±800kV交直流合建站用電源設(shè)計方案研究

韓志萍

（西北電力設(shè)計院有限公司）

0 引言

站用電系統(tǒng)作為換流站或變電站的輔助系統(tǒng)，是保證換流站或變電站安全可靠運行的重要保證［1－2］。隨著我國電網(wǎng)的高速發(fā)展，為了節(jié)省工程投資，特高壓±800kV換流站與變電站合建工程越來越多［3－7］，合建站的生產(chǎn)系統(tǒng)（包括換流變壓器、交流變壓器、交直流開關(guān)場、交直流濾波器等）和輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（包括冷卻系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)等）更為復雜［8－10］，特別是站用交流系統(tǒng)失電后會引起直流系統(tǒng)雙極閉鎖事故發(fā)生，各相關(guān)單位更加重視站用電系統(tǒng)可靠性問題［11－15］。特高壓±800kV換流站與變電站合建后，站用電源系統(tǒng)要同時保證換流站和變電站生產(chǎn)和輔助系統(tǒng)供電電源的可靠性，因此，合建站站用電源系統(tǒng)的合理設(shè)計尤為重要。

本文以青海海南特高壓±800kV換流站與海南750kV變電站合建工程為例，研究合建站站用電源引接方案、站用電系統(tǒng)接線、合建站負荷、站用變?nèi)萘考斑x型、高低壓配電柜選型及布置等，為后續(xù)特高壓±800kV換流站與變電站合建站用電源設(shè)計提供借鑒。

1 站用電源引接方案

1.1 換流站站用電源引接方案

我國目前已建及在建的高壓直流輸電工程換流站站用電源引接方案主要有以下幾種方式：

1）從站外引接3回可靠電源；

2）如采用交、直流合并建設(shè)，則從站外引接1～2回可靠電源，從站內(nèi)交流750／500／330kV變壓器第三繞組側(cè)引接2～1回；

3）從站外引接1～2回可靠電源，設(shè)置2～1回750／500／330kV降壓站用變，從站內(nèi)750／500kV配電裝置引接；

《換流站站用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（DL／T5460—2012）［13］3.1.1中規(guī)定：“遠距離直流輸電換流站應設(shè)置三回站用電源，并應保證從站內(nèi)、站外各引接一回，另一回引接點需要技術(shù)經(jīng)濟比較后確定”；3.1.2中規(guī)定：“當換流站內(nèi)設(shè)有聯(lián)絡(luò)變壓器時，宜從聯(lián)絡(luò)變壓器第三繞組母線引接。”因此，海南±800kV換流站站用電源引接方案按三回獨立電源設(shè)置。

1.2 變電站站用電源引接方案

《220kV～1000kV變電站站用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL／T5155—2016）［14］3.1.2中規(guī)定：“330kV～7500kV變電站站用電源應從不同主變壓器低壓側(cè)分別引接2回容量相同，可互為備用的工作電源，并從站外引接1回可靠站用備用電源。”因此，海南750kV變電站站用電源引接方案亦按三回獨立電源設(shè)置。

1.3 合建站站用電源引接方案

青海海南特高壓±800kV換流站與750kV變電站同址合建，共用750kV交流配電裝置，按照“同期建設(shè)、同期投運、合并運維、統(tǒng)一調(diào)度”的原則進行設(shè)計，因此，合建站站用電源采用合并考慮。根據(jù)規(guī)程［13－14］規(guī)定，合建站站用電源引接方案應按三回獨立電源設(shè)置。750kV變電站建設(shè)2組750kV主變壓器，站用工作電源宜從站內(nèi)750kV主變壓器第三繞組側(cè)引接。因此，合建站站用電源引接方案為：從變電站內(nèi)2組750kV主變壓器第三繞組66kV側(cè)分別引接2路容量相同，可互為備用的工作電源，從站外引接1路可靠電源，保證合建站三路站用電源的可靠性。站外電源經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證后，從可靠性較高的輸電距離較短的110kV變電站35kV備用間隔引接。

