±800 kV柔性直流换流站换流变区域电气布置研究

±800 kV柔性直流换流站换流变区域电气布置研究

赖庆春 、李洪坤

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 广西柳州 545000

摘要：在当今的输电技术中，柔性直流输电技术已经成为了一种主流技术形式。而在柔性直流输电技术的具体应用中，换流变压器是其换流站中的核心组成部分，其相关区域的合理布置也会对整个换流站的布置及其应用产生直接影响。基于此，本文就对±800kV柔性直流输电技术应用中的换流站换流变区域电气布置进行分析，以此来为柔性直流输电技术的良好应用及其发展提供参考。

关键词：柔性直流输电技术；±800kV换流站；换流区域；电气布置

前言：随着近年来科学技术的不断发展，柔性直流输电技术也取得了很大的进步，我国已经有1000MW级别的柔性直流输电工程正式投入应用。但是在特高压大容量方面的柔性直流输电技术方面，我国的研究依然处在起步阶段，尤其是对于±800kV级别的柔性直流输电技术，其转流站换流变区域内的电气布置依然有待进一步的研究。

2. 换流变区域内的电气布置意义概述

在±800kV形式的柔性直流换流站中，其换流变区主要的组成部分包括低端、高端形式的换流变压器；启动回路以及换流变广场。具体应用中，通过对其电气分布的科学设置，可以在确保其安全稳定运行的基础上尽可能实现其占地面积的减少与工作难度的降低，并实现整个换流变区的进一步美化^[1]。这对于±800kV形式柔性直流换流站设计水平的提升及其应用效果的保障都将有着十分积极的促进作用。

二、换流变区域内的电气布置

（一）换流变压器阀侧的套管布置

在对换流变压器阀侧套管进行布置的过程中，如果套管在户内设置，可按照普通直流工程中的换流变压器阀侧套管来进行设置，其技术十分简单，短路故障基本都属于理论风险；如果套管在户外设置，则需要提升其外绝缘配置，加大爬电距离，且需要在套管处进行绝缘设计与验证的重新开展，同时，因为套管和引线都很容易在雷电、淋雨或者是污秽等因素的影响下产生短路故障，所以其可靠性需进一步提升。基于此，在具体的布置过程中，电力企业需要根据国内相应设备厂家的实际制造经验，结合具体的工期要求，尽可能地将±800kV柔性直流换流站中的换流变压器阀侧管套布设在户内。

3. 阀厅和换流变的布置

换流阀的接线方式为每一极的高端、低端两阀组相串联，换流变压器主要为单相双绕组形式。在一个±800kV柔性直流换流站中，共有阀厅4个、电抗器4组、工作换流变12个^[2]。对于常规直流形式的换流站而言，其中的阀厅和换流变区域通常会布置为面对面形式，也就是将每一极的高端阀厅布置在低端阀厅的对面，而相邻两个低端阀厅之间则通过背靠背的形式进行布置。与每个阀厅相对应的换流变有两组，这两组换流变都紧靠阀厅，排列成一字，换流变阀侧上的套管直接插入到阀厅里。但是在具体布置中，因为柔性直流形式的换流站与常规直流形式的换流站之间最大的区别就是普通形式的直流换流站具有更小的阀厅面积，具体布置中可实现整体区域利用率的显著提升；但是柔性直流形式的换流站阀厅却有着更大的占地面积。基于此，在通过面对面的方案进行阀厅布置的过程中，换流变和阀厅整体区域内的横向尺寸会扩大到400-500m之间，这样大的尺寸并不符合其实际布置需求。为有效解决这一问题，在具体的阀厅和换流变布置中，根据电气主接线工艺流程，可将高端阀厅以及低端阀厅布置为一字型，设置主辅两座控制楼，换流变中的进线框架与阀厅正对，辅助设备都按极分区进行布置，高端设备和低端设备所应用到的换流变布置方向都和工作变方向相同。

