±800kV交直流合建站用电源设计方案研究

韩志萍

（西北电力设计院有限公司）

0 引言

站用电系统作为换流站或变电站的辅助系统，是保证换流站或变电站安全可靠运行的重要保证［1－2］。随着我国电网的高速发展，为了节省工程投资，特高压±800kV换流站与变电站合建工程越来越多［3－7］，合建站的生产系统（包括换流变压器、交流变压器、交直流开关场、交直流滤波器等）和辅助生产系统（包括冷却系统和空调系统等）更为复杂［8－10］，特别是站用交流系统失电后会引起直流系统双极闭锁事故发生，各相关单位更加重视站用电系统可靠性问题［11－15］。特高压±800kV换流站与变电站合建后，站用电源系统要同时保证换流站和变电站生产和辅助系统供电电源的可靠性，因此，合建站站用电源系统的合理设计尤为重要。

本文以青海海南特高压±800kV换流站与海南750kV变电站合建工程为例，研究合建站站用电源引接方案、站用电系统接线、合建站负荷、站用变容量及选型、高低压配电柜选型及布置等，为后续特高压±800kV换流站与变电站合建站用电源设计提供借鉴。

1 站用电源引接方案

1.1 换流站站用电源引接方案

我国目前已建及在建的高压直流输电工程换流站站用电源引接方案主要有以下几种方式：

1）从站外引接3回可靠电源；

2）如采用交、直流合并建设，则从站外引接1～2回可靠电源，从站内交流750／500／330kV变压器第三绕组侧引接2～1回；

3）从站外引接1～2回可靠电源，设置2～1回750／500／330kV降压站用变，从站内750／500kV配电装置引接；

《换流站站用电设计技术规定》（DL／T5460—2012）［13］3.1.1中规定：“远距离直流输电换流站应设置三回站用电源，并应保证从站内、站外各引接一回，另一回引接点需要技术经济比较后确定”；3.1.2中规定：“当换流站内设有联络变压器时，宜从联络变压器第三绕组母线引接。”因此，海南±800kV换流站站用电源引接方案按三回独立电源设置。

1.2 变电站站用电源引接方案

《220kV～1000kV变电站站用电设计技术规程》（DL／T5155—2016）［14］3.1.2中规定：“330kV～7500kV变电站站用电源应从不同主变压器低压侧分别引接2回容量相同，可互为备用的工作电源，并从站外引接1回可靠站用备用电源。”因此，海南750kV变电站站用电源引接方案亦按三回独立电源设置。

1.3 合建站站用电源引接方案

青海海南特高压±800kV换流站与750kV变电站同址合建，共用750kV交流配电装置，按照“同期建设、同期投运、合并运维、统一调度”的原则进行设计，因此，合建站站用电源采用合并考虑。根据规程［13－14］规定，合建站站用电源引接方案应按三回独立电源设置。750kV变电站建设2组750kV主变压器，站用工作电源宜从站内750kV主变压器第三绕组侧引接。因此，合建站站用电源引接方案为：从变电站内2组750kV主变压器第三绕组66kV侧分别引接2路容量相同，可互为备用的工作电源，从站外引接1路可靠电源，保证合建站三路站用电源的可靠性。站外电源经技术经济论证后，从可靠性较高的输电距离较短的110kV变电站35kV备用间隔引接。

2 站用电系统接线

2.1 站用电源系统接线原则

青海海南特高压±800kV换流站直流系统额定容量达8000MVA，且与海南750kV变电站合建，合建站具有占地面积大、用电设备分散广、站用电负荷大的特点，如采用站内750kV主变66kV侧工作电源或站外35kV备用电源直降至0.4kV的单级系统供电方式，将面临低压设备及导体的选型困难（包括额定电流、短路电流及电压降等）。结合目前已投运和在建的特高压±800kV特高压换流站设计经验，站用电系统采用66（35）／10kV及10／0.4kV两级降压的方式。

