±800 kV特高壓直流換流站交流濾波器場地布置優化

盧敬軍，樂黨救

（華東電力設計院，上海市，200063）

0 引言

交流濾波器組是特高壓換流站中重要的組成部分[1-10]。交流濾波器場地約占整個特高壓換流站場地的1/4～1/3，交流濾波器場地的布置優化，直接影響總平面的布置，從而直接關系到工程投資、設備與人員安全、運行維護等許多工程的關鍵要素。因此，進行濾波器場地布置的優化設計及研究，對于減少特高壓換流站總占地、減少投資、保障特高壓直流工程的順利開展，具有非常重要的工程價值和研究意義。以±800 kV特高壓奉賢換流站工程為例進行討論研究。

1 交流濾波器組接線及配置

1.1 無功補償及交流濾波器接線

根據系統研究和無功補償計算初步結果，以換流站容性無功補償總容量3900 Mvar考慮。交流濾波器和并聯電容器共分成15小組，4大組，小組容量初步考慮為260 Mvar。本階段暫考慮其中9組為濾波器，6組為補償電容器，分別接至一段獨立的濾波器單母線上。每個大組作為1個電氣元件接入交流3/2斷路器接線串中。圖1為一大組交流濾波器接線示意圖。

1.2 交流濾波器區域設備初步選型結果

該區域均采用敞開式設備，具體如表1所示。

表1 交流濾波器組主要設備選型表Tab.1 AC filter bank main device model selection

2 目前±500 kV換流站普遍采用的濾波器組布置方案

2.1 交流濾波器母線的選擇

目前，國內換流站500 kV交流濾波器采用的母線型式不盡相同。三常工程交流濾波器母線采用了大小跨支持管母線；三廣工程交流濾波器母線采用了軟母線；三滬工程交流濾波器母線采用了懸吊式管母線。

2.2 交流濾波器及電容器小組圍欄內尺寸

龍政工程中政平換流站的濾波器為12/24次，電容器為單塔布置，交流濾波器小組圍欄內的尺寸為36.5 m（包括了圍欄內的支持過道路母線的500 kV支柱絕緣子）；三滬工程中交流濾波器的高、低壓電容器均為國內供貨，單組容量為210 Mvar，高壓電容器均為雙塔布置，其中HP12/24濾波器的圍欄內尺寸為36 m，圍欄內布置場地較寬敞。并聯電容器組圍欄內尺寸為30.5 m。

2.3 交流濾波器大組的布置方式

三常直流工程和三廣直流工程：3大組共11小組交流濾波器及并聯電容器組；間隔縱向無相間道路，只在靠近濾波器組前后兩側各設置1條檢修、搬運及巡視道路；小組間隔寬度為28 m。

三滬工程：3大組共9小組交流濾波器及并聯電容器組；間隔縱向設有3 m相間道路；小組間隔寬度為28～30 m；3大組在站區北側一字形排列，并將其中2大組的母線背靠背布置。

3 現有±800 kV換流站濾波器組布置方案

3.1 交流濾波器母線的選擇

根據以往常規換流站的經驗，考慮采用懸吊式管母線，其原因為：

（1）與軟母線相比，配合使用單柱折臂伸縮垂直開斷式隔離開關，可大大減少占地，沿設備布置方向至少可減少4.5 m；

（2）交流濾波器母線跨距較大，達28 m，若采用支持式管母線，則母線的撓度偏大；

（3）可以減少架構受力和鋼材量。

3.2 交流濾波器小組圍欄內尺寸的確定

交流濾波器的單組按容量260 Mvar考慮，單元按國內供貨考慮，雙塔布置，與三滬工程相比僅容量有所增加，可增加電容器塔的層數。本階段圍欄長度按36 m考慮；并聯電容器組圍欄長度按30 m考慮。

3.3 交流濾波器大組的布置方式

與配電裝置的間隔寬度一致，濾波器的間隔寬度取28～30 m。交流濾波器大組布置方案中應考慮：

（1）濾波器大組引線方便；

（2）濾波器的噪聲源（電抗器）應該盡量遠離圍墻；

（3）運行、維護方便。

交流濾波器組一般按照遠離居民區的位置布置，以奉賢換流站為例，由于站址北側和西側均較空曠，距離居民區較遠，西側為直流進線方向，為減少濾波器電抗器產生的噪聲對站內運行人員和站外居民的影響，4大組交流濾波器全部布置于站區北側，