3. 换流变外形尺寸选择

在对±800kV柔性直流换流站进行换流变区域的布置过程中，换流变压器外形尺寸的合理选择将会对整个阀厅和换流变压器场的具体布置效果产生直接的影响作用。经研究发现，±800kV柔性直流换流站具有5000MW的输送容量额定值，在这样的输送容量条件下，每一台换流变压器的容量都将达到480MVA左右。通过换流变生产厂家的相关资料调查发现，在当今的换流变压器中，其主要的技术路线可以按照两种来进行划分，第一是西门子线路，第二是ABB线路。而经过这两种技术线路条件下的换流变压器尺寸比较，结合工程设计的适用性，发现西门子技术路线条件下的换流变在联接广场设计中更加适用。通常情况下，在±800kV柔性直流换流站换流变区域具体的电气布置中，其低端换流变压器的尺寸可选择23.0mm*8.5mm*14.5mm；高端换流变压器尺寸可选择31.5mm*8.5mm*14.5mm^[3]。

3. 换流变广场尺寸确定

因为换流变广场中的阀厅需要布置为一字型，所以广场的主要尺寸应通过尺寸最长的一台变压器来决定。根据以往的直流工程可知，通常情况下，换流变阀侧的套管在安装之前需要先进行户外试验，在经试验合格之后才可以将其安装就位。因此在具体的布设过程中，考虑到套管试验过程中需与防火墙相距9m左右，再结合实际的空间距离需求，便可实现换流变广场尺寸的科学确定。在此过程中，电力企业也应该将备用换流变合理设置在广场内，具体设计中，备用换流变需要按照换流站中的总体平面情况来进行合理布设，最好将其布设在阀厅端部，和工作变之间保持平行，通过这样的方式，不仅可实现备用换流变所占空间的进一步节约，且在对工作变和备用变进行转换的过程中并不需要对备用变做转向操作，这样便实现了转换时间的进一步节约。

3. 启动回路的布置

因为±800kV柔性直流换流站内的每一个阀厅都仅仅和三台换流变压器相对应，所以在具体的启动回路布设中，可对换流变广场中的横向尺寸加以充分利用，并在换流变压器的侧面空间中进行启动回路布置。为实现空间的有效利用，启动回路最好应该平行布设在旁路开关设备以及启动电阻上。而对于启动回路中的避雷器、电流装置以及电压装置等，最好应该和连接用的管母线相结合，共同在启动回路两边的空间内进行布置。通过这样的方式，不仅可以让启动回路发挥出其应有的效果，同时也可以让空间利用率得到良好优化。

3. 主辅控楼的布置

因为±800kV柔性直流换流站变流区需做特殊布置，换流变以及启动回路所占的面积很大，所以主辅控制楼也与普通直流形式的转换站中的布置不同。具体布设中，为了使其在控制效果得以充分发挥的基础上实现空间占用率的良好保障，可通过联合建筑的方式将其在阀厅两侧进行布置，这样便可使其占地面积得到最大限度的节约。这种主辅控制楼布设方式也是目前柔性直流大容量换流站中应用最为广泛的一种布置方案。

结束语：

综上所述，在对±800kV柔性直流换流站换流区域进行电气布置的过程中，电力企业和相关技术人员一定要充分意识到其科学布设的意义所在，并根据±800kV柔性直流换流站的实际特征，结合以往的换流站换流区域电气布设经验，对其进行合理布设。在此过程中，技术人员一定要对换流变压器阀侧管套、阀厅和换流变、换流变外形尺寸、换流变广场尺寸、启动回路、主辅控楼等加以合理布置，这样才可以在确保整体电气系统良好运行的基础上进一步提升布置空间的利用率和整体布置的美观性，为±800kV柔性直流换流站的良好应用与发展奠定坚实的技术基础。

参考文献：

[1]谢畅,陈建华,钱锋.超高压柔性直流换流站换流区优化布置研究[J].浙江电力,2021(03):29-34.

[2]郝为瀚,郭金川,孔志达,周钰.±800kV特高压柔性直流换流站直流侧电气接线方案[J].南方电网技术,2019(12):41-46.

[3]张修武.超高压柔性直流换流站无线电干扰预测研究[D].导师：张卫东;赵鹏.华北电力大学(北京),2018.