（1）66／10kV站用变接线系统

66／10kV站用变接线系统采用从750kV变电站的2组750kV主变66kV侧各引接1个66kV站用变间隔，接入1号、2号66／10kV高压站用工作变，作为站内1号、2号10kV工作电源；35／10kV站用变接线系统采用从35kV外接电源经35kV开关柜接入35／10kV高压站用备用变，作为站内0号10kV备用电源。1号、2号66／10kV高压站用工作变10kV侧工作电源通过电缆接入10kVⅠ段母线和Ⅱ段母线，0号35／10kV高压站用备用变10kV侧备用电源接入10kV 0号备用母线。

（2）10kV接线系统

10kV母线采用单母线分段接线方式，设置2个工作段和1个备用段，工作段与备用段母线之间设置分段联络开关，正常情况下，各段母线分列运行，当任一工作段母线失去电源时可自动投切至备用段母线供电。

每段10kV母线下设8个馈线回路，分别接分属不同组别的8台分站用变，2个工作段共设16个馈线回路，向全站16台（其中4台为调相机专用，调相机根据工程需要设置，无调相机的不考虑）10／0.4kV分站用变供电，分站用变两两组对，每对分站用变分别由不同的工作母线供电，保证电源的可靠性。

（3）0.4kV接线系统

由于特高压±800kV换流站阀桥接线采用每极2组12脉动阀组串联的接线型式和（400＋400）kV电压分配方案，每个12脉动阀组安装在一个阀厅内，每极设高、低端两个阀厅，全站一般设置四个阀厅。为保证换流站各阀组每个12脉动换流阀组站用负荷供电的相对独立性和可靠性，0.4kV站用电系统采用与每个阀厅相对应的接线方式，根据换流站阀组的运行方式，换流站的站用电系统按阀组配置，阀组负荷与公用负荷、调相机负荷分开，公用负荷、调相机负荷单独设立的原则设计，以保证各种运行方式下站用电的可靠性和灵活性。

站用0.4kV系统采用动力中心（PC）－负荷中心MCC（交流分屏）接线形式。每个12脉动阀组设置一个动力中心（PC），动力中心（PC）采用单母线分段接线，双套的辅助设备分接在两个半段上，每个半段由一台分站用变供电，两台分站用变电源分别取至10kV不同的工作段，互为备用；全站公设4个阀组负荷供电用的动力中心（PC），2个公用负荷供电用的动力中心（PC），2个调相机负荷供电用的动力中心（PC）。

1个负荷中心由2台10／0.4kV分站用变供电，全站共设16台分站用变，分布在8个动力中心，且按负荷性质分类供电，互不影响，分站用变两两互为备用，可靠性高。

为了节省电缆，方便施工，在各区域继电器室设置就地负荷中心MCC（交流专用分屏）。负荷中心MCC采用单母线接线，成对设置，电源分别取自动力中心（PC）不同的半段上，每一MCC采用单电源供电；公用动力中心（PC）重要负荷的2回电源分别从不同MCC母线引接，重要负荷（包括继电器室专用屏、消防电源等）为双电源进线，两路电源分别取至公用动力中心（PC）不同的半段上，两路电源间自动切换。其他负荷（包括雨水泵、检修电源等）由于容量较小，无Ⅰ、Ⅱ类负荷，可采用单电源供电。站用电源系统接线示意见图1。

图1 站用电源系统接线示意图

（4）变电站站用电系统

由于换流站站用电具有用电负荷大、设备分散广，合建站站用电系统采用以换流站为主，变电站为辅进行设计。根据青海海南±800kV特高压换流站与海南750kV变电站同址合建，共用750kV交流配电装置的建设划分特点，将与换流站共用的750kV交流配电装置站用电列入换流站站用电公用系统。变电站区域站用电系统为对变电站其他区域用电（主变压器及66kV配电装置、330kV配电装置），采用在各区域继电器室设置就地负荷中心MCC（交流专用分屏），用电负荷采用就地负荷中心MCC（交流专用分屏）供电，就地MCC电源由换流站公用负荷动力中心（PC）引接，变电站不再按常规设置站用变压器、站用交流配电屏系统，合建站高压站用变压器按包含变电站站用电负荷容量，变电站交流配电屏系统合并到换流站公用动力中心（PC）系统中，由公用动力中心（PC）系统向变电站各就地负荷中心MCC（交流专用分屏）供电，简化了变电站站用电系统接线，并满足规范［14］相关要求。

