±800kV普洱換流站電氣設計特點

王麗杰，許 斌，楊金根

(中南電力設計院，湖北 武漢 430071)

±800kV普洱換流站電氣設計特點

王麗杰，許 斌，楊金根

(中南電力設計院，湖北 武漢 430071)

糯扎渡電站送電廣東±800kV直流輸電工程(以下簡稱糯扎渡直流工程)是南方電網公司繼云廣特高壓直流工程成功投運之后又一個同電壓等級、同容量的直流輸電工程。普洱換流站是糯扎渡直流輸電工程的送端換流站。基于云廣工程設計及建設經驗基礎上，介紹普洱換流站工程電氣設計特點、設計創新及經驗總結，以期為今后同類特高壓直流換流站工程提供借鑒和參考。

特高壓直流輸電；普洱換流站；電氣設計。

1　工程概況

糯扎渡直流工程屬國家“十二五”西電東送重大能源建設項目和自主化示范工程，是繼云廣特高壓工程之后南方電網公司建設的第二個特高壓直流輸電工程。相比云廣特高壓工程，糯扎渡直流工程性能更加優化，經濟性更好，同時自主化程度、國產化設備比例進一步提高。

糯扎渡直流工程送端普洱換流站位于云南省普洱市思茅區，直流額定電壓±800kV，直流出線1回，直流輸送功率5000MW。閥組采用雙極配置，每極2個12脈動換流閥組串聯(400kV+400kV)接線。每極裝設1組TT12/24/45直流濾波器，并預留1組直流濾波器的位置。全站采用高低端閥廳“面對面”布置。500kV交流配電裝置采用戶外GIS設備一個半斷路器接線方式，全站4大組共18小組交流濾波器和并聯電容器分組，每小組容量160 Mvar，交流濾波器大組作為一個電氣元件接入交流500kV配電裝置。

2　電氣設計特點及創新

在總結云廣工程經驗基礎上，結合普洱換流站工程情況，(設計)在設備選型、平面布置、噪聲控制、換流變現場檢修試驗方案等多方面做了大量優化創新設計工作。

2.1站內設置多功能換流變現場廠房

普洱換流站高端HY換流變壓器采用的是閥側引線外置結構，現場需設置廠房用于高端HY換流變壓器閥側外引線組裝。同時考慮到普洱換流站換流變壓器若運行中出現故障返廠檢修實施難度大、周期長、費用高，綜合考慮各方面因素，現場設置多功能綜合性廠房，廠房在施工期間用于高端HY換流變閥側外引線組裝，換流站投運后若出現換流變故障，可在廠房內實現解體檢修及檢修后的戶內試驗。

為了節省占地，節省工程造價，本工程提出了一種兼具檢修和試驗功能的換流變壓器現場廠房設計技術方案，與分開建設檢修廠房和試驗大廳相比，節省占地，節約工程造價。

首先，根據換流變壓器解體檢修設備及工藝流程進行檢修廠房布置設計。對換流變壓器檢修環境要求較高、需大型修復設備的換流變壓器故障檢修工作在廠房內進行，這類故障主要是針對需要進箱檢查或吊罩吊芯等檢修工作。換流變解體檢修設備在廠房內布置見圖1。廠房分為主廠房和副廠房，副廠房布置氣相干燥室、空壓站、配電室、控制室、消防泵間等。

圖1　換流變壓器現場廠房內檢修設備平面布置圖

其次，根據換流變壓器試驗項目方案及試驗設備、空氣凈距等進行試驗大廳布置設計。試驗設備采用移動式或者通過氣墊車轉運至相應位置。試驗大廳的設計尺寸除了要考慮各項試驗布置接線和安全距離外，還要兼顧某項試驗過程中，該試驗項目不使用的其他大型試驗設備儀器的擺放位置。以換流變壓器直流耐壓試驗為例，試驗期間廠房布置見圖2。

