特高壓閥廳電氣設(shè)計(jì)_secret

1、特高壓閥廳電氣設(shè)計(jì)1、特高壓閥廳設(shè)計(jì)原則 800 kV直流輸電工程為雙極接線，每極采用雙十二脈動(dòng)閥組串聯(lián)連接，每個(gè)十二脈動(dòng)閥組單獨(dú)設(shè)一個(gè)閥廳，因此特高壓換流站需要4個(gè)閥廳。 為保證輸電可靠性，任何一個(gè)閥廳故障或單極故障都不能影響其他閥廳的正常運(yùn)行，控制保護(hù)和輔助系統(tǒng)應(yīng)完全獨(dú)立，每個(gè)閥廳應(yīng)能靈活投運(yùn)與退出，為實(shí)現(xiàn)上述目的，每個(gè)十二脈動(dòng)換流單元增設(shè)有旁路開關(guān)。這是不同于常規(guī)直流閥廳的設(shè)計(jì)之一。 根據(jù)閥塔設(shè)備型式的不同，可以采用二重閥或者四重閥。二重閥閥廳占地面積較大，四重閥閥廳占地面積較小。與換流變以及直流場布置綜合起來考慮，各種閥廳各有優(yōu)缺點(diǎn)，總體而言均為可行方案。 閥廳的電氣設(shè)計(jì)中閥塔等設(shè)備的

2、電氣布置及接線是核心內(nèi)容。而閥廳布置取決于主設(shè)備尺寸和安全凈距要求。閥廳內(nèi)除閥塔外，還布置有避雷器、地刀、直流電流互感器、直流電壓分壓器、管母、支持絕緣子及懸垂絕緣子等諸多設(shè)備及導(dǎo)體連接，各設(shè)備導(dǎo)體之間以及設(shè)備導(dǎo)體對(duì)地的距離都應(yīng)保證在安全范圍以內(nèi)，因此需要注意校核每個(gè)設(shè)備的電氣凈距。此外，因閥廳內(nèi)暖通風(fēng)管管徑較大，與電氣設(shè)備間的距離也應(yīng)該注意校核。 閥廳電氣凈距計(jì)算需基于過電壓及絕緣配合研究成果，采用國際通用的g參數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。特高壓直流工程絕緣配合和凈距計(jì)算原理與常規(guī)500kV直流工程類似，但具體避雷器配置的各種組合方案更多更復(fù)雜，需要經(jīng)過優(yōu)化確定最終方案。2閥廳電氣凈距計(jì)算研究2.1閥側(cè)避

3、雷器配置及過電壓水平 1800 kV特高壓直流輸電工程最關(guān)鍵的問題是絕緣水平提高和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同。現(xiàn)階段過電壓絕緣配合工作仍有許多未定因素，考慮到設(shè)備制造能力，暫按圖1所示的避雷器配置方案。 電氣凈距的計(jì)算，現(xiàn)階段暫按表1給出的閥廳過電壓水平。2.2電氣凈距計(jì)算方法2.2.1概述 電氣安全凈距應(yīng)考慮由雷電沖擊電壓(BIL)決定的凈距和由操作沖擊電壓(SIL)決定的凈距，通常操作沖擊的影響更為嚴(yán)重，是電氣凈距的決定因素。 對(duì)于閥廳內(nèi)的最小電氣凈距，都應(yīng)根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)際海拔進(jìn)行修正，并考慮環(huán)境溫度和濕度等因素，反映大氣等安裝環(huán)境對(duì)其產(chǎn)生的影響。對(duì)于高海拔換流站，海拔修正顯得尤為重要和突出。對(duì)于非

4、高海拔換流站，由于閥廳內(nèi)的電氣布置都非常緊湊，往往在關(guān)鍵點(diǎn)處的電氣凈距顯得比較緊張，因此帶電距離的校核很關(guān)鍵。根據(jù)IEC國際標(biāo)準(zhǔn)以及外方電氣凈距計(jì)算工程經(jīng)驗(yàn)，電氣凈距計(jì)算如下: 目前g參數(shù)法只能適用于海拔2 000 m及以下的海拔修正，這是因?yàn)橄鄬?duì)空氣密度修正系數(shù)表達(dá)式的冪指數(shù)m和濕度修正系數(shù)表達(dá)式中的冪指數(shù)w的使用范圍限制在海拔2 000 m及以下。2.3 SILIBIL電氣凈距算例 下面以閥廳內(nèi)高壓極母線對(duì)地最小電氣凈距為例計(jì)算電氣凈距.2.3.1閥廳內(nèi)環(huán)境: 溫度t為1045相對(duì)濕度為25%60%;海拔高度為550 m(本算例以550 m為例)。2.3.2操作沖擊電壓修正系數(shù)k1和k2的

