王丽杰，许 斌，杨金根

(中南电力设计院，湖北 武汉 430071)

±800kV普洱换流站电气设计特点

王丽杰，许 斌，杨金根

(中南电力设计院，湖北 武汉 430071)

糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程(以下简称糯扎渡直流工程)是南方电网公司继云广特高压直流工程成功投运之后又一个同电压等级、同容量的直流输电工程。普洱换流站是糯扎渡直流输电工程的送端换流站。基于云广工程设计及建设经验基础上，介绍普洱换流站工程电气设计特点、设计创新及经验总结，以期为今后同类特高压直流换流站工程提供借鉴和参考。

特高压直流输电；普洱换流站；电气设计。

1　工程概况

糯扎渡直流工程属国家“十二五”西电东送重大能源建设项目和自主化示范工程，是继云广特高压工程之后南方电网公司建设的第二个特高压直流输电工程。相比云广特高压工程，糯扎渡直流工程性能更加优化，经济性更好，同时自主化程度、国产化设备比例进一步提高。

糯扎渡直流工程送端普洱换流站位于云南省普洱市思茅区，直流额定电压±800kV，直流出线1回，直流输送功率5000MW。阀组采用双极配置，每极2个12脉动换流阀组串联(400kV+400kV)接线。每极装设1组TT12/24/45直流滤波器，并预留1组直流滤波器的位置。全站采用高低端阀厅“面对面”布置。500kV交流配电装置采用户外GIS设备一个半断路器接线方式，全站4大组共18小组交流滤波器和并联电容器分组，每小组容量160 Mvar，交流滤波器大组作为一个电气元件接入交流500kV配电装置。

2　电气设计特点及创新

在总结云广工程经验基础上，结合普洱换流站工程情况，(设计)在设备选型、平面布置、噪声控制、换流变现场检修试验方案等多方面做了大量优化创新设计工作。

2.1站内设置多功能换流变现场厂房

普洱换流站高端HY换流变压器采用的是阀侧引线外置结构，现场需设置厂房用于高端HY换流变压器阀侧外引线组装。同时考虑到普洱换流站换流变压器若运行中出现故障返厂检修实施难度大、周期长、费用高，综合考虑各方面因素，现场设置多功能综合性厂房，厂房在施工期间用于高端HY换流变阀侧外引线组装，换流站投运后若出现换流变故障，可在厂房内实现解体检修及检修后的户内试验。

为了节省占地，节省工程造价，本工程提出了一种兼具检修和试验功能的换流变压器现场厂房设计技术方案，与分开建设检修厂房和试验大厅相比，节省占地，节约工程造价。

首先，根据换流变压器解体检修设备及工艺流程进行检修厂房布置设计。对换流变压器检修环境要求较高、需大型修复设备的换流变压器故障检修工作在厂房内进行，这类故障主要是针对需要进箱检查或吊罩吊芯等检修工作。换流变解体检修设备在厂房内布置见图1。厂房分为主厂房和副厂房，副厂房布置气相干燥室、空压站、配电室、控制室、消防泵间等。

图1　换流变压器现场厂房内检修设备平面布置图

其次，根据换流变压器试验项目方案及试验设备、空气净距等进行试验大厅布置设计。试验设备采用移动式或者通过气垫车转运至相应位置。试验大厅的设计尺寸除了要考虑各项试验布置接线和安全距离外，还要兼顾某项试验过程中，该试验项目不使用的其他大型试验设备仪器的摆放位置。以换流变压器直流耐压试验为例，试验期间厂房布置见图2。

最后，基于不同功能分时错用使用原则(检修时将试验设备移出厂房，试验时将检修设备移出厂房)，综合检修厂房和试验大厅功能需求，设计同时满足换流变压器检修和试验功能的换流变压器现场厂房，设计尺寸75 m×39 m(长×宽)。

图2　换流变压器直流耐压试验平面布置图

在换流站现场设置具备换流变压器解体检修和户内试验的多功能厂房在国内尚属首次，为今后工程积累了宝贵经验。

2.2换流变压器结构优化设计

普洱换流站换流变压器采用移动式BOXIN降噪设施，这也是首次在南网直流输电工程中采用BOX-IN降噪设施。与声屏障相比，BOX-IN可以更加有效降低换流变压器噪声对周围环境的影响，同时移动式BOX-IN更便于备用换流变更换，节省更换周期。但移动式BOXIN对换流变压器结构设计有特殊接口要求，普洱换流站换流变压器采用的是与云广工程相同的西门子技术路线，为配合加装移动式BOXIN降噪设施，在云广工程换流变压器设计基础上，通过与厂家密切配合进行了相应的改进措施，具体包括：