最后，基于不同功能分時錯用使用原則(檢修時將試驗設備移出廠房，試驗時將檢修設備移出廠房)，綜合檢修廠房和試驗大廳功能需求，設計同時滿足換流變壓器檢修和試驗功能的換流變壓器現場廠房，設計尺寸75 m×39 m(長×寬)。

圖2　換流變壓器直流耐壓試驗平面布置圖

在換流站現場設置具備換流變壓器解體檢修和戶內試驗的多功能廠房在國內尚屬首次，為今后工程積累了寶貴經驗。

2.2換流變壓器結構優化設計

普洱換流站換流變壓器采用移動式BOXIN降噪設施，這也是首次在南網直流輸電工程中采用BOX-IN降噪設施。與聲屏障相比，BOX-IN可以更加有效降低換流變壓器噪聲對周圍環境的影響，同時移動式BOX-IN更便于備用換流變更換，節省更換周期。但移動式BOXIN對換流變壓器結構設計有特殊接口要求，普洱換流站換流變壓器采用的是與云廣工程相同的西門子技術路線，為配合加裝移動式BOXIN降噪設施，在云廣工程換流變壓器設計基礎上，通過與廠家密切配合進行了相應的改進措施，具體包括：

(1) 高端HY換流變冷卻器由云廣工程中布置在油箱上改為布置在油箱尾部；

(2) 換流變壓器油箱(頂部和側面)預留了BOX-IN降噪設施的安裝接口；

(3) 網側套管升高座抬高，以增大BOX-IN降噪設施與換流變本體頂部之間的空間高度，滿足運行檢修維護的空間需求。

2.3電氣總平面布置優化設計

在云廣工程經驗基礎上，通過對各區域的平面布置優化設計，普洱換流站實現了在有限的占地范圍內的電氣布置，整個工程布置緊湊合理，節省了土地資源。

(1)直流極線出線構架與直流濾波器高壓電容器懸吊構架共用優化設計。

普洱換流站站直流濾波器高壓電容器采用懸吊式安裝，每極直流濾波器高壓電容器需設懸吊構架1榀，同時每極800kV直流出線需設構架1榀。經過優化設計，將每極直流極線出線構架與直流濾波器高壓電容器懸吊構架共用，全站可節省2榀構架，并節省占地面積，提高工程的經濟性。

圖3　直流濾波器電容器懸吊構架和直流極線出線構架共用

(2)換流變壓器現場廠房在總平面上的布置設計。

換流變壓器現場廠房兼具換流變壓器解體檢修和戶內試驗的功能，廠房尺寸75 m×39 m×40 m(長×寬×高)，占地面積很大。廠房宜布置在換流變壓器廣場附近，且要考慮搬運通道，并設置搬運軌道與換流變廣場搬運軌道系統連通，以便于換流變壓器搬運進出廠房。結合站址電氣總平面布置，經優化后將廠房布置在500kV交流配電裝置區域南側、極1高端閥廳對面，廠房與閥廳換流變區域之間設有大件運輸通道。受搬運通道限制，換流變壓器橫向(閥側套管平行廠房大門方向)進出廠房，搬運大門尺寸按高端HY換流變壓器本體外形尺寸并考慮適當預度，取17 m寬、8.5 m高。

(3) 500kV交流配電裝置采用GIS設備，GIL管母跨廠房搬運大門優化設計。

首次在南網直流輸電工程中采用戶外500kV GIS設備，與云廣工程交流配電裝置采用的敞開式設備相比，節省大量占地面積。同時，由于500kV GIS設備與布置在南側的兩大組交流濾波器之間設置有換流變壓器廠房，交流濾波器大組進線的GIL管母線不可避免的要在廠房布置通過，為了不阻礙換流變壓器進出廠房，經優化在廠房搬運大門前設置約18 m寬、10 m高天橋，2回GIL管母線上下2層布置在天橋上跨過廠房搬運大門。