5、計(jì)算(根據(jù)IEC60060-1):2.3.3操作沖擊臨界閃絡(luò)電壓U50(CFO)2.3.4 操作沖擊電氣凈距dcorr2.3.5 雷電沖擊電壓修正系數(shù)k1k2的計(jì)算(根據(jù)IEC60060-1):2.3.6 雷電沖擊臨界閃絡(luò)電壓U50(CFO):2.3.7 雷電沖擊電氣凈距dorr2.4電氣凈距計(jì)算結(jié)果 對(duì)本工程1800 kV的高端和低端閥廳內(nèi)各關(guān)鍵點(diǎn)最小電氣凈距進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果如表2. 工程設(shè)計(jì)中，考慮到設(shè)備制造工藝因素，各帶電部分的電極曲率可能不盡平滑連續(xù)，尖端放電概率有可能增大，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中對(duì)電氣凈距的取值在計(jì)算結(jié)果上留有適當(dāng)裕度，但裕度也不能過大，否則影響閥廳設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。 另外，為

6、方便800 kV特高壓直流工程不同于上述操作沖擊耐受水平的電氣凈距取值，我們給出對(duì)應(yīng)不同電極形狀系數(shù)下的電氣凈距曲線.見圖2和圖3。由于操作沖擊水平是電氣凈距的決定因素，圖中僅表示操作沖擊值。對(duì)于同一操作沖擊值，閥廳相對(duì)地的電氣凈距比相對(duì)相稍小。3閥廳布置研究3.1換流閥結(jié)構(gòu)及外形 換流閥的核心元件是晶閘管。常規(guī)直流工程采用的是5英寸晶閘管。特高壓直流工程由于輸送容量大、電壓等級(jí)高，對(duì)晶閘管的電流和電壓能力要求更高。目前國內(nèi)、國外公司均在進(jìn)行6英寸晶閘管元件的研發(fā)工作。本文中閥廳結(jié)構(gòu)及外形均參考現(xiàn)階段的初步資料。 沿用國內(nèi)所有直流工程經(jīng)驗(yàn)，特高壓直流工程換流閥仍采用空氣絕緣、去離子水冷卻、懸吊

7、式二重閥或四重閥結(jié)構(gòu)，戶內(nèi)安裝。每個(gè)二重閥或四重閥由絕緣子和絕緣棒懸吊于閥廳頂部鋼梁上。3.2閥廳尺寸要求 800 kV高端或低端換流閥的端對(duì)端電壓都是400 kV，除電壓等級(jí)、絕緣水平以及晶閘管元件與常規(guī)500 kV直流工程不同外，其余原理都是一樣的。此外還應(yīng)校核布置在閥廳里的巡視走道、暖通風(fēng)管、水管、橋架等與電氣設(shè)備之間的帶電距離。 閥廳的長寬凈空尺寸主要取決于設(shè)備外形、設(shè)備連線、帶電距離以及運(yùn)行檢修空間等，閥廳凈空高度主要取決于閥塔本體高度、閥塔對(duì)地安全凈距以及運(yùn)行檢修空間等。2種型式的換流閥塔接線方式(如圖4、圖5)有差異，但本體高度差別不大。根據(jù)電氣凈距計(jì)算結(jié)果，推薦閥廳尺寸如表3.上述閥廳大小比國網(wǎng)公司特高壓閥廳研究成果中給出的尺寸都要小，因?yàn)楸倦A段已有較詳細(xì)的過電壓絕緣配合報(bào)告作為電氣凈距計(jì)算的依據(jù)。本階段我們在閥廳布置上做了一定優(yōu)化，將二重閥閥廳長度限制在80 m以內(nèi)。四重閥閥廳尺寸，是參考ABB最新資料，布置最為緊湊的方案。3.3閥廳平斷面布置 換流閥采用二重閥時(shí)，根據(jù)閥塔結(jié)構(gòu)以及換流變與閥塔的接線特點(diǎn)，6臺(tái)換流變布置在閥廳的同一側(cè)，二重閥閥廳方案1為穿墻套管在閥廳縱向出線，配合換流變面對(duì)面布置方案，如圖4所示;方案2為穿墻套管在閥廳橫向出線，配合換流變一字型布置方案，如圖5所示。換流閥采用四重閥時(shí)，根據(jù)閥塔結(jié)構(gòu)以及換流變與