特高压直流设备的布置优化方案

高压直流输电系统的工作原理是将交流系统的电能通过整流站换流变压器输送至整流器，通过整流器将交流电转变为直流电，再通过直流线路输送至逆变站，在逆变站将直流电变换成交流电，经逆变站换流变压器送至受端交流系统[1]。可见，直流输电系统主要由整流站、直流线路和逆变站组成，其中换流站是直流输电系统的重要组成部分。在特高压直流系统中，除直流线路外，绝大部分直流设备位于换流站中，换流站的直流设备主要有换流阀、换流变压器、平波电抗器、交直流滤波器和开关设备，以及为了保证系统安全稳定运行的交直流避雷器、绝缘子、套管和直流测量设备等。图21-1为特高压直流换流站内单极关键设备的布置示意图，由于特高压换流站双极对称布置，另一极的设备与该极基本相同。某±800kV特高压直流输电工程换流站的设备布置效果图如图21-2所示。

图21-1　特高压直流换流站单极关键设备布置示意图

如图21-2所示，特高压换流站主要由三部分组成，分别是交流场、阀厅和直流场。

交流场部分主要由多组交流滤波器及无功补偿设备组成，并联在交流母线上。

阀厅是换流站的重要组成部分，特高压直流换流站内有两个阀厅，分别是高压阀厅（800kV）和低压阀厅（400kV）。如图21-2所示，低压阀厅（400kV）位于换流站正中心，两极的高压阀厅（800kV）对称分布于两侧。阀厅内悬吊着换流阀模块及其相关的控制保护设备，且常年保持设定的温度和湿度，换流阀是特高压直流输电系统的核心设备。

图21-2　±800kV特高压直流输电工程换流站布置效果图(www.xing528.com)

特高压直流场位于换流站的后半部分，主要由换流变压器、直流平波电抗器、直流滤波器、直流开关设备、直流测量设备和直流避雷器等设备组成。由于特高压直流系统通常由双极组成，直流场设备也按正负极对称布置。

其中，换流变压器按其工作额定电压等级分别布置在高低压阀厅的外侧，彼此由防火墙间隔开。高、低压阀厅都紧靠着换流变压器布置，且与换流变压器的防火墙连接为一个结构单元。如图21-3所示，换流变压器安装在阀厅外，三组构成三相换流变压器，图中所看到的是换流变压器的风扇，靠近阀厅一侧则通过换流变压器的阀侧出线套管穿过阀厅墙体与换流阀连接。不同的换流变压器之间由防火墙隔开，提高运行的安全性。

图21-3　阀厅外的换流变压器布置

经过换流的高压直流电通过穿墙套管送出阀厅到达直流极线上。平波电抗器位于阀厅出口的直流极线上，与直流极线串联用于滤波和稳压。在特高压直流输电系统中，直流平波电抗器通常采用平抗分置的结构，即一半布置在高压端直流极线（800kV极线）上，一半布置在中性母线上。

直流滤波器是换流站直流场的主要设备，连接在直流极线和中性母线之间，位于直流场中部。直流滤波器由两个串联的电容器，以及其他电阻器、电感器等组成。

其他直流场设备的布置：各个特高压避雷器安装在被保护设备附近；电流互感器和直流分压器安装在换流站不同位置的测量处。