(4) 500kV交流濾波器區域布置優化。

對于500kV交流濾波器小組布置寬度尺寸，將小組間圍欄間距由常規的2 m優化為1 m，圍欄間設電纜溝兼做巡視走道，全站共18小組交流濾波器，節省占地面積約1544 m2。

經過以上布置優化，普洱換流站圍墻內布置緊湊，功能分區明確，呈現直流場－閥廳－交流場的流線型特點，4大組交流濾波器分別布置在南北兩側，占地小，呈蝶形布置，全站鳥瞰圖見圖4。與云廣直流工程相比，在同等額定直流輸送容量下，普洱換流站圍墻內占地約18.844 hm2，約為云廣送端楚雄站的0.89倍，約為云廣受端穗東站的0.88倍。

圖4　普洱換流站鳥瞰圖

2.4換流變廣場軌道優化設計

換流變的搬運采用搬運小車，每個換流變搬運小車需要1組(2根)軌道作為其運輸通道，每極高、低端12臺換流變，共需12組(24根)軌道。通過設計優化，實現面對面布置的高低端換流變1組雙軌共軌，全站共節省2組軌道，軌道布置系統更加整齊美觀。

2.5換流變壓器廣場區域電纜溝形式

為便于換流區域設備運輸及美化該區域布置，首次在南網直流工程中換流變壓器廣場區域的電纜溝采用封閉式暗溝設計，在電纜溝交叉及轉彎處設置檢修孔便于運行檢修，解決該區域采用常規電纜溝型式時溝蓋板過重的問題。為了便于電纜敷設施工及檢修，該區域電纜主通道采用1.4 m×1.0 m(寬×高)封閉暗溝，電纜分支通道采用1.0 m×1.0 m(寬×高)封閉暗溝，整個換流變廣場設計簡潔明了，簡單大氣，整體效果好。

2.6綠色智能照明設計

為貫徹南方電網公司綠色低碳、3CGP規定，普洱站進行了綠色照明設計。對照明時間長的主控室、站前區綜合樓前，選用LED照明燈具，充分利用LED燈具的節能、長壽命的優點。換流區域、交流開關場、直流開關場、交流濾波器場等設置投光燈，作為檢修和重點巡視時的照明，照明箱按區域分別設置在就近建筑物內，并在主控樓控制室內設置照明智能控制屏進行遠程控制，極大方便了運行使用。

2.7 新型鍍銅鋼接地材料的選用

普洱換流站的主接地網采用新型鍍銅鋼材料。鍍銅鋼接地材料與傳統鍍鋅鋼接地材料相比，電阻率低、耐腐蝕性強，采用放熱焊接連接，可靠性高，使用壽命長，較純銅接地材料又具有一定的經濟優勢，滿足換流站全壽命周期管理成本最小化要求。同時，考慮到本工程交流場GIS設備為戶外布置，為了快速流散GIS操作時產生的快速瞬態電流，GIS區域設置專用接地網，專用接地網采用銅導體，主接地網采用鍍銅鋼材料，避免了專用接地網與主接地網采用不同導體材料產生的腐蝕問題。

2.8應用三維數字化技術設計

普洱換流站工程設計中應用了三維數字化技術手段，設計準確、直觀、高效。傳統的設計工作是從三維到二維，再從二維到三維，依靠工程師的空間想象力和基本制圖技能完成空間設計，帶有局限性和特殊性，在工程進度的約束下對詳細布置的經濟性和優化缺乏控制，效率也比較低。采用多專業協同的數字化三維設計方式可為業主提供高效、高質的設計成品，為工程順利的開展提供技術保證。

圖5　應用三維技術設計的高端閥廳布置圖

3　經驗總結

3.1站內站用電源引接

普洱換流站站內設2臺500/35kV站用降壓變壓器。由于普洱換流站交流濾波器小組控制保護策略是按小組投切來設置，正常運行情況下不會切除大組濾波器，結合總平面布置，2臺500/35kV站用降壓變壓器的高壓側分別接入兩組交流500kV濾波器ACF2、ACF3的大組母線，低壓側接35kV并聯電抗器和35/10kV站用變壓器。運行提出，該接線方式下，若小組濾波器失靈而導致大組母線進線斷路器器跳閘，會導致接在該大組母線下的站用電回路失電，雖然小組濾波器斷路器失靈故障為小概率時間，但仍對站用電可靠性有影響。鑒于站用電可靠性在換流站工程中的重要性，建議今后工程站內站用電源引接優先考慮從500kV交流配電裝置母線或串中引接。

