《多塔高壓直流濾波電容裝置》是桂林電力電容器有限責任公司於2010年12月18日申請的發明專利，該專利的申請號為2010206673233，公告號為CN201877825U，公告日為2011年6月22日，發明人是左強林、梁琮、廖斌、雷瓊艷、趙彥軍、秦華忠，該專利涉及高壓直流輸電技術領域。
《多塔高壓直流濾波電容裝置》所述裝置包括3～5個電容器塔，每塔15層～50層台架，每層有4～32台電容器單元；各塔的頂部台架有高壓管母相互連線成為整體結構。每塔的電容器單元一次接線為“H”型接線，或者“II”型接線。每塔的每層有4～32台電容器單元，每層的電容器單元串聯為2～8串。每塔上部高壓的台架每層或隔1～3層裝設均壓環。優選方案為3個電容器塔，每塔每層有8台電容器單元，串聯為4串接為“H”型接線。其中2個塔接為雙橋差不平衡電流保護電路。
2014年11月6日，《多塔高壓直流濾波電容裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《多塔高壓直流濾波電容裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：多塔高壓直流濾波電容裝置
- 公告號：CN201877825U
- 公告日：2011年6月22日
- 申請號：2010206673233
- 申請日：2010年12月18日
- 專利權人：桂林電力電容器有限責任公司
- 地址：廣西壯族自治區桂林市七星區建桿路16號
- 發明人：左強林、梁琮、廖斌、雷瓊艷、趙彥軍、秦華忠
- 分類號：H02J1/02（2006.01）I
- 代理機構：桂林市持衡專利商標事務所有限公司
- 類別：實用新型專利
- 代理人：歐陽波
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在電力系統，特別是超/特高壓直流輸電系統中，為了濾除系統直流側的交流諧波分量，需要使用大量的直流濾波電容器裝置。多個電容器經過一定的串並聯接後，直接接到±500千伏甚至±1000千伏的直流母線上。這些電容器裝置都需要採用分級絕緣，也就是每兩層電容器之間及電容器和地之間必須用絕緣子隔開。由於電容器具有“隔直流、通交流”的特點，所以在電容器組中，直流電壓按電阻分布。這就要求直流場中絕緣子的爬電比距較大。試驗表明，直流場絕緣子的爬電比距要求至少達到54毫米/千伏以上，現在產品要求達到66毫米/千伏以上。因此±800千伏支架式多層電容器塔架的高度達到30米左右，整個塔架重量達到50至70噸。這給電容器塔的抗震帶來極大的困難。2010年12月前支柱絕緣子已經難以實現這么高的抗震要求。如果將絕緣子等相關部件加粗，勉強可以達到抗震的要求，但仍存在安全問題：一是對於這么重要的設備，安全裕度太小，安全可靠性不高；二是絕緣子加粗後表面的污穢電阻減小，直接影響電容器組的電壓分布，不利於電容器的安全運行。
截至2010年12月，國產的直流濾波電容器的主要結構方式有：1）單塔支架式結構。就是將電容器安裝在一個架子上，經多層分級絕緣直接接到超/特高壓直流母線上。這種結構方式的優點是簡單易實施，技術也很成熟，是直流濾波電容器裝置的主導結構方式。缺點是適用電壓只能在±660千伏及以下，而且單組容量不能太大；2）單塔懸吊式結構。就是將電容器安裝在一個懸吊的架子上，經多層分級絕緣直接接到超/特高壓直流母線上。這種結構方式的優點是避免了抗震問題，技術也很成熟。缺點是檢修困難，而且單組容量不能做得太大。
專利號為ZL200920164713.6的實用新型專利“高電壓直流極線PLC電容器”，用同樣高度的7層～30層電容器單元垂直疊放成的電容器柱和7層～30層支柱絕緣子垂直疊放的絕緣子柱，構成三柱連體的整體結構塔架，提高了高壓直流輸電系統電容器裝置的穩定性，對支柱絕緣子的機械強度要求降低，解決了抗震問題。此方案因其電容器柱本身為瓷套式結構，重量也較輕，抗震問題沒那么突出，但沒有考慮不平衡電流保護問題。