500 kV交流濾波器場地與交流500 kV配合裝置及直流開關場之間經環行道路分隔，以實現分區。濾波器場地的500 kV設備間設相間道路；濾波器小組圍欄四周設置檢修、搬運及巡視道路，在相鄰的濾波器小組間設置了1條2m寬的巡視小道，兼作電纜溝。

此方案的布置圖如圖2～3所示，4大組交流濾波器及電容器組一字形排列于站區北側，其中1號、2號大組背靠背布置，占地為380 m×143.5 m。

4 ±800 kV換流站濾波器組優化后布置方案

為進一步減少占地，節省總體投資，對上述方案進行了進一步的優化。根據目前的工程經驗，因圍欄內尺寸調整裕度不大，應從整體布局上進行調整。

由于濾波器組和電容器組圍欄縱向尺寸不同，以往方案由于大組同列布置，大組縱向尺寸不能縮減，而本次的新方案將濾波器組和電容器組分列布置，電容器組列的縱向尺寸有所減少，從而壓縮了整體尺寸。

新方案將4大組交流濾波器及電容器組田字形布置，即每大組的4小組（其中1小組仍考慮站用變回路）兩兩背靠背布置于母線兩側。將同一大組的濾波器組與電容器組分開于母線的兩側，并與另一大組的濾波器組及電容器組同類的放于同側，避免了以往將濾波器小組和電容器小組放在同一側造成的縱向寬度的浪費。

由于母線兩側均要接濾波器或電容器組，故取消原來的單柱單接地隔離開關，改用雙柱單接地隔離開關。母線也相應地使用軟導線，可選用雙分裂LGKK-600導線，相間距離為6.5 m。構架寬度不變，仍為24 m。

取消母線接地開關，將其用每大組中一小組的雙柱隔離開關的母線側地刀替代。將每組母線下的電容式電壓互感器同時用于母線引下的過渡接線，從而節省了支持絕緣子的用量。

雖然將單柱單接地隔離開關更改為雙柱單接地隔離開關，增加了小組的縱向尺寸，但從總體上來說，整個交流濾波器場的橫向尺寸大大減少，且不增加縱向的寬度。優化后的交流濾波器場占地為328 m×143.5 m。橫向尺寸對比原方案節省了52 m。優化后的占地面積為原方案的86.3%。優化后的交流濾波器場地布置如圖4～5所示。

5 原方案和優化方案技術經濟比較

5.1 技術比較

2個方案均能滿足技術要求，采用的設備技術參數基本相同，僅在形式與布置上有所區別。2個方案的技術要點比較如表2所示。

表2 兩方案技術比較表Tab.2 Technical comparison of 2 schemes

5.2 經濟比較

經濟比較的原則是：

（1）2個方案中交流濾波器中的濾波電容器和并聯電容器等設備及控制保護設備等均相同，故不參與比較；

（2）方案比較中主要考慮差異設備費、安裝費、土建的費用差以及所區占地、民房拆遷；

（3）站區征地暫按40萬元/畝計算。

2個方案經濟比較如表3所示。

表3 兩方案經濟比較表Tab.3 Economical comparison of 2 schemes

6 結論

（1）2個方案在布置方式及設備形式上雖有所不同，但均能滿足要求。總體上，優化方案布置更加整齊美觀，節省了濾波器組母線、構架及母線接地開關、支柱絕緣子等設備費用；占地更小，節省占地約7200m2。由于布置緊湊，也相應節省了接地、電纜等輔材的消耗量；同時，土建方面的土方量、構架、支架、基礎、水工管線數量均有所減少。優化方案比方案1節省投資約為993萬元。

（2）優化方案比原方案所需的GIS分支管線長約90 m。在GIS管線投資上優化方案要比原方案多約486萬元。當然，在實際工程應用中，可考慮對構架進行改造，如采用雙層母線構架，從而減小GIS管線長度，降低設備投資。

綜上所述，優化方案比較原方案占地小且更經濟（共節省費用507萬元），故在具體工程實施中可以考慮采用優化方案作為濾波器組的布置方案。

本文的數據均以向家壩—上海±800 kV特高壓直流換流站工程奉賢換流站為例，對于其他工程需作相關調整。

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