特高压换流站中500kv站用变应用gil连接方案研究 发布时间：2019-10-09 20:59:32 作者：刘盛lance 审核编辑：本站小编 点击：下载该word文档收藏本文 

摘要：特高压换流站中， 500kv交流站用变采用gil管道连接方案可以在套管和gil管道等设备上节省投资，并且优化了交流场布置，提高了连接可靠性，减少了维护工作量。

本文还提出应用有源式电子式互感器来解决gis常规互感器价格偏高的问题，力求在保证可靠性的前提下降低工程造价，并且有效解决特高压换流站站用变高压侧小变比ct的饱和问题，为特高压换流站gis设备应用电子式互感器作出有益的尝试。

关键词：换流站；变压器油-sf6套管；过励磁保护；电子式互感器

1  概况

直流输电主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网，换流站是直流输电系统的核心，完成交流和直流之间的变换。800kv换流站是目前国内电压等级最高的换流站，站用电一般考虑站内引接2回站用电源，站外引接1回站用电源。站内2回站用电源接至站内交流gis，电压等级为500kv，设置两台站用变压器，低压侧电压等级为10kv。

特高压换流站中500kv交流站用变与gis连接的方式可采用架空连接和gil连接等多种方式。

架空连接方式考虑gis设备套管与站用变采用软导线或管母线连接，避雷器和电压互感器采用ais设备，布置尺寸偏大。gis设备与站用变之间有明显的断开点，各类试验相对简单，检修方便。

gil连接方式考虑变压器采用油-sf6气体套管与gis设备通过气体绝缘母线(gil)连接，不出现裸露的导体和引线，布置灵活紧凑，有利于提高设备的可靠性；但避雷器和电压互感器均需采用gis设备，造价较高，因无明显的断开点，各类试验相对复杂，检修不便。

2油-sf6气体套管简介

油-sf6气体套管根据电容芯子的材料可以分为两大类：oip和rip两类。

油纸（oip）套管的主绝缘为油浸纸电容芯子，电容芯子经真空干燥后由变压器油真空浸渍而成；oip套管具有优良的电气性能，但由于该类套管在运行中可能出现油色谱超标、瓷件爆炸伤人、漏油污染环境及维护费用高等缺点，使oip套管的应用受到了一定的影响；因此，上世纪60年代国外开始研究rip干式套管，已克服了oip套管的缺点。

环氧树脂浸纸（rip）干式套管起主绝缘作用的电容芯子，是一个圆柱形电容器。它是用绝缘纸和铝箔缠在套管的导电杆上，经真空干燥后浸渍环氧树脂，固化而成。rip干式套管的制造和测试均达到或超过了iec60137和gb/t4109的要求。

油-sf6套管大规模应用于核电站、水电站、抽水蓄能电站等工程中，在交流500kv户内变电站中也有应用经验。

3换流站站用变回路配置方案

gis与站用变压器采用gil连接后，该回路避雷器和电压互感器由ais改为gis设备，造价增加，以下重点论述该回路避雷器（moa）和电压互感器（vt）的配置要求，同时结合国内某特高压换流站交流场地整体布局，对gil连接方案和架空连接方案进行充分的技术经济比较。

3.1  电压互感器与避雷器配置

本工程交流500kv为一个半断路器接线，两台站用变分别直接上im和iim母线。

3.1.1  站用变500kv侧电压互感器配置

根据国家标准的要求，与三相电压量相关的变压器保护主要有过励磁保护和复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。

（1）过励磁保护

对高压侧为交流330kv及以上的变压器，为防止由于频率降低和/或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器，应装设过励磁保护。过励磁保护由电压与频率的比值构成，因每相均要进行判别，需引入三相电压。

结合工程情况，特高压换流站中站用电负荷为10mva，但考虑到500kv交流变压器额定容量最小不宜低于40mva，故一般按40mva选择。所以，换流站中的站用变运行在低负荷，铁芯等金属构件及变压器油温度较低，有利于提高变压器的过励磁能力。此类变压器的正常工作磁通密度一般在1.5~1.6t，饱和磁通密度为1.8~2t。本工程作为受端换流站，经计算，工频稳态过电压1.09p.u，考虑到所连接系统频率基本不变，故可以认为工作磁通密度1.09倍正常磁通密度，在1.635~1.744t，不会导致铁芯饱和。根据变压器过励磁特性曲线，此类运行方式下的变压器在过电压倍数1.1p.u时，可以连续运行。故本工程站用变不会出现过励磁情况，可不装设过励磁保护，无需引入三相电压。

对于某些交流500kv变压器低压侧带有低压无功补偿装置的特高压换流站，配置的交流变压器额定容量一般为120~240mva。考虑到变压器需要运行在满负荷状态，此类变压器过励磁能力一般为1.05p.u时能连续运行，若要提高过励磁能力，则需增大铁芯截面或增加绕组匝数，需提高设备投资，故建议仍然装设过励磁保护，不提高站用变过励磁水平。

对于工频稳态过电压水平超过1.1p.u的特高压换流站，交流站用变压器也建议装设过励磁保护。

（2）复合电压起动的过电流保护或复合电流保护

交流110kv～500kv降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，相间短路后备保护用过电流保护不能满足灵敏性要求时，宜采用复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。复合电压由引入三相电压产生。

经校验，本工程站用变高压侧相间短路过电流保护灵敏系数