2 站用電系統(tǒng)接線

2.1 站用電源系統(tǒng)接線原則

青海海南特高壓±800kV換流站直流系統(tǒng)額定容量達8000MVA，且與海南750kV變電站合建，合建站具有占地面積大、用電設(shè)備分散廣、站用電負荷大的特點，如采用站內(nèi)750kV主變66kV側(cè)工作電源或站外35kV備用電源直降至0.4kV的單級系統(tǒng)供電方式，將面臨低壓設(shè)備及導體的選型困難（包括額定電流、短路電流及電壓降等）。結(jié)合目前已投運和在建的特高壓±800kV特高壓換流站設(shè)計經(jīng)驗，站用電系統(tǒng)采用66（35）／10kV及10／0.4kV兩級降壓的方式。

（1）66／10kV站用變接線系統(tǒng)

66／10kV站用變接線系統(tǒng)采用從750kV變電站的2組750kV主變66kV側(cè)各引接1個66kV站用變間隔，接入1號、2號66／10kV高壓站用工作變，作為站內(nèi)1號、2號10kV工作電源；35／10kV站用變接線系統(tǒng)采用從35kV外接電源經(jīng)35kV開關(guān)柜接入35／10kV高壓站用備用變，作為站內(nèi)0號10kV備用電源。1號、2號66／10kV高壓站用工作變10kV側(cè)工作電源通過電纜接入10kVⅠ段母線和Ⅱ段母線，0號35／10kV高壓站用備用變10kV側(cè)備用電源接入10kV 0號備用母線。

（2）10kV接線系統(tǒng)

10kV母線采用單母線分段接線方式，設(shè)置2個工作段和1個備用段，工作段與備用段母線之間設(shè)置分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常情況下，各段母線分列運行，當任一工作段母線失去電源時可自動投切至備用段母線供電。

每段10kV母線下設(shè)8個饋線回路，分別接分屬不同組別的8臺分站用變，2個工作段共設(shè)16個饋線回路，向全站16臺（其中4臺為調(diào)相機專用，調(diào)相機根據(jù)工程需要設(shè)置，無調(diào)相機的不考慮）10／0.4kV分站用變供電，分站用變兩兩組對，每對分站用變分別由不同的工作母線供電，保證電源的可靠性。

（3）0.4kV接線系統(tǒng)

由于特高壓±800kV換流站閥橋接線采用每極2組12脈動閥組串聯(lián)的接線型式和（400＋400）kV電壓分配方案，每個12脈動閥組安裝在一個閥廳內(nèi)，每極設(shè)高、低端兩個閥廳，全站一般設(shè)置四個閥廳。為保證換流站各閥組每個12脈動換流閥組站用負荷供電的相對獨立性和可靠性，0.4kV站用電系統(tǒng)采用與每個閥廳相對應的接線方式，根據(jù)換流站閥組的運行方式，換流站的站用電系統(tǒng)按閥組配置，閥組負荷與公用負荷、調(diào)相機負荷分開，公用負荷、調(diào)相機負荷單獨設(shè)立的原則設(shè)計，以保證各種運行方式下站用電的可靠性和靈活性。

站用0.4kV系統(tǒng)采用動力中心（PC）－負荷中心MCC（交流分屏）接線形式。每個12脈動閥組設(shè)置一個動力中心（PC），動力中心（PC）采用單母線分段接線，雙套的輔助設(shè)備分接在兩個半段上，每個半段由一臺分站用變供電，兩臺分站用變電源分別取至10kV不同的工作段，互為備用；全站公設(shè)4個閥組負荷供電用的動力中心（PC），2個公用負荷供電用的動力中心（PC），2個調(diào)相機負荷供電用的動力中心（PC）。

1個負荷中心由2臺10／0.4kV分站用變供電，全站共設(shè)16臺分站用變，分布在8個動力中心，且按負荷性質(zhì)分類供電，互不影響，分站用變兩兩互為備用，可靠性高。

