一種特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法，尤其涉及 一種±IlOOkV特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為直流工程中連接閥廳和直流場的紐帶，極線穿墻套管通常布置在閥廳的側(cè)墻 上。如圖1所示，傳統(tǒng)的極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)考慮了兩方面的因素：一是滿足極線穿墻套 管端部對閥廳側(cè)墻的空氣凈距要求；二是防止極線穿墻套管位于閥廳外部分因不均勻淋雨 導(dǎo)致濕閃。在綜合考慮上述兩個要求的情況下，通常將極線穿墻套管設(shè)計為向上傾斜10°， 最終得到的極線穿墻套管既能夠滿足位于閥廳內(nèi)外部分長度的要求，也能滿足套管彎矩要 求。
[0003] 但是，±IlOOkV特高壓直流工程中極線絕緣水平與傳統(tǒng)±800kV特高壓直流工程 中極線絕緣水平相比有較大提高。一方面，極線對外絕緣要求的提高導(dǎo)致極線穿墻套管對 閥廳側(cè)墻的空氣凈距增加，進(jìn)而使得極線穿墻套管的長度增加；另一方面，極線對內(nèi)絕緣要 求的提高使得極線穿墻套管絕緣材料的厚度增加，進(jìn)而導(dǎo)致極線穿墻套管的重量增大，套 管的彎矩隨之增大。而使用傳統(tǒng)的極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)難以解決±IlOOkV特高壓直流 工程極線穿墻套管長度大和彎矩大帶來的設(shè)計制造問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu) 及其設(shè)計方法，可以緩解±ll〇〇kV特高壓直流工程極線絕緣水平提高帶來的極線穿墻套 管長度大和彎矩大的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種特高壓直流工程極線穿墻套管 布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括依次連接以組成閥廳側(cè)墻的上豎直墻、斜墻和下豎直墻，以 及垂直穿過所述斜墻的極線穿墻套管；所述極線穿墻套管的兩端分別設(shè)置一均壓罩，所述 極線穿墻套管位于閥廳外的均壓罩至所述上豎直墻的最短距離和所述極線穿墻套管位于 閥廳外部分的長度均等于所述極線穿墻套管位于閥廳外的均壓罩對閥廳側(cè)墻的空氣凈距， 所述極線穿墻套管位于閥廳內(nèi)的均壓罩至所述下豎直墻的最短距離和所述極線穿墻套管 位于閥廳內(nèi)部分的長度均等于所述極線穿墻套管位于閥廳內(nèi)的均壓罩對閥廳側(cè)墻的空氣 凈距。
[0006] 所述極線穿墻套管的最大彎矩為：
[0008] 式中，M為所述極線穿墻套管的最大彎矩；1:為所述極線穿墻套管位于閥廳外的均 壓罩對閥廳側(cè)墻的空氣凈距；G。為所述極線穿墻套管的單位長度重量；0 _為所述斜墻的 最大傾角，即所述斜墻與豎直方向的最大夾角。
[0009] 所述斜墻的最短長度為：
[0011] 式中，>(為所述斜墻的最短長度山為所述極線穿墻套管位于閥廳外的均壓 罩對閥廳側(cè)墻的空氣凈距；I2為所述極線穿墻套管位于閥廳內(nèi)的均壓罩對閥廳側(cè)墻的空氣 凈距；9 _為所述斜墻的最大傾角，即所述斜墻與豎直方向的最大夾角；d為所述極線穿墻 套管兩端均壓罩的端部直徑。
[0012] -種特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，包括以下步驟：
[0013] 1)計算極線穿墻套管位于閥廳外的均壓罩對閥廳側(cè)墻的空氣凈距I1和極線穿墻 套管位于閥廳內(nèi)的均壓罩對閥廳側(cè)墻的空氣凈距I2;
[0014] 2)將極線穿墻套管穿過的閥廳側(cè)墻設(shè)計為包括上豎直墻、斜墻和下豎直墻的結(jié) 構(gòu)，斜墻傾角為9，極線穿墻套管垂直穿過斜墻；根據(jù)極線穿墻套管兩端的均壓罩對斜墻 的空氣凈距要求，得出極線穿墻套管位于閥廳外部分長度等于I1，位于閥廳內(nèi)部分長度等 于I2;
[0015] 3)根據(jù)極線穿墻套管兩端均壓罩對上豎直墻和下豎直墻的空氣凈距要求，得到極 線穿墻套管位于閥廳外的均壓罩至上豎直墻的最短距離等于I1，極線穿墻套管位于閥廳內(nèi) 的均壓罩至下豎直墻的最短距離等于I2;根據(jù)幾何原理，得到斜墻長度IAB的計算公式為：
[0017] 式中，d為極線穿墻套管兩端均壓罩的端部直徑；
[0018] 4)在不改變閥廳主結(jié)構(gòu)的前提下，從0 =0°開始，以A0 =r的間隔逐漸增 大斜墻傾角0，根據(jù)步驟3)的斜墻長度Iab的計算公式計算每個0值對應(yīng)的閥廳斜墻長 度1AB;依次校核各個斜墻長度IAB下閥廳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最終得到滿足閥廳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求 的斜墻最大傾角 0
[0019] 5)將步驟4)得到的斜墻最大傾角0_代入公式（1)中，計算得到斜墻的最短長 度，同時計算極線穿墻套管的最大彎矩M，最終確定特高壓直流工程極線穿墻套管的 布置結(jié)構(gòu)。
