特高压直流换流站电气设计的主要特点 崔丽娜

特高压直流换流站电气设计的主要特点崔丽娜

发表时间：2018-04-08T16:22:29.370Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：崔丽娜[导读] 摘要：由于高压直流变流器的输电能力和电压等级的增加，在主电气接线中，过电压保护和绝缘协调、外部绝缘特性、设备的选择和布局等，与传统超高压变流站相比有显著的变化。

潍坊五洲和兴电气有限公司山东潍坊 261061 摘要：由于高压直流变流器的输电能力和电压等级的增加，在主电气接线中，过电压保护和绝缘协调、外部绝缘特性、设备的选择和布局等，与传统超高压变流站相比有显著的变化。根据这些方面，基于中国和世界上第一批特高压直流输电工程设计阶段的研究，归纳分析特高压直流换流站电气设计应注意和掌握的主要技术特点，对后续工程设计工作具有重要的指导意义。

关键词：特高压；直流换流站；电气设计；技术特点 1前言 ±800kv特高压直流输电不仅能实现大容量、低损耗、传输距离远，还能节省宝贵的传输通道资源，提高输电走廊利用率，是中国电力跨地区的必然选择。第11个五年计划云南至广东特高压直流输电工程的建设始于2006年12月，上海向家坝±800kv特高压直流输电工程将很快开始，十五到十三五期间规划建设特高压直流输电工程还有7至9个，十三五期间还规划藏电外送特高压直流输电项目交付。目前，特高压直流输电技术在世界上还没有成熟的应用经验，在第一批特高压直流输电工程的设计研究基础上，归纳分析特高压直流换流站电气设计应注意掌握的主要技术原则，为后续的工程设计工作提供重要的指导和参考意义。 2电气主接线 2.1交流开关场电气主接线 ±800kv特高压直流换流站的输送容量是5000至6400mw，一般使用500千伏电压等级，进线大小约12至20回，其中换流变组进4回线，改变交流滤波器或电容器3~5大组，站用电1~2次，电力出口和进口的其他沟通是4~9回，有时需要提供母线电压反应堆项目的条件。根据规模，开关具有高度可靠性，主要的电线有丰富的调度经验，500千伏电网的操作在中国广泛使用，半断路器连接不存在争议，主要处理单元在工程与元件配串研究和设计的问题，提高变换器的可靠性和可用性。

2.2换流阀组接线

除了直流输电项目在巴西为两回±600kv，单回3150兆瓦的发电能力，每12脉冲阀杆采用2组串联连接，其余的大部分的高压直流输电工程，尤其是在中国的500千伏直流输电项目采用每级1个12脉冲阀连接。特高压直流输电工程的额定传输能力为5000~6400MW，额定直流电流为3125~4000A。对于每级1个12脉冲变频器单元连接，具有简单布线和设备投资最小的优点，但即使是在流变单相双绕组式中，每12个脉冲转化器单元，单变压器容量为500~644mva，设备制造和大型运输难度较大；随着单阀数量和高电压绝缘变压器数量增加，所以投资较大，一般一个单阀不能满足需求，从当前电力电子技术发展水平，具备生产4000转换器阀能力。因此，在变流阀组串联中使用每级2个12脉冲阀组的特高压直流变流器连接：2个12脉冲阀组电压按±（+400）400kv分布，变流器和变压器单相双绕组型，双极共四个换流器单元。

2.3直流开关场接线

在直流端安装平波电抗器、直流滤波器、直流电流和电压测量装置、过电压保护装置及切除故障、维修、转换操作模式和删除开关设备等。特高压直流变换器直流侧采用直流双极典型接线方式，和现有的±500kv直流工程基本相同，本文研究以下问题：（1）改善可用性阀组和每个阀组的旁路电路；（2）为了减少12脉冲转换器阀组和直流母线过电压水平，每一个平波电抗器分为两组，一组12脉冲转换器阀安装在高压侧和直流滤波器的直流极总线之间的高压端，另一组下12脉冲转换器阀安装在直流和直流滤波器之间的中性母线低压侧；（3）为提高直流系统的可靠性和可用性，避免直流开关中性线故障引起的直流双极闭锁。 3换流阀绝缘配合裕度在超高压直流换流站工程实践中，有两种类型的转换器阀绝缘协调裕度值，在中国采用文献推荐值，标准是根据国际电网会议（CIGRE）33.05工作组在1984年9月提出的《高压直流换流站绝缘协调和避雷器保护指南的使用准则》等有效的技术内容。对特殊压力变流阀的绝缘选择有两种看法。一种进入特高压类别的观点，稍微提高了设备的绝缘水平，可能会导致设备成本高和难以大幅增加的研发、制造、绝缘协调的价值，我们应该从实际需求出发，不应该保守。转换器阀保护，直接由十字阀避雷器和可控硅阀保护，常规电力设备（如变压器）的老化过程，断层晶闸管可以预防性维修更换，可以认为，阀门耐压每次维修后恢复到其原始值。 4主要设备选择 4.1换流阀

对于具有5000MW功率的特殊高压直流输电项目，变流阀可采用直径5英寸、光触发或光电触发器、空气绝缘、水冷却可控硅；当传输容量为6400mw时，由于额定电流4000A，需要开发直径为6英寸的晶闸管，从目前的研发来看，供应商对6英寸晶闸管采用光电触发技术。从结构的角度转换阀本身，使用二或四阀门是可行的，并没有明显的技术和经济差异，在某种程度上，四重阀可以节省投资和运行成本，但换流站占地面积较大，考虑到宝贵的土地是不可再生资源，目前项目建议使用二重阀转换阀的结构。

4.2换流变压器

换流变压器的整体结构可分为三相绕组式、三相双绕组式、单相绕组式和单相双绕组式，应根据运输和制造能力全面确定选择类型。由于高电压、大容量，只能在单相双绕组变压器中使用。 5直流场布置的整体规划户外布置和户内布置均是直流场可供选择的布置方案，采用户内开关场，设备研发难度相对较小，技术风险也相对较小，但土建投资大，而户外开关场则具有相反的特点，具体工程方案应根据站址污秽情况综合土建投资、设备投资以及运行费用等因素经技术经济比较确定。对严重污秽地区，户内开关场是较为可靠的解决方案，而污秽中等或较轻的地区，应尽可能采用户外开关场方案。从目前特高压直流工程直流场招标情况看，直流场设备外绝缘采用合成材料或瓷涂憎水涂料，均可满足户外安装要求，且各承包商并没有针对户内场进行设备研发，因此，直流场布置多采用户外布置方案。 6结束语

特高压直流变流站电气设计基于实际情况和特点，进行了大量优化设计，紧凑的配电设备布局合理，清晰的功能分区，节约了占地面积；采用大量的新技术来节约工程造价，提高工程的可靠性和实用性，效益显著。在未来的工程设计中，应充分重视操作单元的要求和建议，注重细节和人性化设计，进一步提高设计质量。

参考文献：

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[4]李湛．换流变移动式BOX-IN设计[J]．电力建设，2010，31（9）．