3.235kV配電裝置總回路設置

普洱換流站每臺500/35kV站用降壓變壓器35kV側設2組45 Mvar并聯電抗器和1臺35/10kV站用變壓器，35kV采用單母線接線，初設階段方案中總回路不設斷路器。經征詢運行意見，在施工圖設計階段加裝總回路斷路器，原因如下：

(1)若35kV側沒有總出口斷路器，一旦35kV母線故障將直接造成500kV側跳閘，導致該500/35kV站用降壓變壓器失電，站用電失壓系統影響面擴大，復電時又需要對變壓器進行充電，操作繁瑣并且不利于變壓器的運行，同時由于變壓器充電對低壓站用電系統造成沖擊，不利于設備的運行和使用壽命；

(2)由于35kV側沒有設斷路器和隔離開關，35kV母線無法單獨開展檢修，同時由于沒有分級隔離，不便于設備故障排查。

3.3500kV GIS設備SF6氣體壓力表設置

SF6氣體泄漏是GIS設備最常見的故障類型，給GIS設備安全運行帶來的很大的隱患，且SF6氣體泄漏故障持續周期長，不易發現。因此，需要運行人員加強對SF6氣壓的監測和記錄。但在實際情況中，部分SF6氣體壓力表計設置位置較高、距離巡視走道較遠，有的表計被其他零部件遮擋，給運行抄錄帶來困難。今后工程中應注意細節和人性化設計，表計配置安裝在便于運行監視的位置。

4　結語

普洱換流站在總結云廣工程經驗基礎上，結合工程實際情況和特點，進行了大量優化設計，配電裝置布置緊湊合理，功能分區清晰明確，節省了占地面積；大量新技術、新工藝采用，節約工程造價、提供工程可靠性及可用率，效益顯著。在今后工程設計中，應充分重視運行單位要求和建議，注重細節和人性化設計，進一步提高設計質量。

[1] 余思遠，謝超，郝志杰．云廣±800kV直流工程換流變壓器閥側套管出線裝置的安裝經驗[J]．南方電網技術，2010，4(4)．

[2] 趙林杰，等．±800kV換流變壓器現場檢修試驗廠房的結構設計[J]．南方電網技術，2012，6(6)．

[3] 王麗杰，等．特高壓換流站換流變壓器現場組裝廠房及試驗大廳設計方案研究 [J]．電力勘測設計，2014，(S2)．

[4] 高湛，李華．換流變移動式BOX-IN 設計[J]．電力建設，2010，31(9)．

Electric Design Characteristics of ±800kV Pu'er Converter Station

WANG Li-jie, XYU Bin, YANG Jin-gen
(Central Southern China Electric Power Design Institute, Wuhan 430071, China)

Nuozhadu - Guangdong ±800kV DC transmission project (Nuozhadu - Guangdong UHVDC project) is an other UHVDC project in Southern Power Grid with the same voltage level and the same capacity as Yun-Guang UHVDC project. Pu'er converter station is rectifier station of Nuozhadu - Guangdong UHVDC project. Based on the comparison of Yun-Guang UHVDC project engineering design and construction, the electric design features and innovations in Pu'er converter station are introduced, and the design comparisons are su mmarized, which provides helpful suggestions andd referendce for following-up UHVDC projects.

UHVDC; Pu'er converter station; electric design.

TM63

B

1671-9913(2016)05-0055-06

2015-12-21

王麗杰(1978- )，女，黑龍江佳木斯人，碩士，高級工程師，從事電氣設計及研究工作。