一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构及其设计方法，尤其涉及 一种±IlOOkV特高压直流工程极线穿墙套管布置结构及其设计方法。
【背景技术】
[0002] 作为直流工程中连接阀厅和直流场的纽带，极线穿墙套管通常布置在阀厅的侧墙 上。如图1所示，传统的极线穿墙套管布置结构考虑了两方面的因素：一是满足极线穿墙套 管端部对阀厅侧墙的空气净距要求；二是防止极线穿墙套管位于阀厅外部分因不均匀淋雨 导致湿闪。在综合考虑上述两个要求的情况下，通常将极线穿墙套管设计为向上倾斜10°， 最终得到的极线穿墙套管既能够满足位于阀厅内外部分长度的要求，也能满足套管弯矩要 求。
[0003] 但是，±IlOOkV特高压直流工程中极线绝缘水平与传统±800kV特高压直流工程 中极线绝缘水平相比有较大提高。一方面，极线对外绝缘要求的提高导致极线穿墙套管对 阀厅侧墙的空气净距增加，进而使得极线穿墙套管的长度增加；另一方面，极线对内绝缘要 求的提高使得极线穿墙套管绝缘材料的厚度增加，进而导致极线穿墙套管的重量增大，套 管的弯矩随之增大。而使用传统的极线穿墙套管布置结构难以解决±IlOOkV特高压直流 工程极线穿墙套管长度大和弯矩大带来的设计制造问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构 及其设计方法，可以缓解±ll〇〇kV特高压直流工程极线绝缘水平提高带来的极线穿墙套 管长度大和弯矩大的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种特高压直流工程极线穿墙套管 布置结构，其特征在于，它包括依次连接以组成阀厅侧墙的上竖直墙、斜墙和下竖直墙，以 及垂直穿过所述斜墙的极线穿墙套管；所述极线穿墙套管的两端分别设置一均压罩，所述 极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩至所述上竖直墙的最短距离和所述极线穿墙套管位于 阀厅外部分的长度均等于所述极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩对阀厅侧墙的空气净距， 所述极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩至所述下竖直墙的最短距离和所述极线穿墙套管 位于阀厅内部分的长度均等于所述极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩对阀厅侧墙的空气 净距。
[0006] 所述极线穿墙套管的最大弯矩为：
[0008] 式中，M为所述极线穿墙套管的最大弯矩；1:为所述极线穿墙套管位于阀厅外的均 压罩对阀厅侧墙的空气净距；G。为所述极线穿墙套管的单位长度重量；0 _为所述斜墙的 最大倾角，即所述斜墙与竖直方向的最大夹角。
[0009] 所述斜墙的最短长度为：
[0011] 式中，>(为所述斜墙的最短长度山为所述极线穿墙套管位于阀厅外的均压 罩对阀厅侧墙的空气净距；I2为所述极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩对阀厅侧墙的空气 净距；9 _为所述斜墙的最大倾角，即所述斜墙与竖直方向的最大夹角；d为所述极线穿墙 套管两端均压罩的端部直径。
[0012] -种特高压直流工程极线穿墙套管布置结构的设计方法，包括以下步骤：
[0013] 1)计算极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩对阀厅侧墙的空气净距I1和极线穿墙 套管位于阀厅内的均压罩对阀厅侧墙的空气净距I2;
[0014] 2)将极线穿墙套管穿过的阀厅侧墙设计为包括上竖直墙、斜墙和下竖直墙的结 构，斜墙倾角为9，极线穿墙套管垂直穿过斜墙；根据极线穿墙套管两端的均压罩对斜墙 的空气净距要求，得出极线穿墙套管位于阀厅外部分长度等于I1，位于阀厅内部分长度等 于I2;
[0015] 3)根据极线穿墙套管两端均压罩对上竖直墙和下竖直墙的空气净距要求，得到极 线穿墙套管位于阀厅外的均压罩至上竖直墙的最短距离等于I1，极线穿墙套管位于阀厅内 的均压罩至下竖直墙的最短距离等于I2;根据几何原理，得到斜墙长度IAB的计算公式为：
[0017] 式中，d为极线穿墙套管两端均压罩的端部直径；
[0018] 4)在不改变阀厅主结构的前提下，从0 =0°开始，以A0 =r的间隔逐渐增 大斜墙倾角0，根据步骤3)的斜墙长度Iab的计算公式计算每个0值对应的阀厅斜墙长 度1AB;依次校核各个斜墙长度IAB下阀厅的结构稳定性，最终得到满足阀厅结构稳定性要求 的斜墙最大倾角 0
