陈晴，周志超

(浙江省电力设计院，杭州市，310012)

0 引言

站用电系统是换流站的重要设施之一，交流站用电源系统接有换流阀的冷却系统以及换流站的控制和调节系统等重要负荷，换流阀冷却系统的负荷较大，而换流站控制和调节系统的工作状况直接影响到高压直流输电系统以及所连接的交流系统的安全稳定运行，因此换流站站用电系统的设计非常关键［1-5］。

1 站用电接线设计

由于高压直流输电系统一般为双极系统，每1极都可以单独运行，因此其供电系统的设计应尽量遵循每极对应的原则。±800 kV特高压换流站站用电系统设计原则如下［6-8］:

(1)每回站用电源应满足独立承担双极直流送电时的站用负荷。

(2)站用电系统在故障时，任1回站用电源或1台变压器或1条母线故障时，不减少直流输送功率，并保持冗余容量，有100%容量的备用可用于应对以后的故障;2台站用电源或2台变压器故障，不减少直流输送功率，但对以后的故障则无冗余配置。

(3)考虑到换流站每极阀组的接线特殊性和独立性，宜按阀组配置独立的10/0.4 kV低压站用电系统。

1.1 10 kV系统设计

站用10 kV系统采用单母线，设2个工作段，每段各由1回独立的工作主电源供电，另设1个备用段。3个母线段采用三角形接线，互为备用。每个10 kV工作段接4台10/0.4 kV的低压站用变压器，用于阀组站用负荷，每个10 kV工作段再接1台10/0.4 kV的低压站用变压器，专用于换流站的交流及公用负荷，并设1个备用出线回路。

1.2 0.4 kV系统设计

站用0.4 kV系统采用动力中心(power center，PC)－电动机控制中心(motor control center，MCC)接线形式。每个12脉动阀组设置1个PC，每个PC采用单母线分段接线，由2台10 kV干式变压器供电。2台变压器电源分别取自10 kV不同的工作段。双套的辅助设备如阀冷控制系统、直流浮充电源等重要负荷分别取自同一个PC单母线分段的不同母线段上，互为备用。全站设交流及公用负荷供电用PC，采用单母线分段接线，由2台10 kV干式变压器供电，2台变压器电源分别取自10 kV不同的工作段，互为备用。全站共设10台10 kV干式站用变压器，分布在5个动力中心，且按负荷性质分类供电，互不影响，变压器两两互为备用，可靠性高。

2 站用电接线优化设计方案

华东沿海地区受地理条件的限制，发生恶劣气象的概率较大，在过去的几年间，台风半径边缘地区由于树枝搭接造成单相接地短路、导线之间由于风偏造成相间短路的情况在台风活跃季节时有发生。因此，配置应急备用的柴油发电机或柴油发电机接口是十分必要的，可以保证换流站在交流全部失电的情况下，2 h之内恢复稳态交流电源供电，提供直流蓄电池应急电源用电，从而确保继电保护、通信等重要电源的安全。

国外换流站也有配置柴油发电机的做法，柴油发电机一般作为照明、加热以及通信紧急备用电源［9-10］，该类柴油发电机容量不大，为保证该发电机能够在紧急情况下正常使用，一般每个月需对柴油发电机进行维护或试运行。

2.1 柴油发电机型式选择

柴油发电机组一般有3种型式:装设在厂房内的柴油发电机组、集装箱式柴油发电机组(箱式)、移动式发电机组(发电车)。综合考虑施工布置、后期维护、使用成本等因素，移动式发电机组比较适合应用于换流站上。移动式发电机组的场地易布置、安装方便;且目前各供电局都有相应的柴油发电机，运输方便，需要时可及时到位，易维护，比较适用。近年来，浙江省新建的500 kV变电站均配置有柴油机接口，运行使用效果良好。

2.2 柴油发电机接入方式

柴油发电机组均可自带空气断路器，作为发电机的保护和输出的控制电器，输出电缆接在空气开关的下桩头。因此，将柴油发电机组的输出电缆接入紧急电源端子箱，通过该电力电缆与极1(或极2)低端阀组交流母线连接，并将该端子箱布置于主控楼动力中心外，预留铜母线作为柴油发电机接口，安装简易方便，通用性强，便于快速施工接线。

2.3 柴油发电机接口容量选择

设置柴油发电机作为备用电源，保证一级负荷中特别重要的负荷用电，主要包括主控楼直流浮充电源和不间断电源等。目前，国内800 kV换流站中用于高压直流的110 V直流电源系统一般有以下2类配置方法:(1)设置5套直流电源。1套用于公用负荷(一般位于主控楼)、1套用于极1高端负荷(位于辅控楼)、1套用于极2高端负荷(位于辅控楼)、1套用于极1低端负荷(位于主控楼)、1套用于极2低端负荷(位于主控楼)。(2)设置3套直流电源。1套用于公用负荷、1套用于极1高端和低端负荷、1套用于极2高端和低端负荷，均位于主控楼内。本文采用了第1类配置方案。柴油发电机统计负荷如表1所示。

