全户内柔直变压器布置方案研究

0引言

实际电网建设中某换流站位于城市负荷中心,周边人口密度大,降噪要求高。为更好地推进工程实施^[1],有必要对换流站的主要噪声源——柔性直流换流变(以下简称“柔直变”)相关问题展开分析和研究:

1)柔直变冷却方式分析。

2)结合冷却方式的选型以及对噪声的仿真预测对柔直变进行合理布置。

3)选择合适的柔直变套管进线方式。

4)对柔直变检修问题进行研究分析。

1 柔直变冷却方式优化

1.1 柔直变冷却方式及布置方式分析

大容量柔直变冷却方式有强迫导向油循环风冷(ODAF)、强迫导向油循环水冷(ODWF)以及片式散热器分体式布置强迫导向油循环风冷(ONAN+ONAF+ODAF)。

1.1.1强迫导向油循环风冷方式(ODAF)冷却器挂本体

采用强迫导向油循环风冷方式(ODAF),变压器本体一般采用BOX—IN布置,风冷却器挂于本体户外布置(以下简称“户外BOX—IN”)。

该布置方式优点:常规布置方式,占地及维护工作量小。

该布置方式缺点:1)即使采用低噪声风冷却器和油泵,噪声仍较大;2)风冷却器和油泵的噪声同自身运行的振动和声源传播存在一定关系。

1.1.2强迫导向油循环水冷方式(ODWF)本体及水冷却器全户内

变压器采用强迫导向油循环水冷方式,采用水冷却器以及低噪声油泵(以下简称“户内水冷”)。

该布置方式优点:1)对噪声控制效果最好,变压器本体及水冷却器可认为对外界基本无噪声影响。2)相同冷却容量的两种冷却器,水冷却器比风冷却器体积小、重量轻、噪声低^[2]。变压器水外冷系统的布 置可与阀外冷系统统一考虑。

该布置方式缺点:1)采用水冷系统,增加了运行维护工作量,但本项目可与换流阀水冷系统一起运维。2)需要考虑水外冷系统的噪声控制措施,本项目可与阀外冷系统的噪声控制一并考虑^[3]。

1.1.3片式散热器分体式强迫导向油循环风冷方式(ONAN+ONAF+ODAF)

变压器采用分体式布置,本体户内布置,户外布置多组散热器及低转速风机(以下简称“户内风冷”)。

该布置方式优点:1)相比强迫油循环水冷方式(ODWF)运维工作量较小。2)相比强迫油循环风冷方式(ODAF)冷却器挂本体噪声略低。

该布置方式缺点:1)本工程柔直变容量较大,需要的片式热镀锌散热器数量至少40组,考虑到用地红线要求,散热器和风扇需要安装在变压器室的顶部。2)由于冷却器布置于高处,变压器油箱会承受较大的油面压力,因此,油箱需要进行加强设计,变压器整体密封性也需要加强。

1.2 柔直变噪声仿真预测

在SoundPLAN软件中建立换流站噪声预测模型,结合柔直变冷却方式选型,利用建立的模型完成换流站的噪声仿真分析。

1.2.1噪声监测点设置

噪声监测点如图1所示。

1.2.2站界噪声预测

经仿真,由于阀冷设备声源均布置在东侧,靠东侧村庄站界测点P11超出2类声环境要求^[4—5],考虑在换流站东侧围墙设置5 m围墙加5 m隔声屏障,喷淋水池前设置8 m高屏障。考虑该降噪方案后,预测结果如表1所示。

由仿真结果可知:换流站厂界噪声分布以柔直变压器采用户内水冷时最优,户内风冷次之。

1.2.3敏感点噪声预测

根据预测模型,对设置的敏感点监测点进行噪声预测,噪声数值如表2所示。

由仿真结果可知:户内水冷方案噪声值最小。另外,考虑已有变电站对敏感点的贡献值,柔直变压器采用户外BOX—IN方案,会导致换流站北侧小区部分敏感点噪声值超过目标值。

综上,为了降低柔直变对环境噪声的影响,推荐柔直变压器采用户内水冷方案。

2 柔直变套管进线方式比选

本工程对柔直变噪声控制要求高,柔直变需采用全户内布置方式。网侧需满足GIS分支母线进线以及架空进线两种方式,阀侧采用架空进线。考虑试验需求,需在阀侧或网侧设置空气断口。结合上述布置需求,针对柔直变压器阀侧、网侧均采用油气套管,网侧为油气套管、阀侧为空气套管,阀侧、网侧均采用空气套管三种进线方式进行比较^[6]。

2.1阀侧、网侧均为油气套管

柔直变网侧与阀侧均采用油气套管与GIS分支母线连接,从柔直变室的阀侧方向引出后设置空气套管的断口。柔直变阀侧、网侧中性点套管均采用油气套管,各相的中性点与GIS分支母线相连并汇流,接至各自的中性点设备,如图2所示。

2.2 网侧为油气套管、阀侧为空气套管

柔直变网侧采用油气套管与GIS分支母线连接。柔直变阀侧采用空气套管,通过穿墙套管与启动回路区域的设备相连。柔直变阀侧、网侧中性点套管均采 用油气套管 ,各相的中性点与GIS分支母线相连并汇 流 ,接至各自的中性点设备 ,如图3所示。

2.3 阀侧、网侧均为空气套管

柔直变网侧、阀侧采用空气套管从柔直变室的阀侧方向伸出,柔直变网侧空气套管通过跳线与GIS 分支母线套管相连,柔直变阀侧空气套管通过铝管母线跳线与启动回路区域的设备相连。柔直变阀侧、网侧中性点套管均采用空气套管,各相的中性点通过铝管母线进行汇流,如图4所示。

分析三种进线方式各自的优缺点与平面尺寸、运维难度,对比如表3所示。

3结论

结合工程实际,本文研究提出了一种适用于城市中心的柔直变压器全户内布置方案。主要结论如下:

1)经综合分析及仿真计算,城市中心换流站柔直变推荐采用强迫导向油循环水冷方式,全户内布置。

2)通过三种柔直变压器进线方式比较,推荐柔直变压器阀侧、网侧及阀侧/网侧中性点均采用空气套管的进线方式。

[参考文献]

[1]朱博,姚晓健,吴彦伟,等.中通道柔直背靠背换流站的布置优化研究[J].南方能源建设,2021,8(增刊1):39-45.

[2]樊彬,刘颖,平腾志,等.户内大容量水冷柔直变压器的设计[J].变压器 ,2022 ,59(4): 1—5.

[3] 杨柳 ,张丽 ,周月宾 ,等.柔性直流换流阀与水冷变压器外 冷却系统一体化设计方案[J]. 南方电网技术 ,2021 , 15(6): 15—19.

[4] 工业企业厂界环境噪声排放标准:GB 12348—2008[S].

[5] 声环境质量标准:GB 3096—2008[S].

[6] 张涛 ,李丽 ,钟伟华 ,等.500 kv户内变电站设计技术研究[J]. 电力勘测设计 ,2018(9):35—39.

《机电信息》2024年第17期第13篇