±500kV柔性直流換流站電氣專業防風沙措施研究

中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司 福建福州 350003

風沙天氣對換流站內電氣設備、電氣設計等均有較大影響。因此，有必要對以往工程的電氣專業防風沙設計經驗進行總結，深化防風沙防治措施，以期對風沙較大地區建設變電工程尤其電氣專業的防風沙設計提供參考。

1 換流站工程電氣專業防風沙措施

1.1 “卡塞現象”的應對措施

換流站中設備外露運動部件主要是隔離開關的觸頭以及操作機構。應對措施主要考慮為：

（1）選擇外露運動部件少的設備。高壓設備型式主要有三種，即敞開式配電裝置（AIS）、氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）、以及復合電器（HGIS）。敞開式配電裝置（AIS）內的設備的外露運動部件最多，GIS的外露部件最少，HGIS的外露運動部件與GIS相同。所以，從預防“卡塞現象”考慮，在設備選型時，可以重點考慮選擇GIS設備。同時，也要結合實際工程特點，考慮工程投資等因素，綜合起來進行決策。設備選型時避免采用垂直斷口隔離開關[1]。

對于直流場來說，該區域設備眾多，包括平波電抗器、隔離開關、避雷器、直流濾波器、電流互感器、電壓分壓器等設備，采用戶外布置方案情況下，對大風沙最為敏感的是隔離開關，可在招標時對設備廠家提出相關要求，提醒廠家注意此處特殊環境條件。

對于換流變區域來說，換流變壓器有兩種方案：一、非Boxin方案，既采用在換流變壓器周圍加設隔、消、吸聲綜合降噪裝置；二、Box-in方案，即采用換流變壓器加隔音室。換流站推薦采用Boxin方案。此時，由于換流變本體封裝在隔音室內，風沙對其影響較小，只需訂貨時對換流變冷卻器風扇提出抗風沙能力要求即可。

（2）對于敞開式隔離開關，在具體結構上也應有所考慮。在設備采購招標時，可要求供貨方采取措施，防止“卡塞現象”。可以考慮采用“鐘罩”式觸頭設計，減少動、靜觸頭接觸面積塵和卡塞的發生；用不銹鋼罩將觸片與上導電管連接壓力的彈簧蓋住，避免暴露在外，保證使用的可靠性；導電部分動觸頭處除常規的導電接觸外，額外增加軟連接結構，不僅增加此處通流能力，也使導電連接更可靠，受外界環境影響小。

（3）加強運行維護，及時消除可能的“卡塞現象”。

1.2 “集塵效應”的應對措施

（1）細微沙塵進入設備操作機構箱或者端子箱中，產生“集塵效應”。敞開式隔離開關操作機構箱通過操作連桿與隔離開關本體相連接，機構箱出口處的密封措施至關重要。可與隔離開關廠家協商，對此處采取必要的防護措施，在封閉連接處涂有密封膠，防止風沙進入。

（2）對端子箱等箱體，主要考慮加強箱門的密封措施。可對密封性能提出要求，由廠家配合完成。

（3）對設備外露儀表等采取特殊措施。重要設備訂貨時，對設備外露儀表等也可提出防沙塵措施，如設備外露的所有連桿、密度表等部件，均采用加裝防護罩措施，可有效阻止沙塵的進入。

1.3 “打磨效應”的應對措施

飛沙對設備外殼的打磨，可能使設備外漆面局部脫落，影響設備的外觀，產生“打磨效應”，降低設備壽命。

應對措施主要考慮為：

（1）盡量選擇加厚的，采用不銹鋼外殼的戶外箱體，如采用不銹鋼殼體的機構箱和端子箱。這些箱體在經受沙暴后外觀變化不大，維護工作量最小。

圖1 換流變采用Box-in方案

圖2 不銹鋼殼體端子箱

設備規范中要求，所有戶外箱體防護等級為IP55，選用雙層或三層門密封結構，可根據設備實際情況選擇使用防風沙繼電器。

（2）對外表覆漆的電氣設備，需要對設備外殼等在經受沙暴后及時維護，必要時采取補漆措施。設備表面噴漆可采用具有憎塵性的專用漆，附著力強，具有防腐、防鹽霧、防老化性能，適用于沙暴氣候。此外，也可對外部零件采取先進行熱鍍鋅后再進行涂漆處理的方案，即采用雙層防腐措施，可有效防止產品表面風沙侵蝕現象發生。最后，可與設備廠家共同協商，對噴漆工藝進行進一步的研究討論，使設備的外部漆層能夠耐受更長時間的風沙破壞[2]。

2 措施和建議

從電氣專業角度出發，分析了大風沙天氣對電氣設備性能的不利影響，對本工程防風沙措施進行了詳細研究，提出了有效的防護措施。

（1）對于“卡塞現象”，建議首先從設備型式角度考慮，優先選擇合適的設備型式（GIS、AIS）；其次，從具體結構方面，對設備廠家提出針對性要求；同時，應加強運行維護保養。對于換流站降噪設施，也應注意采取相應的防風沙措施。

（2）對于“集塵效應”，應及時與廠家溝通，加強機構箱（端子箱）門，以及連桿處的密封措施，采用雙層或三層密封門；考慮采用特殊材料進行密封；必要時可采用防風沙專用繼電器。

（3）對于“打磨效應”，應盡量選擇不銹鋼外殼的戶外箱體，并對設備本體噴漆提出工藝要求。