1次。

分析得知：接头发热主要是由于接触面导电膏干结、粉化所致（见图1）。

经打磨处理后,运行温升正常。

a）电抗器连接铜排表面
b ）电抗器接头表面
图1接头表面导电膏干结、粉化
12换流阀塔内电气连接接头分布
西门子技术换流阀塔电气主通流回路接头布局
如图2所示，换流阀塔内接头繁多，以某换流站为 例,一个换流阀塔电气通流回路接头为76处，其中 36处接头位于阀塔内部中间位置，一个阀厅按6个 换流阀塔计算，共计456个电气通流回路接头，阀塔 中间部位通流回路接头占比高达47%（见表1）。

表1某换流站阀塔内接头占比
阀厅
阀塔中间接头总数接头数量占比/%极1高端4562#647极1低端
456
2#6
47
不论是运行期间的接头红外测温，还是年检期
间的接头直阻测试，均需消耗大量人力、物力。

如何
高效对换流阀电气通流回路接头进行直阻测量、防
止接头发热隐患成为当务之急％⑺-2西门子技术换流阀塔内接头常规直阻测
试方法及不足
2.1常规直阻测试方法
西门子技术换流阀塔进行直阻测量时，需通过
阀厅作业车升降平台至阀塔同高度位置，由工作人 员携带测试夹具（见图3）进入阀塔就近对接头位置
进行直阻测试。

而换流阀塔分层布置，不同层均要 进入开展接头直阻测试'直阻测试方法示意图如图 4 所示 '
5 150
1 850
电抗器
图2某换流站换流阀塔电气主通流回路接头分布
TFM 板卡
水冷电阻
晶闸管
图3手持式大电流微欧计及对应的开尔文夹具
2. 2常规直阻测试方法存在的不足
在西门子技术换流阀直阻测试检修过程中，常
规直阻测试方法存在如下不足'
图4直阻测试方法示意图
1）直阻测试仪器、测试夹具及其缆线不便进塔携带,存在安全隐患。

2）西门子技术换流阀塔中间部位的电气主通流回路接头占比较高，且阀塔中间位置内部狭小，人员进入阀塔操作不便，测试效率低。

3）测试过程中，直阻测试仪器留在升降平台，测试夹具需专人携带进入阀塔，导致人员增加，人力资源浪费。

由上可知，常规直阻测试方法较为繁琐，步骤复杂，涉及进出阀塔导致工期较长％「10&,且易误碰阀塔内设备造成安全隐患。

按照常规直阻测试方法，以某换流站为例，阀塔中间部位的通流回路接头占比47%，完成4个阀厅24个换流阀塔约需36h,在迎峰度夏期间士800kV换流站满负荷8000MW运行，停电损失达2.88亿kW・h。

该直阻测试工作若是每节约1h,总体可节约0.08亿kW・h o 针对当前接头直阻测试方法存在的不足，迫切需要一种便携式接触直阻测试夹具，可以实现从阀厅作业车升降平台上完成远距离直阻测量，提高检修效率并增加人员设备安全性。

3新型直阻测试夹具的设计研制
该新型直阻测试夹具主要针对换流阀塔内电气主通流回路接头的直阻测试工作。

3.1主要设计内容
该夹具主要包括前端部、测试手柄，前端部设置有与被测元件配合的触头，触头至少为2个,且任意2个触头的位置不重合。

测试手柄的中部沿其轴向贯穿有连接于触头与测试仪器之间的测试线缆（见图5）o
测试线缆
图5直阻测试夹具与直阻测试仪器配合示意图
前端部触头的中部具有测试槽，测试槽的两侧内壁上分别设置有与被测元件接触配合的弹簧卡片。

弹簧卡片包括一体连接的装配段和测试段，弹簧卡片通过贯穿装配段并与测试槽螺纹联接的螺钉可拆装地连接于测试槽的内壁上。

通过该螺钉能够实现弹簧卡片与测试槽间的快速拆装。

测试段呈拱形，测试段的外壁为圆滑弧面并与被测元件贴合适配，测试段的内壁与测试槽的内壁间形成缓冲间隙。

当被测元件嵌入两弹簧卡片之间时,测试段受压适度变形，从而挤压缓冲间隙，实现结构缓冲（见图6）o
图6直阻测试夹具前端触头结构及夹持铜排示意图
通常情况下，位于同一测试槽内的两弹簧卡片之间的间隙是稍小于被测元件的厚度的，这样有助于使被测元件能够与两弹簧卡片间形成嵌装配合结构，从而在保证弹簧卡片与被测元件充分接触的基础上，相应提高被测元件在测试过程中的结构稳定性，避免检测时发生被测元件松动或脱落。