[0020] 所述步驟1)中是采用傳統(tǒng)的空氣凈距計算方法，根據(jù)極線絕緣水平和閥廳外極 端環(huán)境條件計算極線穿墻套管位于閥廳外的均壓罩對閥廳側(cè)墻的空氣凈距I1，同時根據(jù)極 線絕緣水平和閥廳內(nèi)極端環(huán)境條件計算極線穿墻套管位于閥廳內(nèi)的均壓罩對閥廳側(cè)墻的 空氣凈距I2。
[0021] 所述閥廳外極端環(huán)境條件包括閥廳所在海拔、閥廳外極端溫度和濕度，所述閥廳 內(nèi)極端環(huán)境條件包括閥廳所在海拔、閥廳內(nèi)極端溫度和濕度。
[0022] 所述步驟5)中極線穿墻套管最大彎矩M的計算公式為：
[0024] 式中，G。為所述極線穿墻套管的單位長度重量。
[0025] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明的特高壓直流工程極 線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)，可以在滿足空氣凈距要求的前提下使得極線穿墻套管的長度最短。 2、本發(fā)明的特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)，由于斜墻的設(shè)置，可以大大減小極線 穿墻套管的彎矩。3、本發(fā)明的特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)，由于斜墻的設(shè)置，使 得極線穿墻套管位于閥廳外部分可均勻淋雨，避免了不均勻濕閃。
【附圖說明】
[0026] 圖1是傳統(tǒng)極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0029] 如圖2所示，本發(fā)明提供的特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)，其包括上豎 直墻1，與上豎直墻1在水平方向和豎直方向上均錯開一定距離的下豎直墻3,以及連接上 豎直墻1的下端與下豎直墻3的上端的斜墻2,上豎直墻1、斜墻2和下豎直墻3共同組成 閥廳側(cè)墻。極線穿墻套管4垂直穿過斜墻2,極線穿墻套管4的兩端分別設(shè)置一均壓罩41， 且位于閥廳外的均壓罩41至上豎直墻1的最短距離和極線穿墻套管4位于閥廳外部分的 長度均等于位于閥廳外的均壓罩41對閥廳側(cè)墻的空氣凈距I1，位于閥廳內(nèi)的均壓罩41至 下豎直墻3的最短距離和極線穿墻套管4位于閥廳內(nèi)部分的長度均等于位于閥廳內(nèi)的均壓 罩41對閥廳側(cè)墻的空氣凈距1 2。
[0030] 上述實施例中，極線穿墻套管4的最大彎矩為：
[0032] 式中，M為極線穿墻套管4的最大彎矩；G。為極線穿墻套管4的單位長度重量；0 _ 為斜墻2的最大傾角，即斜墻2與豎直方向的最大夾角。
[0033] 上述實施例中，斜墻2的最短長度為：
[0035] 式中，為斜墻2的最短長度；d為極線穿墻套管4兩端均壓罩41的端部直 徑。
[0036] 本發(fā)明所提出的特高壓直流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)，是基于如下的特高壓直 流工程極線穿墻套管布置結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法得到的：
[0037] 1)采用傳統(tǒng)的空氣凈距計算方法，根據(jù)極線絕緣水平和閥廳外極端環(huán)境條件計算 極線穿墻套管4位于閥廳外的均壓罩41對閥廳側(cè)墻的空氣凈距I1，同時根據(jù)極線絕緣水平 和閥廳內(nèi)極端環(huán)境條件計算極線穿墻套管4位于閥廳內(nèi)的均壓罩41對閥廳側(cè)墻的空氣凈 距I2，且通常有l(wèi)i>I2。其中，閥廳外極端環(huán)境條件包括閥廳所在海拔、閥廳外極端溫度和 濕度，閥廳內(nèi)極端環(huán)境條件包括閥廳所在海拔、閥廳內(nèi)極端溫度和濕度。
[0038] 2)如圖2所示，為避免極線穿墻套管4位于閥廳外部分不均勻淋雨，同時減小極線 穿墻套管4的彎矩，將極線穿墻套管4穿過的閥廳側(cè)墻設(shè)計為包括上豎直墻1、斜墻2和下 豎直墻3的結(jié)構(gòu)，斜墻2傾角（即斜墻2與豎直方向的夾角）為0，極線穿墻套管4垂直穿 過斜墻2 ;同時，為了滿足極線穿墻套管4兩端的均壓罩41對斜墻2的空氣凈距要求，可得 出極線穿墻套管4位于閥廳外部分長度等于I1，位于閥廳內(nèi)部分長度等于I2;則極線穿墻套 管4的長度L=li+l2。
[0039] 3)極線穿墻套管4位于閥廳外的均壓罩41對上豎直墻1也應(yīng)滿足空氣凈距要求， 則極線穿墻套管4位于閥廳外的均壓罩41至上豎直墻1的最短距離等于I1;已知極線穿墻 套管4兩端均壓罩41的端部直徑為d，則根據(jù)幾何原理，可得到極線穿墻套管4中心線穿墻 點〇到斜墻2與上豎直墻1交界點A的距離Im的計算公式為：
[0041] 同理，極線穿墻套管4位于閥廳內(nèi)的均壓罩41對下豎直墻3也應(yīng)滿足空氣凈距要 求，則極線穿墻套管4位于閥廳內(nèi)的均壓罩41至下豎直墻3的最短距離等于12;則根據(jù)幾 何原理，可得到極線穿墻套管4中心線穿墻點0到斜墻2與下豎直墻3交界點B的距離Iqb 的計算公式為：
[0045] 4)在不