全戶內(nèi)柔直變壓器布置方案研究

摘要：現(xiàn)有柔直換流站規(guī)劃站址周邊人口密度較大，為降低柔直變壓器噪聲影響，需考慮變壓器冷卻方式、進出線方式、檢修等關(guān)鍵因素，采用非常規(guī)全戶內(nèi)布置，以得到安全可靠的工程建設(shè)方案。鑒于此，分析了不同形式變壓器噪聲情況，仿真計算了不同方案下的噪聲水平；對比了柔直變壓器不同進出線方式，優(yōu)化了柔直變壓器外冷布置方式。研究得到了適用于工程實際的柔直變壓器全戶內(nèi)布置方案，為城市中心背靠背換流站建設(shè)提供了思路和方法。

關(guān)鍵詞：背靠背換流站；柔直變壓器；冷卻方式；全戶內(nèi)布置；套管進線方式

中圖分類號：TM721" " 文獻標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）17-0054-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.17.013

0" " 引言

實際電網(wǎng)建設(shè)中某換流站位于城市負(fù)荷中心，周邊人口密度大，降噪要求高。為更好地推進工程實施[1]，有必要對換流站的主要噪聲源——柔性直流換流變（以下簡稱“柔直變”）相關(guān)問題展開分析和研究：

1）柔直變冷卻方式分析。

2）結(jié)合冷卻方式的選型以及對噪聲的仿真預(yù)測對柔直變進行合理布置。

3）選擇合適的柔直變套管進線方式。

4）對柔直變檢修問題進行研究分析。

1" " 柔直變冷卻方式優(yōu)化

1.1" " 柔直變冷卻方式及布置方式分析

大容量柔直變冷卻方式有強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷（ODAF）、強迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷（ODWF）以及片式散熱器分體式布置強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷（ONAN+ONAF+ODAF）。

1.1.1" " 強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷方式（ODAF）冷卻器掛本體

采用強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷方式（ODAF），變壓器本體一般采用BOX-IN布置，風(fēng)冷卻器掛于本體戶外布置（以下簡稱“戶外BOX-IN”）。

該布置方式優(yōu)點：常規(guī)布置方式，占地及維護工作量小。

該布置方式缺點：1）即使采用低噪聲風(fēng)冷卻器和油泵，噪聲仍較大；2）風(fēng)冷卻器和油泵的噪聲同自身運行的振動和聲源傳播存在一定關(guān)系。

1.1.2" " 強迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷方式（ODWF）本體及水冷卻器全戶內(nèi)

變壓器采用強迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷方式，采用水冷卻器以及低噪聲油泵（以下簡稱“戶內(nèi)水冷”）。

該布置方式優(yōu)點：1）對噪聲控制效果最好，變壓器本體及水冷卻器可認(rèn)為對外界基本無噪聲影響。2）相同冷卻容量的兩種冷卻器，水冷卻器比風(fēng)冷卻器體積小、重量輕、噪聲低[2]。變壓器水外冷系統(tǒng)的布置可與閥外冷系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。

該布置方式缺點：1）采用水冷系統(tǒng)，增加了運行維護工作量，但本項目可與換流閥水冷系統(tǒng)一起運維。2）需要考慮水外冷系統(tǒng)的噪聲控制措施，本項目可與閥外冷系統(tǒng)的噪聲控制一并考慮[3]。

1.1.3" " 片式散熱器分體式強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷方式（ONAN+ONAF+ODAF）

變壓器采用分體式布置，本體戶內(nèi)布置，戶外布置多組散熱器及低轉(zhuǎn)速風(fēng)機（以下簡稱“戶內(nèi)風(fēng)冷”）。

該布置方式優(yōu)點：1）相比強迫油循環(huán)水冷方式（ODWF）運維工作量較小。2）相比強迫油循環(huán)風(fēng)冷方式（ODAF）冷卻器掛本體噪聲略低。

該布置方式缺點：1）本工程柔直變?nèi)萘枯^大，需要的片式熱鍍鋅散熱器數(shù)量至少40組，考慮到用地紅線要求，散熱器和風(fēng)扇需要安裝在變壓器室的頂部。2）由于冷卻器布置于高處，變壓器油箱會承受較大的油面壓力，因此，油箱需要進行加強設(shè)計，變壓器整體密封性也需要加強。

1.2" " 柔直變噪聲仿真預(yù)測

在SoundPLAN軟件中建立換流站噪聲預(yù)測模型，結(jié)合柔直變冷卻方式選型，利用建立的模型完成換流站的噪聲仿真分析。

1.2.1" " 噪聲監(jiān)測點設(shè)置

噪聲監(jiān)測點如圖1所示。

1.2.2" " 站界噪聲預(yù)測

經(jīng)仿真，由于閥冷設(shè)備聲源均布置在東側(cè)，靠東側(cè)村莊站界測點P11超出2類聲環(huán)境要求[4-5]，考慮在換流站東側(cè)圍墻設(shè)置5 m圍墻加5 m隔聲屏障，噴淋水池前設(shè)置8 m高屏障?？紤]該降噪方案后，預(yù)測結(jié)果如表1所示。