為了節(jié)省電纜，方便施工，在各區(qū)域繼電器室設(shè)置就地負荷中心MCC（交流專用分屏）。負荷中心MCC采用單母線接線，成對設(shè)置，電源分別取自動力中心（PC）不同的半段上，每一MCC采用單電源供電；公用動力中心（PC）重要負荷的2回電源分別從不同MCC母線引接，重要負荷（包括繼電器室專用屏、消防電源等）為雙電源進線，兩路電源分別取至公用動力中心（PC）不同的半段上，兩路電源間自動切換。其他負荷（包括雨水泵、檢修電源等）由于容量較小，無Ⅰ、Ⅱ類負荷，可采用單電源供電。站用電源系統(tǒng)接線示意見圖1。

圖1 站用電源系統(tǒng)接線示意圖

（4）變電站站用電系統(tǒng)

由于換流站站用電具有用電負荷大、設(shè)備分散廣，合建站站用電系統(tǒng)采用以換流站為主，變電站為輔進行設(shè)計。根據(jù)青海海南±800kV特高壓換流站與海南750kV變電站同址合建，共用750kV交流配電裝置的建設(shè)劃分特點，將與換流站共用的750kV交流配電裝置站用電列入換流站站用電公用系統(tǒng)。變電站區(qū)域站用電系統(tǒng)為對變電站其他區(qū)域用電（主變壓器及66kV配電裝置、330kV配電裝置），采用在各區(qū)域繼電器室設(shè)置就地負荷中心MCC（交流專用分屏），用電負荷采用就地負荷中心MCC（交流專用分屏）供電，就地MCC電源由換流站公用負荷動力中心（PC）引接，變電站不再按常規(guī)設(shè)置站用變壓器、站用交流配電屏系統(tǒng)，合建站高壓站用變壓器按包含變電站站用電負荷容量，變電站交流配電屏系統(tǒng)合并到換流站公用動力中心（PC）系統(tǒng)中，由公用動力中心（PC）系統(tǒng)向變電站各就地負荷中心MCC（交流專用分屏）供電，簡化了變電站站用電系統(tǒng)接線，并滿足規(guī)范［14］相關(guān)要求。

2.2 合建站動力負荷中心（PC）設(shè)置

（1）動力負荷中心（PC）設(shè)置原則

動力負荷中心（PC）設(shè)置原則需滿足：①保證對重要負荷的可靠供電；加強單元性，利于負荷分片管理；公用負荷就近布置，節(jié)省電纜。②各負荷可根據(jù)建設(shè)具體情況分期建成，保障建設(shè)階段站用電；運行后可配合閥組檢修、停運均較為方便。

（2）合建站動力負荷中心（PC）設(shè)置

10／0.4kV分站用變與其所接的0.4kV配電柜組成動力負荷中心（PC）中心，合建站全站共設(shè)置8個動力中心（PC）。

＃1動力中心（PC）1，極1高端負荷（PC）中心：位于極1高端輔控樓，負責極1高端閥廳、極1高端輔控樓、極1直流配電裝置（視投運順序）的負荷。

腫瘤轉(zhuǎn)移或復發(fā)之前，往往經(jīng)歷較長時間的休眠期，這個階段的轉(zhuǎn)移灶被稱為沉睡的轉(zhuǎn)移灶（腫瘤細胞休眠）。當適宜的轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成，循環(huán)腫瘤細胞會從休眠狀態(tài)釋放并擴散，從而導致腫瘤轉(zhuǎn)移。將治未病理論合理應用到腫瘤3級預防中，在惡性腫瘤防治策略中運用中醫(yī)治未病理念和措施，具有重要的現(xiàn)實意義。

＃2動力中心（PC）2，極1低端負荷（PC）中心：位于主控樓，負責極1低端閥廳、極1低端主控樓、極1直流配電裝置（視投運順序）的負荷。

＃3動力中心（PC）3，極2高端負荷（PC）中心：位于極2高端輔控樓，負責極2高端閥廳、極2高端輔控樓、極2直流配電裝置（視投運順序）的負荷。

＃4動力中心（PC）4，極2低端負荷（PC）中心：位于主控樓，負責極2低端閥廳、極2低端主控樓、極2直流配電裝置（視投運順序）的負荷。

＃5動力中心（PC）5，公用＃1負荷（PC）中心：位于換流站與變電站交匯區(qū)，負責向換流站及變電站交流配電裝置及其他公共部分供電。

＃6動力中心（PC）6，公用＃2負荷（PC）中心：位于換流站與變電站交匯區(qū)，負責向除公用＃1負荷供電外的其他部分供電。

＃7動力中心（PC）7，調(diào)相機＃1負荷（PC）中心：位于換流站調(diào)相機站區(qū)，負責向調(diào)相機部分供電（調(diào)相機根據(jù)具體工程設(shè)置，無調(diào)相機的合建站不考慮）。

