_800kV直流换流站直流侧接线及设备配置方案探讨

2009年第3卷第6期南方电网技术特高压直流输电2009，V ol. 3，No. 6 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY UHVDCTransmission 文章编号：1674-0629(2009)06-0030-05 中图分类号：TM721.1 文献标志码：A ±800 kV直流换流站直流侧接线及设备配置方案探讨李学鹏1，方静2，李岩3，陈云1，申卫华1(1. 西北电力设计院，西安710075；2. 中国电力工程顾问集团公司，北京100120； 3. 南方电网技术研究中心，广州 510623）摘要：±800 kV直流输电工程的电压高、输送功率大，其直流换流站直流侧接线及设备配置需结合换流设备制造、运输条件的限制，并综合考虑整个换流站的可靠性、可用率来确定。

鉴此，对换流站直流侧接线及设备配置方案进行了研究。

研究结果为：特高压换流站换流器的接线推荐采用每极2个12脉动串联方案。

对比电压，又可细分为（600 + 200）kV、（500 + 300）kV、（400 + 400）kV三种，其中（400 + 400）kV方案如分析所述经济性和可行性最好，所以阀组接线推荐采用（400 + 400）kV方案。

直流开关场接线方案采用典型双极直流接线方案比较合适。

关键词：特高压直流输电；换流站；换流变压器；换流站直流场Discussion of DC Yard Connection and Equipment Configuration of±800 kV DC Convert StationLI Xuepeng1, FANG Jing2, LI Yan3, CHEN Yun1, SHEN Weihua1(1 Northwest Electric Power Design Institute, Xi’an 710075, China; 2. China Power Engineering Consulting Group Corporation,Beijing 100120, China; 3.CSG Technology Research Center, Guangzhou 510623, China)Abstract: The ±800 kV UHVDC transmission project has characteristics of high voltage and great power, and its main circuit and equipment configurations of DC yard should be considered according to the ability of the DC equipment manufacture and thetransport limitation as well as the reliability and usability of the whole convert station. It is concluded in this paper that the recommended scheme for ±800 kV UHVDC station is that with two 12-pulse bridges in series per pole. In terms of voltage, threetypes of combination are possible, i.e.（600 + 200）kV、（500 + 300）kV and（400 + 400）kV. The （400 + 400）kV scheme is most economical and feasible as analyzed in this paper, so it is the best one. The scheme for the circuit configuration of DC yard is recommended as the typical two-pole DC scheme.Key words: UHVDC; converter station; converter transformer; DC yard在我国建设的云广± 800 kV特高压直流输电工程，其额定直流电压为±800 kV，额定输送功率达到或超过5 000 MW，相应的直流侧设备耐受的过电压水平较± 500 kV直流输电工程明显提高，对直流运行的可靠性提出了更高要求。

本文对±800 kV换流站直流侧接线及设备配置方案进行了探讨，提出了可用于特高压直流工程建设的可行方案。

基金项目：“十一五”国家科技支撑计划特高压输变电系统开发与示范项目课题资助（2006BAA02A22）。

Foundation item: The Development and Demonstration Project of UHV Power Transmission and Substation System Supported by the Eleventh Five-Year Plan for National Science and Technology（2006BAA02A22）. 1 ± 800 kV换流站换流阀组接线特高压换流站主接线方案主要有3种：每极单个换流器方案、每极2个换流器串联方案和每极2个换流器并联方案。

特高压换流站每极2个换流器并联方案一次接线比较复杂、控制保护系统复杂、运行不方便。

特高压直流输电主要应考虑如何升高直流电压，所以2个换流器并联的方案可行性差。

在换流站主接线方案的研究中，需要重点对每极一个换流器方案和每极2个换流器方案进行论证。

由于特高压直流输电工程的额定电压和额定功率都较大，如果采用单极每极1个12脉动换流器的第6期李学鹏，等：±800 kV直流换流站直流侧接线及设备配置方案探讨 31接线方案，送端大容量变压器将受到运输条件的限制而无法完成设备运输。

因此±800 kV特高压直流输电工程接线方案考虑每极采用2组12脉动换流器串联的结构比较合适。

采用2组12脉动换流器串联的结构，按12脉动换流器电压分，又可分为3种，即（600 + 200）kV、（500 + 300）kV、（400 + 400）kV（前者是低压端12脉动换流器两端电压、后者是高压端12脉动换流器两端电压）分配接线方案的可行性。