由仿真結(jié)果可知：換流站廠界噪聲分布以柔直變壓器采用戶內(nèi)水冷時最優(yōu)，戶內(nèi)風(fēng)冷次之。

1.2.3" " 敏感點噪聲預(yù)測

根據(jù)預(yù)測模型，對設(shè)置的敏感點監(jiān)測點進行噪聲預(yù)測，噪聲數(shù)值如表2所示。

由仿真結(jié)果可知：戶內(nèi)水冷方案噪聲值最小。另外，考慮已有變電站對敏感點的貢獻值，柔直變壓器采用戶外BOX-IN方案，會導(dǎo)致?lián)Q流站北側(cè)小區(qū)部分敏感點噪聲值超過目標(biāo)值。

綜上，為了降低柔直變對環(huán)境噪聲的影響，推薦柔直變壓器采用戶內(nèi)水冷方案。

2" " 柔直變套管進線方式比選

本工程對柔直變噪聲控制要求高，柔直變需采用全戶內(nèi)布置方式。網(wǎng)側(cè)需滿足GIS分支母線進線以及架空進線兩種方式，閥側(cè)采用架空進線?？紤]試驗需求，需在閥側(cè)或網(wǎng)側(cè)設(shè)置空氣斷口。結(jié)合上述布置需求，針對柔直變壓器閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)均采用油氣套管，網(wǎng)側(cè)為油氣套管、閥側(cè)為空氣套管，閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)均采用空氣套管三種進線方式進行比較[6]。

2.1" " 閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)均為油氣套管

柔直變網(wǎng)側(cè)與閥側(cè)均采用油氣套管與GIS分支母線連接，從柔直變室的閥側(cè)方向引出后設(shè)置空氣套管的斷口。柔直變閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)中性點套管均采用油氣套管，各相的中性點與GIS分支母線相連并匯流，接至各自的中性點設(shè)備，如圖2所示。

2.2" " 網(wǎng)側(cè)為油氣套管、閥側(cè)為空氣套管

柔直變網(wǎng)側(cè)采用油氣套管與GIS分支母線連接。柔直變閥側(cè)采用空氣套管，通過穿墻套管與啟動回路區(qū)域的設(shè)備相連。柔直變閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)中性點套管均采用油氣套管，各相的中性點與GIS分支母線相連并匯流，接至各自的中性點設(shè)備，如圖3所示。

2.3" " 閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)均為空氣套管

柔直變網(wǎng)側(cè)、閥側(cè)采用空氣套管從柔直變室的閥側(cè)方向伸出，柔直變網(wǎng)側(cè)空氣套管通過跳線與GIS分支母線套管相連，柔直變閥側(cè)空氣套管通過鋁管母線跳線與啟動回路區(qū)域的設(shè)備相連。柔直變閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)中性點套管均采用空氣套管，各相的中性點通過鋁管母線進行匯流，如圖4所示。

分析三種進線方式各自的優(yōu)缺點與平面尺寸、運維難度，對比如表3所示。

3" " 結(jié)論

結(jié)合工程實際，本文研究提出了一種適用于城市中心的柔直變壓器全戶內(nèi)布置方案。主要結(jié)論如下：

1）經(jīng)綜合分析及仿真計算，城市中心換流站柔直變推薦采用強迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷方式，全戶內(nèi)布置。

2）通過三種柔直變壓器進線方式比較，推薦柔直變壓器閥側(cè)、網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)/網(wǎng)側(cè)中性點均采用空氣套管的進線方式。

[參考文獻]

[1] 朱博，姚曉健，吳彥偉，等.中通道柔直背靠背換流站的布置優(yōu)化研究[J].南方能源建設(shè)，2021，8（增刊1）：39-45.

[2] 樊彬，劉穎，平騰志，等.戶內(nèi)大容量水冷柔直變壓器的設(shè)計[J].變壓器，2022，59（4）：1-5.

[3] 楊柳，張麗，周月賓，等.柔性直流換流閥與水冷變壓器外冷卻系統(tǒng)一體化設(shè)計方案[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2021，15（6）：15-19.

[4] 工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)：GB 12348—2008[S].

[5] 聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB 3096—2008[S].

[6] 張濤，李麗，鐘偉華，等.500 kV戶內(nèi)變電站設(shè)計技術(shù)研究[J].電力勘測設(shè)計，2018（9）：35-39.

收稿日期：2024-04-29

作者簡介：李沛準(zhǔn)（1982—），男，山東淄博人，碩士，高級工程師，研究方向：電網(wǎng)交直流工程設(shè)計咨詢、技術(shù)管理等工作。