2.2 合建站动力负荷中心（PC）设置

（1）动力负荷中心（PC）设置原则

动力负荷中心（PC）设置原则需满足：①保证对重要负荷的可靠供电；加强单元性，利于负荷分片管理；公用负荷就近布置，节省电缆。②各负荷可根据建设具体情况分期建成，保障建设阶段站用电；运行后可配合阀组检修、停运均较为方便。

（2）合建站动力负荷中心（PC）设置

10／0.4kV分站用变与其所接的0.4kV配电柜组成动力负荷中心（PC）中心，合建站全站共设置8个动力中心（PC）。

＃1动力中心（PC）1，极1高端负荷（PC）中心：位于极1高端辅控楼，负责极1高端阀厅、极1高端辅控楼、极1直流配电装置（视投运顺序）的负荷。

肿瘤转移或复发之前，往往经历较长时间的休眠期，这个阶段的转移灶被称为沉睡的转移灶（肿瘤细胞休眠）。当适宜的转移前微环境形成，循环肿瘤细胞会从休眠状态释放并扩散，从而导致肿瘤转移。将治未病理论合理应用到肿瘤3级预防中，在恶性肿瘤防治策略中运用中医治未病理念和措施，具有重要的现实意义。

＃2动力中心（PC）2，极1低端负荷（PC）中心：位于主控楼，负责极1低端阀厅、极1低端主控楼、极1直流配电装置（视投运顺序）的负荷。

＃3动力中心（PC）3，极2高端负荷（PC）中心：位于极2高端辅控楼，负责极2高端阀厅、极2高端辅控楼、极2直流配电装置（视投运顺序）的负荷。

＃4动力中心（PC）4，极2低端负荷（PC）中心：位于主控楼，负责极2低端阀厅、极2低端主控楼、极2直流配电装置（视投运顺序）的负荷。

＃5动力中心（PC）5，公用＃1负荷（PC）中心：位于换流站与变电站交汇区，负责向换流站及变电站交流配电装置及其他公共部分供电。

＃6动力中心（PC）6，公用＃2负荷（PC）中心：位于换流站与变电站交汇区，负责向除公用＃1负荷供电外的其他部分供电。

＃7动力中心（PC）7，调相机＃1负荷（PC）中心：位于换流站调相机站区，负责向调相机部分供电（调相机根据具体工程设置，无调相机的合建站不考虑）。

＃8动力中心（PC）8，调相机＃2负荷（PC）中心：位于换流站调相机站区，负责向除调相机＃1负荷供电外的其他部分供电（调相机根据具体工程设置，无调相机的合建站不考虑）。

3 合建站负荷分析及站用变压器选择

3.1 合建站负荷分析

按照换流站与变电站负荷动力中心（PC）的设计原则，全站的站用电负荷大致分为以下三类：

第一类为各极阀组的辅助设备电源负荷，这些负荷一般采用双套配置，一用一备。主要有换流变冷却装置、阀厅冷水机组、阀冷却设备等。

第二类是公用电源负荷，不按极划分，如交流配电装置负荷、交流滤波器场负荷、继电器室负荷（包括变电站的继电器室）、消防电源、全站给排水电源、运维人员生活电源等，根据用电设备的负荷性质，采用双套或单套配置。

第三类是调相机电源负荷，专用于调相机区域设备及辅助设施电源（海南合建站装设有4组300Mvar调相机，其他无调相机的合建站可不考虑）。

对全站8个动力中心（PC）负荷分别进行统计，按照相关规范［13～14］要求统计出合建站的全部负荷。以极1高端负荷中心（PC）、公用＃1负荷中心（PC）统计为例，负荷统计见表1、表2。

表1 极1高端负荷中心（PC）统计表

表2 公用＃1负荷中心（PC）统计表

（续）

按照表1负荷统计原则，以海南±800kV换流站与海南750kV变电站合建为例，合建站分别统计8个动力负荷中心（PC）计算容量，见表3。

表3 10／0.4kV分站用变计算容量表

3.2 站用变压器容量选择及设备选型

根据表3中10／0.4kV分站用变计算容量，结合国网通用设备［15］10／0.4kV分站用变选型要求，极1、极2高低端8台10／0.4kV分站用变容量选取3150kVA；公用分站用变容量根据站区负荷统计及分配选择4台3150kVA两两组对，调相机4台10／0.4kV分站用变容量选取2500kVA。