＃8動力中心（PC）8，調(diào)相機＃2負荷（PC）中心：位于換流站調(diào)相機站區(qū)，負責向除調(diào)相機＃1負荷供電外的其他部分供電（調(diào)相機根據(jù)具體工程設(shè)置，無調(diào)相機的合建站不考慮）。

3 合建站負荷分析及站用變壓器選擇

3.1 合建站負荷分析

按照換流站與變電站負荷動力中心（PC）的設(shè)計原則，全站的站用電負荷大致分為以下三類：

第一類為各極閥組的輔助設(shè)備電源負荷，這些負荷一般采用雙套配置，一用一備。主要有換流變冷卻裝置、閥廳冷水機組、閥冷卻設(shè)備等。

第二類是公用電源負荷，不按極劃分，如交流配電裝置負荷、交流濾波器場負荷、繼電器室負荷（包括變電站的繼電器室）、消防電源、全站給排水電源、運維人員生活電源等，根據(jù)用電設(shè)備的負荷性質(zhì)，采用雙套或單套配置。

第三類是調(diào)相機電源負荷，專用于調(diào)相機區(qū)域設(shè)備及輔助設(shè)施電源（海南合建站裝設(shè)有4組300Mvar調(diào)相機，其他無調(diào)相機的合建站可不考慮）。

對全站8個動力中心（PC）負荷分別進行統(tǒng)計，按照相關(guān)規(guī)范［13～14］要求統(tǒng)計出合建站的全部負荷。以極1高端負荷中心（PC）、公用＃1負荷中心（PC）統(tǒng)計為例，負荷統(tǒng)計見表1、表2。

表1 極1高端負荷中心（PC）統(tǒng)計表

表2 公用＃1負荷中心（PC）統(tǒng)計表

（續(xù)）

按照表1負荷統(tǒng)計原則，以海南±800kV換流站與海南750kV變電站合建為例，合建站分別統(tǒng)計8個動力負荷中心（PC）計算容量，見表3。

表3 10／0.4kV分站用變計算容量表

3.2 站用變壓器容量選擇及設(shè)備選型

根據(jù)表3中10／0.4kV分站用變計算容量，結(jié)合國網(wǎng)通用設(shè)備［15］10／0.4kV分站用變選型要求，極1、極2高低端8臺10／0.4kV分站用變?nèi)萘窟x取3150kVA；公用分站用變?nèi)萘扛鶕?jù)站區(qū)負荷統(tǒng)計及分配選擇4臺3150kVA兩兩組對，調(diào)相機4臺10／0.4kV分站用變?nèi)萘窟x取2500kVA。

結(jié)合國網(wǎng)通用設(shè)備［15］要求選型為：戶內(nèi)干式、銅心、三相雙繞組、無勵磁調(diào)壓，帶保護外殼，三相、Dyn11，容 量 為2500／3150／4000kVA，型 式 為10.5±2×2.5%／0.4kV的站用變壓器。由表3中可以看出，10／0.4kV分站用變分別安裝在不同負荷區(qū)域0.4kV配電室內(nèi)，以公用0.4kV配電室為例，10／0.4kV分站用變與MCC配電屏布置見圖2。

圖2 公用0.4kV配電室布置圖

66（35）／10kV高壓站用變?nèi)萘窟x擇需根據(jù)全站負荷進行計算，根據(jù)表2中8個動力負荷中心（PC）計算容量，合建站66／10kV高壓站用工作變、35／10kV高壓站用備用變?nèi)萘坑嬎銥椋?/p>

