李楊 孟佳 姚寧 顧志斌 曹利偉

摘 要：為了解決高空閥塔模組檢修難題，采用重載低阻絕緣滾輪方案解決這一難題。提出導(dǎo)軌的應(yīng)用需求，對滾輪導(dǎo)軌與萬向球方案進(jìn)行對比分析，進(jìn)而對滾輪導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。所設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度低阻力絕緣滾輪導(dǎo)軌可滿足使用要求。

關(guān)鍵詞：滾輪導(dǎo)軌;高強(qiáng)度;低阻力;絕緣 ;結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH132? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

柔直輸電是一種新型直流輸電技術(shù)。模組作為柔性直流輸電中柔直換流閥的核心部件，起到了關(guān)鍵作用。而柔直模組常設(shè)于閥塔高空中，模組與模組之間的間隙較小。而單個模組的質(zhì)量通常較大（>200 kg），為了把抽出或推入的阻力控制在人力操作可承受的范圍內(nèi)，行業(yè)的傳統(tǒng)做法是在導(dǎo)軌型材上安裝多個萬向球來起到減小推動阻力的作用。

使用萬向球的傳統(tǒng)導(dǎo)軌型材，萬向球和模組底板之間為點(diǎn)接觸，接觸點(diǎn)附近會出現(xiàn)局部變形，從而會大大增加模組的推動阻力。隨著模組重量越來越高（500 kg～700 kg以上），這種傳統(tǒng)萬向球?qū)к壭筒囊呀?jīng)不能滿足人力能推動的要求。

該研究為了解決高空閥塔模組檢修難題，采用重載低阻絕緣滾輪方案解決這一難題。

1 導(dǎo)軌應(yīng)用

圖1是導(dǎo)軌在柔直閥段的實(shí)際應(yīng)用案例，將導(dǎo)軌安裝在閥段上，利用導(dǎo)軌可以輕易實(shí)現(xiàn)模組的推拉過程，有效地提高了安裝以及檢修的效率。

2 方案對比分析

2.1 萬向球?qū)к壏桨?/p>

圖2是萬向球?qū)к壏桨傅目偝梢约熬植考?xì)節(jié)圖，萬向球?qū)к壷饕傻装濉⑷f向球以及導(dǎo)軌組成，萬向球組件安裝在導(dǎo)軌上，利用萬向球的各個方向轉(zhuǎn)動摩擦實(shí)現(xiàn)模組的各方向運(yùn)動。

2.2 絕緣滾輪導(dǎo)軌方案

圖3是絕緣滾輪導(dǎo)軌方案總成以及局部細(xì)節(jié)圖。絕緣滾輪導(dǎo)軌主要由滾輪、導(dǎo)軌以及軸銷組件組成，絕緣滾輪通過軸銷組件固定在導(dǎo)軌上，通過滾輪轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)模組的前后動作。

2.3 滾輪與萬向球?qū)к墝Ρ确治?/p>

表1為萬向球?qū)к壟c滾輪導(dǎo)軌的對比。萬向球?qū)к墳辄c(diǎn)接觸，當(dāng)單點(diǎn)支撐力較大時，底板在接觸點(diǎn)附近會出現(xiàn)局部變形，這種變形會大大地增加模組的推動阻力。目前使用較多的是陶瓷萬向球以及金屬萬向球，在重載情況下，陶瓷萬向球也容易失效;而金屬萬向球雖然重載下不會出現(xiàn)壓潰失效，但無論是重載或輕載，其過定位結(jié)構(gòu)存在部分大球和底板不接觸的現(xiàn)象，同時其內(nèi)部不受力的金屬小滾珠也處于不可靠連接狀態(tài)，這些都產(chǎn)生了懸浮電位以及局放超標(biāo)的風(fēng)險，給安全使用帶來了極大的風(fēng)險。