3.2具体操作方法
操作使用时,工作人员通过握持测试夹具，带动触头移动至需要进行检测的元件处，之后可通过控制测试夹具的小幅动作，将测试槽对位套装至被测元件上，以使被测元件精准嵌装至位于同一测试槽内的两弹簧卡片之间，保证弹簧卡片与被测元件的外壁充分接触并紧密贴合，由此,即可通过弹簧卡片与测试线缆连接形成的测试线路将被测元件与测试仪器可靠连接，以便实施相应的电阻测试作业，测试完毕后，仅需操纵测试夹具小幅动作,以使被测元件由当前测试槽内脱出即可，之后控制测试夹具继续
移动至下一被测元件对应的工位处即可继续实施下一测试作业。

整个直阻测试过程，通过协同配合的测试夹具、触头及位于触头上的测试槽和弹簧卡片，将测试仪器的有效作业范围大幅延展，从而在测试过程中无需频繁搬运测试仪器即可对较大范围内的被测元件逐一进行检测，有效降低了工作人员的劳动强度，避免了频繁搬运测试仪器可能对相关部件结构造成的损伤,且其操作测试过程简便灵活，能够大幅提高对输变电设备的相关测试效率。

直阻测试仪器放置在能够沿竖直方向往复移动的阀厅作业车升降平台上，测试仪器联动设置于升降平台的顶部（见图7）。

实际作业时，工作人员携测试仪器和测试手柄等设备位于升降平台上，之后通过升降平台将电阻测试装置与相关工作人员一起举升至目标工位处,对被测元件进行测试。

头直阻测试。

测试结果显示，两者误差为1.3%〜16%（见表2）,且普遍比常规直阻测试夹具偏大，初步判断为测试精度与常规直阻测试结果相比较为吻合。

考虑新型直阻测试夹具线缆较长，会引发整体直阻值均偏大的现象。

图8西门子技术换流阀直阻测试夹具
图7直阻测试夹具与被测试设备配合示意图
表2某换流站阀塔组件接头直阻测试
接头样品常规测试值/%*新型夹具测试值/%*误差/%样品1 3.28 3.32
#.3样品28.628.76#.6样品37.347.45
#.5样品4 5.2# 5.28#.3样品5 4.56 4.62#.4
3.3新型直阻测试夹具现场验证
现场实际直阻测试时，应对换流阀塔接头和直阻测试夹具（见图8）进行如下检查。

1）对直阻测试夹具前端部触头进行测量，可实现10〜20mm的被测接头厚度范围。

目前西门子技术换流阀塔电气通流回路接头厚度约为15.06 mm,满足直阻测试夹具的使用要求。

2）对西门子技术换流阀组件的接头分布和位置进行分析，接头分布方式包括竖向、横向，且距离阀塔外边沿约1300mm,无特殊接头方式，新型直阻测试夹具的测试手柄为#600mm，其前端部触头配
置多个，适配性较强，满足现有竖向、横向的接头分布特点'
3）直阻测试仪器的线缆通过新型直阻测试夹具的测试手柄贯穿接入，固定在前端部接入弹簧卡片和螺钉上，实现直阻测试功能。

测试新型直阻测试夹具的精度是否满足要求,选用条件如下：相同设备接头，相同直阻测试仪器,相同材质线缆，仅直阻测试夹具不一致，开展同一接3.4新型直阻测试夹具优点
在使用过程中，新型直阻测试夹具具有如下特点'
1）直阻测试夹具实现换流阀塔外的远距离直阻测试，提高了劳动效率及安全可靠性。

2）直阻测试夹具的多头多方位设计，实现了不同接头位置的便捷测试，提升了测试夹具的兼容性。

3）直阻测试夹具前端触头内的异型弹簧卡片设计，既可避免被测元件和弹簧卡片之间可能导致的损伤，又可满足不同接头厚度需求，提高了测试灵活性'
4新型直阻测试夹具的适用性及推广以某换流站为例,使用该直阻测试夹具，按4个阀厅24个换流阀塔内所有接头直阻测试检修时间由36h节约至18h,按迎峰度夏换流站满负荷8000MW运行计算，可节约1.44亿kW・h o 该新型直阻测试夹具的使用避免了原直阻测试方法所存在的不足，较好地解决了西门子技术阀塔
直阻测试难题，提高了工作效率，降低了劳动强度，同时保证了操作人员的安全性和换流阀塔内设备的安全性’
另外，该测试夹具使用灵活方便、通用性强，其结构形式可广泛应用在换流站站内主回路接头直阻测试中’
5结语
该新型直阻测试夹具的研制为换流阀阀塔直阻测试提供了一种新的应用方式。

同时，也为后期换流阀阀塔类似检修项目提供了技术支持和保障。

参考文献
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"国网浙江省电力有限公司科技项目(5211MR20000F)
作者简介：徐志艳(1990-)，男，大学本科，工程师，主要从事直流换流站换流阀设备、直流控保设备检修等方
面的研究'
收稿日期=2020-12-26
责任编辑郑练。