换流站避雷器布置方案优化

23.4.1.1　±800kV/±1100kV特高压工程避雷器布置方案

目前，已投运的向家坝—上海±800kV及锦屏—苏南±800kV特高压直流输电工程均采用了图23-4的避雷器布置方案。其中，该方案对高端Y/Y换流变压器阀侧套管的对地绝缘保护是通过避雷器MH和阀避雷器V12串联来实现的。

对换流站高端换流变阀侧套管采用MH+V12的保护方式，优点是每极每站仅需要1台MH避雷器，且其额定电压低，避雷器高度低，阀厅内的布置相对简单，占用空间小。缺点是，MH+V12串联后的保护水平较高，对换流变阀侧套管和绕组的绝缘水平要求就更高[9-11]。考虑到当电压等级达到±1100kV后，绝缘已成为最突出的问题，高端换流变阀侧套管的绝缘水平如果很高，则其设计制造难度很大，成本很高，适当降低绝缘就可带来明显的经济技术效益。因此，对于±1100kV换流站，可在±800kV特高压换流站避雷器布置方案的基础上，考虑在高端换流变阀侧增加A2避雷器，用以直接保护高端换流变阀侧套管，方案如图23-4中虚框所示。该避雷器能够抑制通过换流变传递而来的交流侧过电压，从而降低高端换流变及其阀侧套管的绝缘水平。

图23-4　±800kV/±1100kV特高压直流输电换流站避雷器布置方案

注：A—交流母线避雷器；A2—最高端Y/Y换流变压器阀侧避雷器；V11/V12/V2/V3—阀避雷器；MH/ML—上/下换流单元6脉动桥避雷器；CBH—换流器高压端避雷器；CBL2—上下12脉动换流单元中间母线避雷器；CBN1/CBN2—换流器低压端避雷器；DB1/DB2—直流极线/母线避雷器；DR—平波电抗器并联避雷器；E—中性母线避雷器；EM—金属回线避雷器；EL—接地极引线避雷器。

采用A2避雷器的优点是其直接并联于高端换流变阀侧与地之间，保护作用明显直观。其次，A2避雷器并非整个工频周期都承受较高水平的电压，而只在其所在相的上层换流阀导通时才承受较高的电压，因此整支避雷器可取较高的荷电率，从而获得较低的保护水平。此外，A2避雷器也有利于降低最高端换流器阀顶处，如高压直流1100kV穿墙套管等设备的绝缘水平。(www.xing528.com)

增加A2避雷器会增加一些投资，每站每极需要新增加3台A2避雷器，会占用阀厅较大空间。但考虑到±1100kV特高压工程的特殊性，避雷器及阀厅投资的略微增加与降低换流变阀侧绝缘水平带来的经济效益相比是微不足道的，因此该方案还是值得考虑的。

23.4.1.2　两种方案的关键设备绝缘水平比较

以准东—成都±1100kV特高压直流工程为依托，对±1100kV特高压换流站采用有A2和无A2两种避雷器配置方案的过电压进行仿真计算，并确定关键设备的绝缘水平，计算结果如表23-17所示。

由表23-17的结果可知，采用无A2的避雷器布置方案时，高端换流变压器阀侧套管的绝缘水平高达2250kV，高压直流1100kV穿墙套管的绝缘水平高达2250kV；而采用有A2的避雷器布置方案时，高端换流变压器阀侧套管的绝缘水平可降低至2100kV，高压直流1100kV穿墙套管的绝缘水平可降低至2150kV。因此，采用有A2避雷器的方案，可以使这两处关键设备（换流变及穿墙套管）的绝缘水平得到有效限制，从而大大降低设备制造难度和经济成本。

表23-17　准东换流站不同避雷器布置方案下关键位置处设备绝缘水平

注：SIPL为操作冲击保护水平；SIWL为操作冲击绝缘水平。