高海拔复杂地形及地质条件下±500 kV换流站电气布置设计

周春雨，程 翀，张 䶮，褚 寒，刘 超

（1.电力规划总院有限公司，北京 100120；2.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局，云南 昆明 650217；3.中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021）

1 换流站电气总平面布置原则和要求

换流站电气布置应满足接入系统、进出线走廊规划及设备选型要求，并考虑减小噪声对周围环境的影响，尽可能做到工艺流程顺畅、功能分区合理、技术先进、运行维护方便以及节约占地。

常规换流站一般可分为换流场、直流场、交流滤波器场、交流场、站用电、生产辅助区以及接地极7大功能区，各功能区分区清晰、功能相对独立，各功能区之间连接关系明确。

目前，换流变压器阀侧套管均为直接插入阀厅布置[1,2]。换流变压器的布置应满足搬运、安装及更换的场地要求。直流场一般按极对称分区布置，布置方式应便于设备的巡视、操作、搬运、检修以及试验。交流滤波器一般为集中或分区集中布置，整体布局设计满足换流站厂界的噪声标准要求。交流场的布置一般结合交流滤波器场和换流场的布置。

地形条件复杂时，电气布置需要因地制宜，尽量减少站区土石方工程量，做到站址土方平衡，少取土、少弃土，降低站区挖填边坡的高度，减少站区的地基处理工程量。

2 LQ换流站建设规模

LQ换流站直流电压为±500 kV，直流输送功率3 000 MW。阀组接线采用双极对称配置，每极采用1个12脉动阀组接线。换流变压器单相双绕组换流变压器。平波电抗器采用干式平波电抗器，每极极母线分别装设3台100 mH的平波电抗器。每极1组TT 12/24/36三调谐无源直流滤波器。直流场中性母线回路中装设有中性母线高速开关和高速接地开关；设置金属回路转换开关、大地返回转换开关。500 kV出线规划出线9回，5回线路装设高压电抗器。500 kV交流滤波器为3大组、9小组。

3 空气间隙高海拔修正

LQ换流站站址海拔约为2 500 m，随着海拔升高，空气间隙击穿电压、电晕起始电压以及设备外绝缘的污闪电压都会随着海拔高度的升高而降低，需要的空气间隙将增大，配电装置尺寸随之增大，占地面积增大。

对于空气间隙取值，可以用计算法或根据试验曲线计算其取值。LQ换流站直流场极线对地空气净距取值6 500 mm。直流场中性母线对地空气净距取值600 mm。交流500 kV侧空气净距值A1取值4 300 mm，A2取值5 700 mm。

4 配电装置区域尺寸

海拔修正后LQ换流站配电装置尺寸相比较海拔1 000 m时增大10%左右。其中500 kV交流配电装置间隔宽度30 m，相比较海拔1 000 m时增大4 m。500 kV交流滤波器组间隔宽度32.5 m，相比较海拔1 000 m时增大4.5 m。换流变防火墙间距8.2 m，阀厅轴线尺寸为59 m×27m，优化后换流场区域尺寸为169 m×92 m。直流场区域尺寸为169 m×74 m。

5 站址地形特点

LQ换流站站址地处云贵高原，地层岩性复杂，表现为红粘土、粉质粘土、全风化基岩、强风化基岩以及下伏的中风化基岩（白云岩、灰质白云岩为主）之间相互交错[3]。整体岩层关系复杂，各层之间相互侵入、交错，各层之间分界面起伏较大。站址大部分位于浑圆状山包顶部，场地东侧存在西高东低的陡降原始地表。在经过三通一平竖向改造后，最深处填土达47m。因此该站需要结合各区域不同建构筑物上部结构采用天然基础、筏板基础、桩基以及桩筏等不同形式的基础。

6 LQ换流站电气布置

高海拔外绝缘修正后的LQ换流站占地面积较常规同等级换流站更大，站址地形条件限制更严苛，以及高填方区域不宜布置核心关键设备以及硬链接设备等因素的影响，合理、有效的规划及布置全站各功能区域非常关键。

换流站电气布置需要综合考虑复杂地形的限制和电气工艺需求，将换流站内的核心设备布置在地址条件较好的区域，其余设施设备协调布置。LQ换流站布置时首先将阀厅-换流变区域布置在挖方区形成的基岩平台区域。阀厅换流变压器区域采用相对展开的“一字型”布置充分利用承载力稳定的基岩平台。两极换流变压器布置在阀厅的同一侧，阀侧套管直接插入阀厅内部，主控楼布置于两极阀厅之间。备用换流变压器布置于空地上。其位置如图1所示。阀厅-换流变区域布置在挖方区形成的基岩平台，基础工程经济性好、基础稳定。

图1 站址场平三维示意

直流场布置在阀厅北侧，采用户外直流场对称布置，极线出线采用出线塔，向东北方向出线。备用平抗室布置在交流滤波器场地北侧靠近直流场的空地上，直流继电器室布置在直流场中心靠近阀厅侧。

500 kV交流配电装置布置在站址南侧，采用户内地理信息系统（Geographic Information System，GIS）设备，交流线路向南出线，可进一步减少交流场占地面积。35 kV无功补偿布置于南侧交流出线下方和交流滤波器南侧空地上，滤波器气体绝缘金属封闭输电线路（Gas Insulated Transmission Lines，GIL）进线布置在阀厅与滤波器之间，与道路平行。直流融冰装置布置在换流站东南角。500 kV GIS室与阀厅换流变压器侧面对面布置，同时可以抵挡换流变压器运行噪声向站外传播。

500 kV交流滤波器采用改进田字型布置方式，集中布置在站区东侧填方区，利用改进田字型小组接线的灵活性，将同类型的交流滤波器小组集中布置在滤波器母线的同一侧，减小了围栏尺寸不同多余占用的场地。进站道路正对换流变压器广场区域布置，方便换流变压器的运输进站。站前区布置在站区西南侧。LQ换流站总布置如图2所示。部分交流场及滤波器场布置在填方区域，地质条件相对较差，但其基础承载力要求比较换流场、阀厅地基处理难度较小，工程费用少。

图2 总平面布置图

7 结 论

换流站处于高海拔、地形复杂区域时，先考虑将阀厅、换流变等重要建构筑物设备放置在地质条件较好的区域，其他功能分区结合地形及线路出线方向等因素合理布置，尽量降低地基处理难度，减少基础工程造价。