±800 kV特高压换流站交流滤波场新型布置方案研究

2012-09-27周志超

浙江电力 2012年5期

季方，周志超

（浙江省电力设计院，杭州 310012）

0 引言

交流滤波器组是特高压换流站中重要的组成部分[1-4]，国内已建和在建的±800 kV换流站，视无功补偿总容量不同，交流滤波场占地一般为4～5 hm2，为全站占地面积的30%左右，是换流站中占地最大的区域。交流滤波场的布置优化，直接影响总平面的布置，从而直接关系到工程投资、设备与人员安全、运行维护等许多关键要素。因此，进行交流滤波场布置的优化设计及研究，对于减少特高压换流站总占地、减少投资、保障特高压直流工程的顺利开展，具有重要的工程价值和研究意义。

交流滤波场的平面布置由交流滤波器小组围栏内区域和围栏外区域组成。围栏内占地主要由交流滤波器小组的容量及滤波器特征参数决定，由成套设计单位负责优化；围栏外尺寸主要指交流滤波器小组围栏与隔离开关之间的区域，目前投产和正在建设的特高压换流站多采用“田”字型布置型式，围栏外区域占到交流滤波场总占地的2/3左右，是控制交流滤波场占地面积的决定性因素。所以合理优化交流滤波场布置，首要是优化交流滤波场围栏外区域布置。

1 现有的换流站交流滤波场布置方案

1.1 特高压换流站交流滤波器场

目前换流站交流滤波场的布置由若干个大组排列而成，主要分两种，“一”字型布置[5]和“田”字型布置[6]。

±800 kV特高压换流站容性无功补偿设备布置一般以4～5大组、16～20小组考虑，其中交流滤波器和并联电容器数量各半。各小组内交流滤波器和并联电容器分别接至一段独立的滤波器单母线，构成1个交流滤波器大组，每个大组再作为1个电气元件接入交流3/2断路器接线串中。以下以1个无功补偿规模为4大组，16小组的特高压换流站交流滤波场为例进行讨论研究，并联电容器围栏内尺寸统一为27 m×28 m，交流滤波器围栏内尺寸统一为34 m×28 m。

1.2 “田”字型布置

“田”字型布置的特点是大组中4个小组布置在分居大组汇流母线的两侧，构成一个“田”字。其优点有：

（1）由于交流滤波器组和并联电容器组围栏纵向尺寸不同，“田”字形将交流滤波器组和并联电容器组分列布置，并联电容器组列的纵向尺寸有所减少，从而压缩了整体尺寸。

（2）由于母线两侧均要接交流滤波器组或并联电容器组，采用双柱单接地水平开启式隔离开关，母线接地开关可用每一小组中双柱隔离开关的母线侧接地开关替代。将每组母线下的电容式电压互感器同时用于母线引下的过渡接线，从而节省了支持绝缘子的用量，母线也相应地改用软母线。

（3）虽然将垂直开启式隔离开关更改为双柱单接地水平开启式隔离开关，增加了小组的纵向尺寸，但由于汇流母线为双列共用，结合气体绝缘金属封闭管道母线（GIL）引接方案，总体上整个交流滤波器场的横向尺寸大大减少，且不增加纵向的宽度。当换流站大组数量较多时，更有优势。

国家电网公司向家坝—上海、锦屏—苏南特高压直流输电工程均采用此方案。交流滤波场“田”字型布置的平断面图详见图1和图2，其占地为309 m×146 m。

但“田”字形布置仍存在着以下不足：

（1）由平面图中直观可见，围栏外的占地仍占相当的部分，由于围栏内尺寸调整裕度不大，可考虑进一步优化围栏外占地。

图1 交流滤波场“田”字型布置平面图

图2 交流滤波场“田”字型布置的典型断面图

（2）采用“田”字形布置后，滤波器大组母线仍然通过GIL管道母线引接，且总的GIL管道母线长度还有所增加。

（3）交流滤波场场地很大，部分设备较高，仅在两小组之间有构架，为了解决防雷问题，要在场地两侧和中间增加避雷线杆塔，对交流滤波器场进行防雷保护，无形中又增加了整个场地的占地面积。

2 新型换流站交流滤波场布置方案

为进一步减少占地，节省总体投资，对上述方案进行了进一步的优化。根据目前的工程经验，因围栏内尺寸调整裕度不大，可从整体布局上进行调整。

将500 kV敞开式配电装置的高架横穿概念引入交流滤波场设计，提出了基于母线分流方式的“工”字型新型交流滤波场布置方案。

基于母线分流方式的“工”字型交流滤波场布置中，把所有交流滤波器组和并联电容器组布置成2列，每2组背靠背布置，即将交流滤波场中围栏较大的交流滤波器小组置于1列，围栏较小的并联电容器小组置于1列。将每个交流滤波器大组通过2组平行低层跨线和1组高层跨线组成的汇流母线连接到交流开关场设备（GIS）串内，这3组跨线呈“工”字型。其核心思路是将汇流母线布置于滤波器设备上方，大幅减少了交流滤波场占地。

引入500 kV敞开式配电装置中的高架横穿概念，通过跨线引接方便地完成小组和大组的组合。利用交流滤波场本身固有的环形道路，引接相间道路至交流滤波器和并联电容器小组围栏前；在交流滤波器小组和并联电容器小组之间设置1条检修道路，可方便地完成小组围栏尾部设备的检修、搬运和巡视；在相邻交流滤波器小组之间设置1条2 m宽的巡视小道，兼作电缆沟。交流滤波场“工”字型布置的平断面图详见图3和图4，其占地为307 m×119 m。

此布置方式的优势如下：

（1）“工”字型布置交流滤波器大组均采用高层跨线连接到GIS，改变了“田”字型布置中滤波器大组主要用GIL管道母线连接的方法，大幅减少GIL管道长度，与现有布置方案相比（以交流滤波场之内的GIL管道为计算依据），减少GIL管道约1 400相·m。

（2）这种布置滤波小组的隔离开关采用垂直开启式，一字型布置，围栏与隔离开关之间的区域达到了最小，结合围栏与环线道路的相对位置，采用局部相间道路来满足滤波小组的运行、检修和维护要求，从而进一步取消了围栏前的专用检修道路。

（3）综合考虑了噪声影响，将交流滤波器区域中的主要噪声源（交流滤波电容器组和电抗器）远离围墙布置，噪声源离围墙的最小距离由“田”字型布置的19 m增加至“工”字型布置的31 m，有利于控制站界处的噪声。