絕緣滾輪導(dǎo)軌具有重載、高強(qiáng)度、低阻以及絕緣的優(yōu)勢，因而被采用。

表1 萬向球?qū)к壟c絕緣滾輪導(dǎo)軌對比

序號 名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)

1 金屬滾珠導(dǎo)軌 1.重載;2.多方向運(yùn)動 1.點(diǎn)接觸易變形;2電力場合存在懸浮電位以及局放超標(biāo);3.阻力大

2 陶瓷滾珠導(dǎo)軌 1.電力場合不存在懸浮電位以及局放超標(biāo);2.多方向運(yùn)動 1.點(diǎn)接觸易變形;

2.負(fù)重有限;

3. 阻力大

3 絕緣滾輪導(dǎo)軌 1.重載;2.強(qiáng)度高;3.低阻力;

4.電力場合不存在懸浮電位以及局放超標(biāo) 運(yùn)動方向受限，僅適合前后運(yùn)動;

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了加強(qiáng)導(dǎo)軌的強(qiáng)度、防止緊固件跟轉(zhuǎn)以及減小滾動摩擦系數(shù)，對絕緣滾輪導(dǎo)軌改進(jìn)如圖4所示。

3.2 局部細(xì)節(jié)

圖5是滾輪導(dǎo)軌的局部細(xì)節(jié)圖。主要是由導(dǎo)軌型材1和復(fù)合材質(zhì)滾輪2和固定軸3組成，復(fù)合材質(zhì)滾輪2通過固定軸3與導(dǎo)軌型材1固定連接;復(fù)合材質(zhì)滾輪2還包括內(nèi)滾輪6和外滾輪5，固定軸3設(shè)在內(nèi)滾輪6的軸孔中，且內(nèi)滾輪6與外滾輪5緊配合。外滾輪5是用高玻纖增強(qiáng)的MXD6注塑形成的。通過內(nèi)滾輪6將固體潤滑材料加入玻纖增強(qiáng)尼龍內(nèi)，有效降低摩擦系數(shù)，利用復(fù)合材質(zhì)滾輪2與負(fù)載以及復(fù)合材質(zhì)滾輪2與固定軸3之間的滾動達(dá)到降低抽送負(fù)載時的阻力。金屬導(dǎo)軌型材1的側(cè)壁在長度方向上設(shè)有防止固定軸3發(fā)生松動的止轉(zhuǎn)槽，用以防止固定軸3松脫的風(fēng)險。復(fù)合材質(zhì)滾輪2的固定軸3的端面為多棱形，利用切邊和導(dǎo)軌側(cè)壁止轉(zhuǎn)槽實(shí)現(xiàn)止轉(zhuǎn)和松脫風(fēng)險。

4 結(jié)語

該研究為解決高空閥塔模組檢修難題，采用重載低阻絕緣滾輪方案解決這一難題。該高強(qiáng)度低阻力絕緣滾輪導(dǎo)軌目前已申請發(fā)明專利，目前已在該公司實(shí)際批量使用，效果良好，有推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1] Dorn J， Huang H， Retzmann D. Novel voltage-sourced converters for HVDC and FACTS applications[C]. CigréSymposium. Osaka， Japan：[s.n.]， 2007.

[2]殷冠賢，朱銘煉，謝曄源，等. mmC閥子模塊IGBT損耗與結(jié)溫計(jì)算[J].電力工程技術(shù)，2018（3）：129-133.

[3]Ooi B T，Wang X.Voltage Angle Lock Loop Control of the Boost Type PWM Converter for HVDC Application[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2002，5（2）：229-235.

[4]朱銘煉，姜田貴，歐陽有鵬，等.模塊化多電平換流器直流雙極短路故障耐受能力研究[J].電力工程技術(shù)，2018（2）：44-48.

[5]李楊， 孟佳， 倪向陽， 等.一種絕緣滾輪型材導(dǎo)軌總成：中國，108407844A[P].2018-03-16.