±500kV柔性直流換流站電氣專業(yè)防風沙措施研究

中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司 福建福州 350003

風沙天氣對換流站內(nèi)電氣設備、電氣設計等均有較大影響。因此，有必要對以往工程的電氣專業(yè)防風沙設計經(jīng)驗進行總結(jié)，深化防風沙防治措施，以期對風沙較大地區(qū)建設變電工程尤其電氣專業(yè)的防風沙設計提供參考。

1 換流站工程電氣專業(yè)防風沙措施

1.1 “卡塞現(xiàn)象”的應對措施

換流站中設備外露運動部件主要是隔離開關的觸頭以及操作機構。應對措施主要考慮為：

（1）選擇外露運動部件少的設備。高壓設備型式主要有三種，即敞開式配電裝置（AIS）、氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）、以及復合電器（HGIS）。敞開式配電裝置（AIS）內(nèi)的設備的外露運動部件最多，GIS的外露部件最少，HGIS的外露運動部件與GIS相同。所以，從預防“卡塞現(xiàn)象”考慮，在設備選型時，可以重點考慮選擇GIS設備。同時，也要結(jié)合實際工程特點，考慮工程投資等因素，綜合起來進行決策。設備選型時避免采用垂直斷口隔離開關[1]。

對于直流場來說，該區(qū)域設備眾多，包括平波電抗器、隔離開關、避雷器、直流濾波器、電流互感器、電壓分壓器等設備，采用戶外布置方案情況下，對大風沙最為敏感的是隔離開關，可在招標時對設備廠家提出相關要求，提醒廠家注意此處特殊環(huán)境條件。

對于換流變區(qū)域來說，換流變壓器有兩種方案：一、非Boxin方案，既采用在換流變壓器周圍加設隔、消、吸聲綜合降噪裝置；二、Box-in方案，即采用換流變壓器加隔音室。換流站推薦采用Boxin方案。此時，由于換流變本體封裝在隔音室內(nèi)，風沙對其影響較小，只需訂貨時對換流變冷卻器風扇提出抗風沙能力要求即可。

（2）對于敞開式隔離開關，在具體結(jié)構上也應有所考慮。在設備采購招標時，可要求供貨方采取措施，防止“卡塞現(xiàn)象”。可以考慮采用“鐘罩”式觸頭設計，減少動、靜觸頭接觸面積塵和卡塞的發(fā)生；用不銹鋼罩將觸片與上導電管連接壓力的彈簧蓋住，避免暴露在外，保證使用的可靠性；導電部分動觸頭處除常規(guī)的導電接觸外，額外增加軟連接結(jié)構，不僅增加此處通流能力，也使導電連接更可靠，受外界環(huán)境影響小。

（3）加強運行維護，及時消除可能的“卡塞現(xiàn)象”。

1.2 “集塵效應”的應對措施

（1）細微沙塵進入設備操作機構箱或者端子箱中，產(chǎn)生“集塵效應”。敞開式隔離開關操作機構箱通過操作連桿與隔離開關本體相連接，機構箱出口處的密封措施至關重要。可與隔離開關廠家協(xié)商，對此處采取必要的防護措施，在封閉連接處涂有密封膠，防止風沙進入。

（2）對端子箱等箱體，主要考慮加強箱門的密封措施。可對密封性能提出要求，由廠家配合完成。

（3）對設備外露儀表等采取特殊措施。重要設備訂貨時，對設備外露儀表等也可提出防沙塵措施，如設備外露的所有連桿、密度表等部件，均采用加裝防護罩措施，可有效阻止沙塵的進入。

1.3 “打磨效應”的應對措施

飛沙對設備外殼的打磨，可能使設備外漆面局部脫落，影響設備的外觀，產(chǎn)生“打磨效應”，降低設備壽命。

應對措施主要考慮為：

（1）盡量選擇加厚的，采用不銹鋼外殼的戶外箱體，如采用不銹鋼殼體的機構箱和端子箱。這些箱體在經(jīng)受沙暴后外觀變化不大，維護工作量最小。

圖1 換流變采用Box-in方案

圖2 不銹鋼殼體端子箱

設備規(guī)范中要求，所有戶外箱體防護等級為IP55，選用雙層或三層門密封結(jié)構，可根據(jù)設備實際情況選擇使用防風沙繼電器。

（2）對外表覆漆的電氣設備，需要對設備外殼等在經(jīng)受沙暴后及時維護，必要時采取補漆措施。設備表面噴漆可采用具有憎塵性的專用漆，附著力強，具有防腐、防鹽霧、防老化性能，適用于沙暴氣候。此外，也可對外部零件采取先進行熱鍍鋅后再進行涂漆處理的方案，即采用雙層防腐措施，可有效防止產(chǎn)品表面風沙侵蝕現(xiàn)象發(fā)生。最后，可與設備廠家共同協(xié)商，對噴漆工藝進行進一步的研究討論，使設備的外部漆層能夠耐受更長時間的風沙破壞[2]。

2 措施和建議

從電氣專業(yè)角度出發(fā)，分析了大風沙天氣對電氣設備性能的不利影響，對本工程防風沙措施進行了詳細研究，提出了有效的防護措施。

（1）對于“卡塞現(xiàn)象”，建議首先從設備型式角度考慮，優(yōu)先選擇合適的設備型式（GIS、AIS）；其次，從具體結(jié)構方面，對設備廠家提出針對性要求；同時，應加強運行維護保養(yǎng)。對于換流站降噪設施，也應注意采取相應的防風沙措施。

（2）對于“集塵效應”，應及時與廠家溝通，加強機構箱（端子箱）門，以及連桿處的密封措施，采用雙層或三層密封門；考慮采用特殊材料進行密封；必要時可采用防風沙專用繼電器。

（3）對于“打磨效應”，應盡量選擇不銹鋼外殼的戶外箱體，并對設備本體噴漆提出工藝要求。