换流站内阀厅(阀)与换流变压器的安全运行是保障直流输电、发挥效益的关键。同时阀厅(阀)与换流变压器的投资占了换流站建设总投资的绝大部分,因此该区域的布置应优先考虑保证换流变及阀厅(阀)的安全运行,其次也要兼顾投资。
已建和在建特高压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,每个12脉动阀组安装在一个阀厅内,每极设高、低端二个阀厅,全站共设置4个阀厅。典型的换流区域布置见图26-14。部分特高压直流工程换流区域的尺寸见表26-17。
表26-17 部分特高压直流工程换流区域的尺寸
图26-14 典型的换流区域布置图
26.8.1.1 阀厅的布置
特高压换流站全站共有4个阀厅,阀厅的布置决定了换流区的布置,根据阀塔型式的不同阀厅可有多种布置型式。对于二重阀塔,换流变均一字型紧靠阀厅布置,高、低端阀厅可以面对面布置或一字排开布置。对于四重阀塔,每个阀厅的6台换流变可以分成2组布置于阀厅两侧也可以一字型布置于阀厅同一侧,但布置于阀厅同一侧将大大加大阀厅内接线难度,给电气安全带来隐患,同时阀厅长度受换流变布置的制约,阀厅体量大大增大,给建筑、结构、暖通等专业的设计带来困难,不考虑采用。针对二重阀塔和四重阀塔3种不同方案布置特点对比详见表26-18。
表26-18 阀厅3种布置型式特点对比表
续表
图26-15 方案一阀厅布置图
以上三个方案,在换流变组装、检修方面虽有差别,但均能满足要求。根据布置的不同,各方案在换流变噪声传播方向上有较大差别,结合站址地形特点和周围居民分布情况,控制换流站噪声向西、向北传播对居民影响较小。总体上,方案一布置整齐美观,汇流连线简单,占地小,但换流变更换备用相时部分需转向,汇流母线构架拉力大。方案二布置与我国目前已运行的±500kV换流站布置格局和习惯一致,阀厅内接线简单,换流变更换方便,但换流变组装场地上方引线较多,影响视觉效果,交流侧的噪声遮挡效果较差。方案三为四重阀方案,阀厅区域占地较小,接线清晰,但需增加专门的汇流区域,综合占地较大。
图26-16 方案二阀厅布置图
图26-17 方案三阀厅布置图
综上所述,阀厅间的3种不同布置方式各有优缺点,其中方案一和方案二从占地面积来看基本相当,在特高压工程中均有采用。方案三在降低噪声、节约占地等方面存在明显劣势,尚未在特高压直流工程中采用。
26.8.1.2 阀厅尺寸的确定
我国已建成的特高压直流工程阀塔均采用悬吊式安装方式,与支撑式阀塔相比,悬吊式阀塔通过悬吊绝缘子串悬挂于阀厅钢梁上,有效地解决了阀塔的抗震问题,避免了柱式绝缘子因安装不良而受应力的危险,同时在一定程度上降低了阀厅高度。
阀厅尺寸与阀本体尺寸、阀厅内空气间隙、换流变的布置型式、换流变宽度,换流变阀侧套管长度等因素有关。
阀厅内阀塔等主设备尺寸和电气安全距离要求是影响阀厅尺寸的最主要和直接因素。对于低端阀厅,由于换流变阀侧套管间空气间隙较小,阀厅的尺寸主要由换流变本体及其风扇宽度决定或由交流侧相间空气间隙决定。
换流变与阀厅布置关系不同,阀厅尺寸也将有较大差异。较为合理经济的布置方式为:对应二重阀方案,每个阀厅对应的6台换流变一字排开布置于阀厅同一侧,紧挨阀厅布置;对应四重阀方案,每个阀厅对应的6台换流变按接线组别分为2组分别布置于阀厅的两侧,紧挨阀厅布置。
伸入阀厅的换流变阀侧套管的布置有水平布置和上下布置两种,ABB系列的换流变通常采用水平布置,西门子系列的换流变通常采用上下布置。套管布置方式可能会对阀厅尺寸造成影响,具体工程中可通过间隙计算进行分析。
图26-18、图26-19中标注了决定阀厅外围尺寸的关键尺寸,表26-19列出了决定阀厅外围尺寸的关键尺寸及其影响因素:
图26-18 决定阀厅长、宽度的关键尺寸
图26-19 决定阀厅高度的关键尺寸(www.xing528.com)
表26-19 决定阀厅外围尺寸的关键尺寸及其影响因素
经对换流阀和换流变压器制造厂收资,对于±800kV换流站高压阀厅86.2×33.5m,低压阀厅76.5×23.1m可适用于目前所有厂家设备的布置。部分特高压直流工程阀厅尺寸见表26-20。
表26-20 部分特高压直流工程阀厅尺寸
26.8.1.3 换流变压器的布置
换流变压器与阀厅的连接有紧靠布置和分开布置2种。为有效减少换流站占地,节约土地资源,换流变压器采用紧靠阀厅的布置方式:每个阀厅对应的6台换流变压器一字布置于阀厅一侧,中间用防火墙隔开,换流变压器直流侧的12支套管一起插入阀厅,在阀厅内部完成Y、Δ连接。换流变套管插入阀厅布置方案的优点在于:
1)可利用阀厅内良好的运行环境来减小换流变套管的爬距;
2)防止换流变套管的不均匀湿闪;
3)每极可省掉12支单独的穿墙套管;
4)减小换流变区域占地。
图26-20 高压阀厅换流变的布置图
高、低压备用换流变可考虑布置在直流场户外部分的空地上或交流PLC区域的空地上,4台备用换流变套管方向尽量保持与邻近的工作变方向一致,以利于就近备用相的更换。该布置特点主要如下:
1)备用换流变离工作变距离近,更换时换流变移动距离短;
2)若备用换流变套管朝向与工作变垂直,则换流变更换时均需转向,加大了工作量。
26.8.1.4 换流变组装场地的确定
换流变组装场地的确定与阀厅间的布置方式有密切关系,采用不同的布置型式,换流变组装场地的要求及其尺寸各不相同。换流变组装场地需要综合考虑换流变运输、组装方式、检修占地以及施工组织的需要,按照以下原则确定:
1)在换流站正常运行时,所有的备用换流变压器能顺利搬运;
2)故障换流变压器退出运行的临时放置位置不影响备用换流变压器进入组装场地;
3)在安装阶段,一台换流变压器在组装时,不考虑其他换流变压器运输通道。
面对面阀厅布置(即方案一)的换流变组装场地尺寸按下图确定:
图26-21 面对面阀厅组装场地尺寸确定示意图
图中A值为高端换流变压器防火墙长度,B值为高端(YY)换流变压器套管与防火墙的安全距离,一般取1m~1.5m,C值为高端换流变套管到器身中心的距离,D值为低端(YY)换流变压器套管到器身中心的距离,E值为低端(YY)换流变压器套管与防火墙的安全距离,一般取1m~1.5m,F值为低端换流变压器防火墙长度。
一字形阀厅布置(即方案二)的换流变组装场地尺寸按下图确定:
图26-22 一字形阀厅组装场地尺寸确定示意图
图中A值为高端换流变压器防火墙长度,B值为高端(YY)换流变压器套管与防火墙的安全距离,一般取1m~1.5m,C值为高端换流变套管到器身中心的距离,D值为换流变压器散热器到器身中心的距离的最大值。
表26-21 部分特高压直流工程换流变组装场地的尺寸
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