【精彩论文】高压大容量柔性直流电网换流站阀厅空气净距计算及紧凑化布局设计

观点凝练

摘要：高压大容量柔性直流电网工程因设有直流断路器，导致其阀厅空气间隙与空间布局和以往柔性直流工程有显著不同。针对高压大容量柔性直流电网特点，对阀厅空气净距计算及紧凑化布局设计开展研究。采用g参数法对非标准气象条件下空气间隙的放电特性进行修正，提出了求取最大空气净距时的阀厅温、湿度取值方法，提出了含直流断路器的高压大容量阀厅紧凑化布局设计方法。以张北±500 kV柔性直流电网试验示范工程张北换流站为例，修正了柔性直流工程阀厅空气净距计算的温、湿度取值条件，求得空气净距值。阀厅布局方案对比分析表明，在满足空气净距和检修空间的要求下，该紧凑化设计显著压缩了阀厅尺寸。
结论：（1）本文提出采用g参数法对非标准气象条件下空气间隙的放电特性进行修正，设计了计算流程。该方法基于大气密度修正系数k₁和湿度修正系数k₂，经多次迭代计算得出空气净距。本文将该方法应用于张北±500 kV柔性直流电网试验示范工程的张北换流站阀厅空气净距设计中，分析了温度、湿度变化对空气间隙的影响，得出空气净距最大值时的温度、湿度取值。为后续类似工程空气净距选取给出方法指导。

（2）以张北换流站为例，在满足空气净距和检修空间的要求下，提出了含直流断路器的高压大容量柔性直流电网阀厅紧凑化布局设计原则和方法。采取了换流阀与直流断路器同室布局，换流阀AABBCC相序排序，直流断路器间设置隔墙，以及阀塔交流侧采用侧墙式接地开关、一字型布置，极线汇流母线与直流配电母线间设计检修隔离墙、隔离开关改成垂直伸缩式等方法，在保证安全运行的前提下，较大幅度压缩了阀厅尺寸。本文优化方法为后续类似工程的阀厅紧凑化布局提供了参考。

（3）后续对于高压大容量柔性直流电网阀厅的空气间隙研究，可以朝着分析空气间隙放电机理，明确放电的物理过程和放电分析模型的方向发展，并可对不同间隙形状系数取值进行改进。对于阀厅的紧凑化布局，后续可以在换流阀塔及直流断路器的本体优化上做深入研究，并可将紧凑化布局由阀厅扩展到整个换流站进行整体优化。

引文信息

傅守强, 张立斌, 李红建, 等. 高压大容量柔性直流电网换流站阀厅空气净距计算及紧凑化布局设计[J]. 中国电力, 2021, 54(1): 10-18.FU Shouqiang, ZHANG Libin, LI Hongjian, et al. Air clearance calculation and compacting layout design of valve hall in converter station of vsc-hvdc grid with high voltage and large capacity[J]. Electric Power, 2021, 54(1): 10-18.

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编辑：于静茹

校对：张重实

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