根据特高压直流输电工程主要研究成果[2], (600 + 200）kV换流器接线方案中，与低压端600 kV换流器连接的换流变压器容量大，超出了运输条件的限制。

因此主要比较（500 + 300）kV（方案一）和（400 + 400）kV（方案二）两种换流器接线方案的优劣。

从两者换流变压器、换流阀、换流变压器阀侧套管、阀避雷器、旁路断路器的运行电压和运行控制的灵活性等方面综合考虑，方案二总体上占优。

因此特高压±800 kV直流输电工程中采用（400 + 400）kV 的换流器接线方案比较经济合理，推荐±800 kV换流站采用每个换流单元连接的换流变压器为6台单相双绕组变压器，其中3台接线形式为Y/Y，另外3台接线形式为Y/D的接线形式。

每极两个12脉动阀组串联的换接线示意图见图1。

图1 ±800 kV换流站换流阀组接线示意图Fig. 1 The Schematic Diagram of ±800 kV HVDCConverter Station Valve Group对于华东和华中的受端换流站，虽然采用每极一组12脉动换流器接线的换流变压器可能不受运输条件的限制，但是这种接线方式与采用（400 + 400）kV换流器接线方案比较有如下不足：1）设备制造难度大，其每台换流变压器容量是（400 + 400）kV换流器接线方案的2倍，分接开关电流和换流变压器偏磁电流都增大。

2）一极换流阀或换流变压器故障时需单极停运，而采用（400 + 400）kV换流器接线方案，一个换流器中故障，剩下的换流器仍可继续运行。

3）即使换流变压器能够满足运输条件，也将大大增加运输难度。

因此综合考虑，对于特高压换流站阀侧接线，送、受端均建议采用（400 + 400）kV换流器接线方案。

在此基础上展开特高压直流输电系统直流开关场接线和主设备配置要求的讨论。

2 ±800 kV换流站直流开关场接线2.1 基本接线±800 kV特高压直流输电工程采用（400 + 400）kV换流器接线方案，每极高、低端12脉动换流器两端设计电压相同，12脉动换流器两端连接直流旁路断路器，通过直流旁路断路器操作可以投入或者推出该12脉动换流器，因此，运行方式非常灵活，可根据实际情况合理组合。

其正送和反送功率传输方向下，直流输电系统运行方式如下。

1）完整双极运行方式；2）1/2双极运行方式；3）完整单极大地返回运行方式；4）1/2单极大地返回运行方式；5）完整单极金属回路运行方式；6）1/2单极金属回路运行方式；7）3/4双极运行方式。

平波电抗器采用2台串连的型式，分别配置在直流极线和中性线母线上，降低了平波电抗器的制造难度。

每一个12脉动换流器两端并接有旁路断路器以及隔离开关，用于旁路或者投入此12脉动换流器。

换流变压器的型式为单相双绕组。

由于直流系统电压从±500 kV提高到了±800 kV，特高压直流输电工程换流器接线从传统的单12脉动换流器改为采用双12脉动换流器结构。

采用双12脉动换流器结构，使主回路有更多的运行方式，提高了整个系统运行的灵活性和可用率。

针对双12脉动的特点，在直流侧接线中，增加了旁路断路器和隔离开关。

通过旁路断路器和隔离开关的配合控制，可以完成单12脉动换流器的正常32 南方电网技术第3卷起停控制和故障情况下的换流器退出操作，以实现上述7种不同运行方式。

3 ±800 kV换流站直流关键设备配置要求在常规直流典型接线输电工程中，为满足直流主接线的基本运行、检修要求，直流开关场按极对称设置有平波电抗器、直流滤波器、直流电压测量装置、直流电流测量装置、直流PLC滤波装置、直流隔离开关、金属回路转换开关（MRTB）、大地回路转换开关（GRTS）、中性母线高速开关（NBS）、中性母线高速接地开关（NBGS）、中性点设备及过电压保护设备等，特高压直流仍然需要配置上述设备。

上述主要设备的基本功能如下：平波电抗器的作用主要包括：抑制换流阀产生的纹波电压、直流小电流运行时保持电流连续、防止逆变器换相失败、直流故障时抑制电流的突变速度、抑制线路电容和换流站直流侧容性设备通过换流阀的放电电流，以免损坏阀的元件、减少从直流线路侵入到换流站雷电波对换流阀的危害等作用，与直流滤波器配合，减少系统谐波分量，减小对邻近通信线路的干扰。