發明內容
專利目的
《多塔高壓直流濾波電容裝置》的目的是設計一種多塔高壓直流濾波電容裝置，由3～5個電容器塔相互連線，構成多塔支架結構，且每個電容器塔的每層台架上有多台電容器，各塔的電容器串並聯構成“H”型接線或II型接線，整體受力結構穩定，且每個電容器塔的接線形成獨立的橋差不平衡電流保護或橫差不平衡電流保護，提高裝置內部故障保護的可靠性。
技術方案
《多塔高壓直流濾波電容裝置》每個電容器塔包括電容器單元、台架和支柱絕緣子，底座支柱絕緣子支承15層～50層台架，每層台架上有多台電容器單元；該電容裝置包括有3～5個電容器塔，各塔的頂部台架經構件相互連線，3～5個電容器塔連線成為一個整體結構。
各電容器塔上的電容器單元一次接線為“H”型接線或者為II型接線。
所述“H”型接線即為各電容器單元接為四個電容臂組成的電橋，每個電橋的中間電位附近連線有電流互感器，組成橋差不平衡電流保護電路；所述II型接線即為各電容器單元接為2個電容臂、低壓端接電流互感器，2臂並聯組成橫差不平衡電流保護電路。
該方案中，每塔的每層台架上有4台～32台電容器單元，每層的電容器單元串聯為2串～8串，在每個塔架第7層～第35層引出不平衡電流的接電流互感器。
各塔的頂部台架經高壓管母相互連線。
每塔電壓在252千伏以上的上部台架層，每層或隔1～3層裝設均壓環。
優選方案為3個電容器塔構成三塔棱形支架。每塔每層有8台電容器單元，每層的電容器單元串聯為4串，每塔的電容器單元一次接線為“H”型接線。
其中一個濾波支路由2個電容器塔組成，2個電容器塔的電容器單元接為並聯雙橋差不平衡電流保護電路，即三個電容器塔的電容器單元組成2個濾波支路。
改善效果
1、多塔結構利用三角形受力結構穩定性原理，將多個塔在頂部採用加強措施連線在一起，使原來相互獨立的塔形成相互支撐的整體，同時減輕了單塔的受力載荷；另一方面，多塔整體長細比得到改善，重心更加穩定，抗震性能提高；
2、每塔獨自構成橋差不平衡電流保護或橫差不平衡電流保護，與單塔結構相比保護單元的數量增加了，電容器裝置的保護可靠性也得到了提高；
3、每層電容器單元的串聯數增加，單台電容器單元的內部元件串聯數減小、並聯數增加，增加內熔絲動作的可靠性，提高電容器裝置的運行可靠性；
4、增加每層電容器單元的串聯數，降低了單台電容器單元的額定電壓，減小了單台電容器單元內部的有功損耗，電容器單元的運行溫升降低，也提高電容器裝置的運行可靠性；
5、連線頂層台架的高壓管母有利於降低帶電體的表面電場強度，減小電暈的發生。
附圖說明
圖1為該多塔高壓直流濾波電容裝置實施例1的結構示意圖；
圖2為圖1的A向視圖；
圖3為圖1的右視圖
圖4為實施例1中“H”型接線一次原理圖；
圖5為該實施2中的II型接線一次原理圖；
圖6為實施例1的三塔電容濾波支路示意圖。
圖內標號為：1、高壓管母，2電容器單元，3、棒式支柱絕緣子，4、均壓環，5、聯接線，6、台架，7、電流互感器，8、底座支柱絕緣子，9、高壓引出端，10、低壓引出端。
權利要求
1.《多塔高壓直流濾波電容裝置》每個電容器塔包括電容器單元（2）、台架（6）和支柱絕緣子，底座支柱絕緣子（8）支承15層～50層台架（6），每層台架（6）上有上有多台電容器單元（2）；其特徵在於：包括有3～5個電容器塔，各塔的頂部台架經構件相互連線，3～5個電容器塔連線成為一個整體結構；各電容器塔上的電容器單元（2）一次接線為“H”型接線或者為II型接線。
2.根據權利要求1所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：每塔的每層台架（6）上有4台～32台電容器單元2，每層的電容器單元（2）串聯為2串～8串。
3.根據權利要求1所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：所述電容器塔上的電容器單元（2）一次接線為“H”型接線，在每個塔架第7層～第35層引出不平衡電流接電流互感器（7）。