(1) 高端HY换流变冷却器由云广工程中布置在油箱上改为布置在油箱尾部；

(2) 换流变压器油箱(顶部和侧面)预留了BOX-IN降噪设施的安装接口；

(3) 网侧套管升高座抬高，以增大BOX-IN降噪设施与换流变本体顶部之间的空间高度，满足运行检修维护的空间需求。

2.3电气总平面布置优化设计

在云广工程经验基础上，通过对各区域的平面布置优化设计，普洱换流站实现了在有限的占地范围内的电气布置，整个工程布置紧凑合理，节省了土地资源。

(1)直流极线出线构架与直流滤波器高压电容器悬吊构架共用优化设计。

普洱换流站站直流滤波器高压电容器采用悬吊式安装，每极直流滤波器高压电容器需设悬吊构架1榀，同时每极800kV直流出线需设构架1榀。经过优化设计，将每极直流极线出线构架与直流滤波器高压电容器悬吊构架共用，全站可节省2榀构架，并节省占地面积，提高工程的经济性。

图3　直流滤波器电容器悬吊构架和直流极线出线构架共用

(2)换流变压器现场厂房在总平面上的布置设计。

换流变压器现场厂房兼具换流变压器解体检修和户内试验的功能，厂房尺寸75 m×39 m×40 m(长×宽×高)，占地面积很大。厂房宜布置在换流变压器广场附近，且要考虑搬运通道，并设置搬运轨道与换流变广场搬运轨道系统连通，以便于换流变压器搬运进出厂房。结合站址电气总平面布置，经优化后将厂房布置在500kV交流配电装置区域南侧、极1高端阀厅对面，厂房与阀厅换流变区域之间设有大件运输通道。受搬运通道限制，换流变压器横向(阀侧套管平行厂房大门方向)进出厂房，搬运大门尺寸按高端HY换流变压器本体外形尺寸并考虑适当预度，取17 m宽、8.5 m高。

(3) 500kV交流配电装置采用GIS设备，GIL管母跨厂房搬运大门优化设计。

首次在南网直流输电工程中采用户外500kV GIS设备，与云广工程交流配电装置采用的敞开式设备相比，节省大量占地面积。同时，由于500kV GIS设备与布置在南侧的两大组交流滤波器之间设置有换流变压器厂房，交流滤波器大组进线的GIL管母线不可避免的要在厂房布置通过，为了不阻碍换流变压器进出厂房，经优化在厂房搬运大门前设置约18 m宽、10 m高天桥，2回GIL管母线上下2层布置在天桥上跨过厂房搬运大门。

(4) 500kV交流滤波器区域布置优化。

对于500kV交流滤波器小组布置宽度尺寸，将小组间围栏间距由常规的2 m优化为1 m，围栏间设电缆沟兼做巡视走道，全站共18小组交流滤波器，节省占地面积约1544 m2。

经过以上布置优化，普洱换流站围墙内布置紧凑，功能分区明确，呈现直流场－阀厅－交流场的流线型特点，4大组交流滤波器分别布置在南北两侧，占地小，呈蝶形布置，全站鸟瞰图见图4。与云广直流工程相比，在同等额定直流输送容量下，普洱换流站围墙内占地约18.844 hm2，约为云广送端楚雄站的0.89倍，约为云广受端穗东站的0.88倍。

图4　普洱换流站鸟瞰图

2.4换流变广场轨道优化设计

换流变的搬运采用搬运小车，每个换流变搬运小车需要1组(2根)轨道作为其运输通道，每极高、低端12台换流变，共需12组(24根)轨道。通过设计优化，实现面对面布置的高低端换流变1组双轨共轨，全站共节省2组轨道，轨道布置系统更加整齐美观。

2.5换流变压器广场区域电缆沟形式

为便于换流区域设备运输及美化该区域布置，首次在南网直流工程中换流变压器广场区域的电缆沟采用封闭式暗沟设计，在电缆沟交叉及转弯处设置检修孔便于运行检修，解决该区域采用常规电缆沟型式时沟盖板过重的问题。为了便于电缆敷设施工及检修，该区域电缆主通道采用1.4 m×1.0 m(宽×高)封闭暗沟，电缆分支通道采用1.0 m×1.0 m(宽×高)封闭暗沟，整个换流变广场设计简洁明了，简单大气，整体效果好。

2.6绿色智能照明设计

为贯彻南方电网公司绿色低碳、3CGP规定，普洱站进行了绿色照明设计。对照明时间长的主控室、站前区综合楼前，选用LED照明灯具，充分利用LED灯具的节能、长寿命的优点。换流区域、交流开关场、直流开关场、交流滤波器场等设置投光灯，作为检修和重点巡视时的照明，照明箱按区域分别设置在就近建筑物内，并在主控楼控制室内设置照明智能控制屏进行远程控制，极大方便了运行使用。