[0019] 5)将步骤4)得到的斜墙最大倾角0_代入公式（1)中，计算得到斜墙的最短长 度，同时计算极线穿墙套管的最大弯矩M，最终确定特高压直流工程极线穿墙套管的 布置结构。
[0020] 所述步骤1)中是采用传统的空气净距计算方法，根据极线绝缘水平和阀厅外极 端环境条件计算极线穿墙套管位于阀厅外的均压罩对阀厅侧墙的空气净距I1，同时根据极 线绝缘水平和阀厅内极端环境条件计算极线穿墙套管位于阀厅内的均压罩对阀厅侧墙的 空气净距I2。
[0021] 所述阀厅外极端环境条件包括阀厅所在海拔、阀厅外极端温度和湿度，所述阀厅 内极端环境条件包括阀厅所在海拔、阀厅内极端温度和湿度。
[0022] 所述步骤5)中极线穿墙套管最大弯矩M的计算公式为：
[0024] 式中，G。为所述极线穿墙套管的单位长度重量。
[0025] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的特高压直流工程极 线穿墙套管布置结构，可以在满足空气净距要求的前提下使得极线穿墙套管的长度最短。 2、本发明的特高压直流工程极线穿墙套管布置结构，由于斜墙的设置，可以大大减小极线 穿墙套管的弯矩。3、本发明的特高压直流工程极线穿墙套管布置结构，由于斜墙的设置，使 得极线穿墙套管位于阀厅外部分可均匀淋雨，避免了不均匀湿闪。
【附图说明】
[0026] 图1是传统极线穿墙套管布置结构的示意图；
[0027] 图2是本发明极线穿墙套管布置结构的示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0029] 如图2所示，本发明提供的特高压直流工程极线穿墙套管布置结构，其包括上竖 直墙1，与上竖直墙1在水平方向和竖直方向上均错开一定距离的下竖直墙3,以及连接上 竖直墙1的下端与下竖直墙3的上端的斜墙2,上竖直墙1、斜墙2和下竖直墙3共同组成 阀厅侧墙。极线穿墙套管4垂直穿过斜墙2,极线穿墙套管4的两端分别设置一均压罩41， 且位于阀厅外的均压罩41至上竖直墙1的最短距离和极线穿墙套管4位于阀厅外部分的 长度均等于位于阀厅外的均压罩41对阀厅侧墙的空气净距I1，位于阀厅内的均压罩41至 下竖直墙3的最短距离和极线穿墙套管4位于阀厅内部分的长度均等于位于阀厅内的均压 罩41对阀厅侧墙的空气净距1 2。
[0030] 上述实施例中，极线穿墙套管4的最大弯矩为：
[0032] 式中，M为极线穿墙套管4的最大弯矩；G。为极线穿墙套管4的单位长度重量；0 _ 为斜墙2的最大倾角，即斜墙2与竖直方向的最大夹角。
[0033] 上述实施例中，斜墙2的最短长度为：
[0035] 式中，为斜墙2的最短长度；d为极线穿墙套管4两端均压罩41的端部直 径。
[0036] 本发明所提出的特高压直流工程极线穿墙套管布置结构，是基于如下的特高压直 流工程极线穿墙套管布置结构的设计方法得到的：
[0037] 1)采用传统的空气净距计算方法，根据极线绝缘水平和阀厅外极端环境条件计算 极线穿墙套管4位于阀厅外的均压罩41对阀厅侧墙的空气净距I1，同时根据极线绝缘水平 和阀厅内极端环境条件计算极线穿墙套管4位于阀厅内的均压罩41对阀厅侧墙的空气净 距I2，且通常有li>I2。其中，阀厅外极端环境条件包括阀厅所在海拔、阀厅外极端温度和 湿度，阀厅内极端环境条件包括阀厅所在海拔、阀厅内极端温度和湿度。
[0038] 2)如图2所示，为避免极线穿墙套管4位于阀厅外部分不均匀淋雨，同时减小极线 穿墙套管4的弯矩，将极线穿墙套管4穿过的阀厅侧墙设计为包括上竖直墙1、斜墙2和下 竖直墙3的结构，斜墙2倾角（即斜墙2与竖直方向的夹角）为0，极线穿墙套管4垂直穿 过斜墙2 ;同时，为了满足极线穿墙套管4两端的均压罩41对斜墙2的空气净距要求，可得 出极线穿墙套管4位于阀厅外部分长度等于I1，位于阀厅内部分长度等于I2;则极线穿墙套 管4的长度L=li+l2。
[0039] 3)极线穿墙套管4位于阀厅外的均压罩41对上竖直墙1也应满足空气净距要求， 则极线穿墙套管4位于阀厅外的均压罩41至上竖直墙1的最短距离等于I1;已知极线穿墙 套管4两端均压罩41的端部直径为d，则根据几何原理，可得到极线穿墙套管4中心线穿墙 点〇到斜墙2与上竖直墙1交界点A的距离Im的计算公式为：
[0041] 同理，极线穿墙套管4位于阀厅内的均压罩41对下竖直墙3也应满足空气净距要 求，则极线穿墙套管4位于阀厅内的均压罩41至下竖直墙3的最短距离等于12;则根据几 何原理，可得到极线穿墙套管4中心线穿墙点0到斜墙2与下竖直墙3交界点B的距离Iqb 的计算公式为：
[0045] 4)在不