實際工程考慮一定裕量并結(jié)合國網(wǎng)通用設(shè)備［15］要求進行選擇，根據(jù)設(shè)備制造序列，推薦容量按31500kVA選擇。

66／10kV高壓站用工作變選型為：戶外油浸、銅心、有載調(diào)壓，三相、自冷、YNd11，31500kVA，66±8×1.25%／10kV的站用變壓器；35／10kV高壓站用備用變選型為：戶外油浸、銅心、有載調(diào)壓，三相、自冷、YNd11，容量為31500kVA，35±3×2.5%／10kV的站用變壓器。

3.3 站用變壓器布置

66／10kV高壓站工作變由變電站750kV主變壓器第三繞組66kV側(cè)引接，站用變布置變電站66kV配電裝置區(qū)，35／10kV高壓站用備用變電源由外接電源引接，備用變布置位置應與外接電源終端塔配合，以方便外接電源引入為原則確定。

由于10kV／0.4kV分站用變與其所接的0.4kV配電屏組成PC中心，每個PC中心的2臺分站用變和0.4kV配電屏集中隨負荷中心就近布置在一個房間內(nèi)。其中極1高端閥廳PC中心布置在極1輔控樓內(nèi)0.4kV配電室，極2高端閥廳PC中心布置在極2輔控樓內(nèi)0.4kV配電室，極1、極2低端閥廳PC中心布置在主控樓內(nèi)各自0.4kV配電室；＃1、＃2公用負荷PC中心布置在換流站和變電站交匯區(qū)的0.4kV公用配電室，＃1、＃2調(diào)相機負荷PC中心布置在調(diào)相機主廠房0.4kV配電室。10kV／0.4kV分站用變隨負荷就近下放布置，功能明確且節(jié)省電纜、方便施工。

4 站用高低壓開關(guān)柜選型及布置

4.1 站用高壓開關(guān)柜選型及布置

站用外接電源通過35kV開關(guān)柜接入35／10kV備用變，10kV站用電系統(tǒng)采用10kV高壓開關(guān)柜，35kV及10kV開關(guān)柜可根據(jù)工程海拔高度選擇真空開關(guān)柜或充氣式開關(guān)柜。

10kV站用電系統(tǒng)為站用電過渡系統(tǒng)，進線通過10kV電纜接至66／10kV站用工作變及35／10kV站用備用變10kV側(cè)，出線通過10kV電纜接至8個動力負荷中心（PC）的10／0.4kV分站用變，因此，10kV高壓開關(guān)柜布置在合建站負荷中心，即位于換流站和變電站交匯區(qū)的10kV配電室內(nèi)。

4.2 站用低壓開關(guān)柜選型及布置

0.4kV低壓開關(guān)柜（MCC）選用常規(guī)抽屜式開關(guān)柜，根據(jù)負荷容量選擇開關(guān)柜短路水平及額定電流。

0.4kV開關(guān)柜同10／0.4kV分站用變布置在每個負荷中心（PC）的站用配電室，與10／0.4kV分站用變通過0.4kV母線橋連接。每個動力負荷中心（PC）中心的2臺分站用變和0.4kV開關(guān)柜集中隨負荷中心就近布置在一個房間內(nèi)。站區(qū)的MCC（交流分屏）布置在相應建筑物（如綜合樓、綜合水泵房、繼電器室等）內(nèi)。

5 結(jié)束語

1）本文以±800kV換流站與750kV變電站合建站用電源設(shè)計方案為例，提出合建站用電源宜采用合并方案，具有規(guī)劃合理、節(jié)約投資作用。

2）站用電源合并后，站用工作電源應從合建的變電站變壓器第三繞組母線引接，外接電源按合建站統(tǒng)一考慮。

3）站用電系統(tǒng)采用兩級降壓方式。

4）站用電系統(tǒng)以換流站為主、變電站為輔，變電站用電系統(tǒng)列入換流站公用系統(tǒng)統(tǒng)一考慮，變電站不再單獨設(shè)交流配電系統(tǒng)。

5）高壓站用變壓器容量按全站動力負荷中心選擇，分站用變壓器容量按區(qū)域動力負荷中心選擇。