4.根據權利要求3所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：所述電流互感器（7）為光纖式電流互感器、或者是光電式電流互感器、或者是混合式電流互感器、或者是電子式電流互感器。
5.根據權利要求1所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：所述電容器塔上的電容器單元（2）一次接線為II型接線，在每個塔架底層引出不平衡電流接電流互感器（7）。
6.根據權利要求5所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：所述電流互感器（7）為電磁式電流互感器。
7.根據權利要求1所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：各塔的頂部台架經高壓管母（1）相互連線。
8.根據權利要求1所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：每塔電壓在252千伏以上的上部台架層，每層或隔1～3層裝設均壓環（4）。
9.根據權利要求1所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：3個電容器塔構成三塔棱形支架；每塔每層有8台電容器單元(2），每層的電容器單元（2）串聯為4串。
10.根據權利要求9所述的多塔高壓直流濾波電容裝置，其特徵在於：其中2個電容器塔的電容器單元（2）接為雙橋差不平衡電流保護電路。
實施方式
實施例1
該多塔高壓直流濾波電容裝置實施例1如圖1至3所示，3個電容器塔構成三塔棱形支架。每個電容器塔包括電容器單元2、台架6和支柱絕緣子，底座支柱絕緣子8支承30層台架6，各層台架之間有棒式支柱絕緣子3，每層台架6上有上有8台電容器單元2、串聯為4串；各塔的頂部台架6經高壓管母1相互連線，3個電容器塔連線成為一個整體結構。
每個電容器塔上的多層台架上的電容器單元2經聯接線5一次接線為“H”型接線。“H”型接線一次原理圖如圖4所示，15層串聯的60台電容器單元2為一個橋臂，4個橋臂連線為電橋，在每塔的第15層，即電橋的中間電位處引出不平衡電流接電流互感器7，該例採用光纖式電流互感器，也可以用純光電式電流互感器，或者是混合式的電流互感器，或者是電子式電流互感器等等。
如圖6所示，該例2個電容器塔的電容器構成的電橋並聯為雙橋差不平衡電流保護電路，即三個電容器塔的電容器單元組成2個濾波支路。圖中S表示串聯的電容器單元的個數，P表示並聯的電容器單元的個數；TA表示電流互感器；LV表示低壓引出端，HV表示高壓引出端。
每塔第10層以上電壓高於252千伏，每隔1～3層裝設均壓環4。該例第10、第13、第16、第19、第21、第23、第25～第30層台架均裝設均壓環4。
在各電容器塔的頂端電容器單元2接高壓引出端9，底部的電容器單元2接低壓引出端10。
實施例2
該多塔高壓直流濾波電容裝置實施例2，也有3個電容器塔，每個電容器塔上的電容器單元2經聯接線5一次接線為II型接線。一次接線原理圖如圖5所示，30層串聯的120台電容器單元2在低壓端（電容器塔的底部）接電磁式電流互感器成為一臂，2臂並聯成為橫差不平衡電流保護電路。其它結構均與實施例1相同。
實施例3
該多塔高壓直流濾波電容裝置實施例3，也有3個電容器塔，其中兩個電容器塔上的電容器單元2經聯接線5一次接線為“H”型接線。另一個電容器塔上的電容器單元2一次接線為II型接線。其它結構均與實施例1相同。
榮譽表彰
2014年11月6日，《多塔高壓直流濾波電容裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