2.7 新型镀铜钢接地材料的选用

普洱换流站的主接地网采用新型镀铜钢材料。镀铜钢接地材料与传统镀锌钢接地材料相比，电阻率低、耐腐蚀性强，采用放热焊接连接，可靠性高，使用寿命长，较纯铜接地材料又具有一定的经济优势，满足换流站全寿命周期管理成本最小化要求。同时，考虑到本工程交流场GIS设备为户外布置，为了快速流散GIS操作时产生的快速瞬态电流，GIS区域设置专用接地网，专用接地网采用铜导体，主接地网采用镀铜钢材料，避免了专用接地网与主接地网采用不同导体材料产生的腐蚀问题。

2.8应用三维数字化技术设计

普洱换流站工程设计中应用了三维数字化技术手段，设计准确、直观、高效。传统的设计工作是从三维到二维，再从二维到三维，依靠工程师的空间想象力和基本制图技能完成空间设计，带有局限性和特殊性，在工程进度的约束下对详细布置的经济性和优化缺乏控制，效率也比较低。采用多专业协同的数字化三维设计方式可为业主提供高效、高质的设计成品，为工程顺利的开展提供技术保证。

图5　应用三维技术设计的高端阀厅布置图

3　经验总结

3.1站内站用电源引接

普洱换流站站内设2台500/35kV站用降压变压器。由于普洱换流站交流滤波器小组控制保护策略是按小组投切来设置，正常运行情况下不会切除大组滤波器，结合总平面布置，2台500/35kV站用降压变压器的高压侧分别接入两组交流500kV滤波器ACF2、ACF3的大组母线，低压侧接35kV并联电抗器和35/10kV站用变压器。运行提出，该接线方式下，若小组滤波器失灵而导致大组母线进线断路器器跳闸，会导致接在该大组母线下的站用电回路失电，虽然小组滤波器断路器失灵故障为小概率时间，但仍对站用电可靠性有影响。鉴于站用电可靠性在换流站工程中的重要性，建议今后工程站内站用电源引接优先考虑从500kV交流配电装置母线或串中引接。

3.235kV配电装置总回路设置

普洱换流站每台500/35kV站用降压变压器35kV侧设2组45 Mvar并联电抗器和1台35/10kV站用变压器，35kV采用单母线接线，初设阶段方案中总回路不设断路器。经征询运行意见，在施工图设计阶段加装总回路断路器，原因如下：

(1)若35kV侧没有总出口断路器，一旦35kV母线故障将直接造成500kV侧跳闸，导致该500/35kV站用降压变压器失电，站用电失压系统影响面扩大，复电时又需要对变压器进行充电，操作繁琐并且不利于变压器的运行，同时由于变压器充电对低压站用电系统造成冲击，不利于设备的运行和使用寿命；

(2)由于35kV侧没有设断路器和隔离开关，35kV母线无法单独开展检修，同时由于没有分级隔离，不便于设备故障排查。

3.3500kV GIS设备SF6气体压力表设置

SF6气体泄漏是GIS设备最常见的故障类型，给GIS设备安全运行带来的很大的隐患，且SF6气体泄漏故障持续周期长，不易发现。因此，需要运行人员加强对SF6气压的监测和记录。但在实际情况中，部分SF6气体压力表计设置位置较高、距离巡视走道较远，有的表计被其他零部件遮挡，给运行抄录带来困难。今后工程中应注意细节和人性化设计，表计配置安装在便于运行监视的位置。

4　结语

普洱换流站在总结云广工程经验基础上，结合工程实际情况和特点，进行了大量优化设计，配电装置布置紧凑合理，功能分区清晰明确，节省了占地面积；大量新技术、新工艺采用，节约工程造价、提供工程可靠性及可用率，效益显著。在今后工程设计中，应充分重视运行单位要求和建议，注重细节和人性化设计，进一步提高设计质量。

[1] 余思远，谢超，郝志杰．云广±800kV直流工程换流变压器阀侧套管出线装置的安装经验[J]．南方电网技术，2010，4(4)．

[2] 赵林杰，等．±800kV换流变压器现场检修试验厂房的结构设计[J]．南方电网技术，2012，6(6)．

[3] 王丽杰，等．特高压换流站换流变压器现场组装厂房及试验大厅设计方案研究 [J]．电力勘测设计，2014，(S2)．

[4] 高湛，李华．换流变移动式BOX-IN 设计[J]．电力建设，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

王丽杰(1978- )，女，黑龙江佳木斯人，硕士，高级工程师，从事电气设计及研究工作。