表1 柴油发电机负载统计Tab.1 Load statistics of diesel generator

计算负荷

式中:∑P为阀组发生事故时，可能同时运行的保安负荷的额定功率之和，kW;K为换算系数，取 0.8［11］。

计算负荷的有功功率

式中:cosφC为计算负荷的功率因数，取 0.86［11］。

计算可得:SC=117.6 kVA，PC=101.1 kW。按连续输出容量大于计算负荷的原则选择柴油发电机的容量。

3 站用电设备布置优化设计方案

3.1 站用电高压站用变设备布置

高压站用变的引接位置，应根据各站实际情况考虑。当具备相应引接条件时，应优先考虑从500 kV交流配电装置串内引接和从500 kV交流滤波器母线引接的方案，以充分利用站内场地;当上述位置不具备引接条件时，可考虑从500 kV交流配电装置母线引接或从交流滤波器大组母线的引线上T接的引接方式。考虑站用电负荷容量较大，站外电源应考虑采用35 kV或110 kV电压等级，采用专线供电，站外电源配电装置须配合站外电源引接位置，且一般与降压变紧靠布置。

3.2 站用电低压站变压器及配电装置布置

根据站用电系统接线方式，换流站工程一般配置5个动力中心，分别为低端阀组站用电动力中心2个、高端阀组站用电动力中心2个、交流及公用负荷站用电动力中心1个。

以往换流站工程一般将10 kV高压开关柜、0.4 kV站用电室单独组小室布置于交流配电装置场地上，各高、低端阀组动力中心分别布置于阀组建筑内，10 kV高压开关柜与10 kV站用变之间采用10 kV高压电缆连接，该电缆线路长、费用高，敷设困难。现对站用电系统布置方案进行优化，将10 kV高压开关柜与低端阀组动力中心合并布置于主控楼一层，位于全站中心，形成一个全站的动力中心，取消了10 kV高压开关柜与极1、极2低端阀组的其中2台10 kV站用变之间的电缆连接，采用母线桥连接。该方案会略增加高压站用变低压侧电缆至10 kV开关柜之间的长度(主要是站外电源35 kV站用变)，但由于动力中心布置位置一般位于全站中心，与高压站用变位置比较接近，因此增加的10 kV电缆十分有限。与同规模的典型换流站初设方案相比，采用优化布置方案可以减少10 kV高压电缆的用量，简化电缆敷设，降低材料成本，如表2所示。

表2 优化方案与原方案的电缆用量对比Tab.2 Comparison of cable length between optimization scheme and original scheme m

按表2的数据进行简单计算，可以得出结论:采用优化方案后，ZR-YJV22-8.7/10-3×500电缆价格按77万元/km计，ZR-YJV22-8.7/10-3×95电缆价格按24万元/km计，则10 kV电缆总价可降低26.48万元。

低端阀组站用电动力中心一般布置在主控楼一层，可形成全站动力中心。该低端阀组站用电动力中心由2个同规模的小室组成，分别为10 kV站用电室兼极1的380 V配电室以及10 kV站用电室兼极2的380 V配电室，2个小室各自独立。

10 kV站用电室兼极1.38 kV配电室内，含14面10 kV高压开关柜(含分段柜)、2台10/0.4 kV低端阀组站用变及极1低端阀组0.4 kV PC盘;10 kV站用电室兼极2的380 kV配电室内含10面10 kV高压开关柜、2台10/0.4 kV低端阀组站用变及极2低端阀组0.4 kV PC盘;10 kV开关柜与低端阀组站其中2组站用变之间、站用变与0.4 kV PC盘之间均采用母线桥连接。

高端阀组站用电动力中心布置在高端阀组辅控楼内，同样由2个同规模的小室组成，2个小室各自独立。每个小室内含2台10/0.4 kV高端阀组站用变和该阀组0.4 kV PC盘，站用变与0.4 kV PC盘之间均采用母线桥连接，节省占地面积及高压电缆。

4 结语

增加柴油发电机组的输出电缆接入紧急电源端子箱，通过该电力电缆与极1(或极2)低端阀组交流母线连接，并将该端子箱布置于主控楼动力中心外，预留铜母线作为柴油发电机接口，安装简便，实用性强。10 kV高压开关柜与低端阀组动力中心合并布置于主控楼一层，位于全站中心，形成一个全站的动力中心，取消了10 kV高压开关柜与极1、极2低端阀组的其中2台10 kV站用变之间的电缆连接，采用母线桥连接。

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