结合国网通用设备［15］要求选型为：户内干式、铜心、三相双绕组、无励磁调压，带保护外壳，三相、Dyn11，容 量 为2500／3150／4000kVA，型 式 为10.5±2×2.5%／0.4kV的站用变压器。由表3中可以看出，10／0.4kV分站用变分别安装在不同负荷区域0.4kV配电室内，以公用0.4kV配电室为例，10／0.4kV分站用变与MCC配电屏布置见图2。

图2 公用0.4kV配电室布置图

66（35）／10kV高压站用变容量选择需根据全站负荷进行计算，根据表2中8个动力负荷中心（PC）计算容量，合建站66／10kV高压站用工作变、35／10kV高压站用备用变容量计算为：

实际工程考虑一定裕量并结合国网通用设备［15］要求进行选择，根据设备制造序列，推荐容量按31500kVA选择。

66／10kV高压站用工作变选型为：户外油浸、铜心、有载调压，三相、自冷、YNd11，31500kVA，66±8×1.25%／10kV的站用变压器；35／10kV高压站用备用变选型为：户外油浸、铜心、有载调压，三相、自冷、YNd11，容量为31500kVA，35±3×2.5%／10kV的站用变压器。

3.3 站用变压器布置

66／10kV高压站工作变由变电站750kV主变压器第三绕组66kV侧引接，站用变布置变电站66kV配电装置区，35／10kV高压站用备用变电源由外接电源引接，备用变布置位置应与外接电源终端塔配合，以方便外接电源引入为原则确定。

由于10kV／0.4kV分站用变与其所接的0.4kV配电屏组成PC中心，每个PC中心的2台分站用变和0.4kV配电屏集中随负荷中心就近布置在一个房间内。其中极1高端阀厅PC中心布置在极1辅控楼内0.4kV配电室，极2高端阀厅PC中心布置在极2辅控楼内0.4kV配电室，极1、极2低端阀厅PC中心布置在主控楼内各自0.4kV配电室；＃1、＃2公用负荷PC中心布置在换流站和变电站交汇区的0.4kV公用配电室，＃1、＃2调相机负荷PC中心布置在调相机主厂房0.4kV配电室。10kV／0.4kV分站用变随负荷就近下放布置，功能明确且节省电缆、方便施工。

4 站用高低压开关柜选型及布置

4.1 站用高压开关柜选型及布置

站用外接电源通过35kV开关柜接入35／10kV备用变，10kV站用电系统采用10kV高压开关柜，35kV及10kV开关柜可根据工程海拔高度选择真空开关柜或充气式开关柜。

10kV站用电系统为站用电过渡系统，进线通过10kV电缆接至66／10kV站用工作变及35／10kV站用备用变10kV侧，出线通过10kV电缆接至8个动力负荷中心（PC）的10／0.4kV分站用变，因此，10kV高压开关柜布置在合建站负荷中心，即位于换流站和变电站交汇区的10kV配电室内。

4.2 站用低压开关柜选型及布置

0.4kV低压开关柜（MCC）选用常规抽屉式开关柜，根据负荷容量选择开关柜短路水平及额定电流。

0.4kV开关柜同10／0.4kV分站用变布置在每个负荷中心（PC）的站用配电室，与10／0.4kV分站用变通过0.4kV母线桥连接。每个动力负荷中心（PC）中心的2台分站用变和0.4kV开关柜集中随负荷中心就近布置在一个房间内。站区的MCC（交流分屏）布置在相应建筑物（如综合楼、综合水泵房、继电器室等）内。

5 结束语

1）本文以±800kV换流站与750kV变电站合建站用电源设计方案为例，提出合建站用电源宜采用合并方案，具有规划合理、节约投资作用。

2）站用电源合并后，站用工作电源应从合建的变电站变压器第三绕组母线引接，外接电源按合建站统一考虑。

3）站用电系统采用两级降压方式。

4）站用电系统以换流站为主、变电站为辅，变电站用电系统列入换流站公用系统统一考虑，变电站不再单独设交流配电系统。

5）高压站用变压器容量按全站动力负荷中心选择，分站用变压器容量按区域动力负荷中心选择。