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摘要：调相机工程，设计方案简述，设计优化措施，未来展望。
關键词：调相机、方案、优化、总结
近年来，随着高压直流输电系统容量和电压等级的提高，换流站对无功补偿的容量需求也越来越大。青海地区风、光等可再生资源条件好，分布区域广泛，是我国可再生能源发展的大型基地，国家已经在该区域规划了千万等级的清洁能源基地，并配套建设外送输电线路，直流送受端和高比例受电地区对次暂态和暂态无功需求较大，同时对抑制电压波动、降低换相失败几率、加快故障后交流电压恢复速度具有极高要求。
大容量的调相机作为旋转无功发生装置，能根据系统的需要，自动地在电网电压下降时增加无功输出，在电网电压上升时吸收无功功率，以维持电压，主要以满足次暂态和暂态无功需求为主，同时兼顾电力系统稳态需求，对于抑制电压波动、降低换相失败几率、加快故障后交流电压恢复速度具有重要作用。
近年来，中国国家电网规划建设装备了一大批新型300MVar级同步调相机，世界首座大型电网用调相机工程在2017年12月顺利并网投运。第一批调相机工程共八个项目，十七台机组先后投运两年时间来，从其在电网安全运行中发挥得作用来看，达到了预期的目标，在此基础上，国家电网有规划建设了第二批调相机工程，青海某调相机工程就是其中之一。
本文针对在建的青海某同步调相机工程特点及工程设计实践进行了研究。
1、调相机工程设计原则
青海某同步调相机工程（以下简称调相机工程）设计包括了规划选址、总平面布置、电气一二次设计、主厂房布置、仪表与控制、供水、化学、热机、结构、建筑设计、消防安全、环境保护等诸多内容。
2、调相机工程设计实践
站址概况
调相机工程与青海某±400kV换流变电站南围墙贴建。
本工程位于青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市东南约27.5km。站址地貌为昆仑山山前洪积扇戈壁地貌，冲洪积平缓倾斜平原，自然地形南高北低，东西平坦，地面标高2877.5～2869.5m，地面坡度约1.6%。
2.1总体规划及总平面布置
总平面布置是一项综合性的科学技术，根据换流站总体布置、气象条件、进厂道路引接、高压出线、水源等建厂外部条件和站区特点，结合调相站特定的生产工艺进行全厂总体规划。进行多方面的技术经济比较，以选择最合理方案。
调相机通过330kV 断路器接入换流站330kV 交流滤波器大组母线，2台330kVGIS断路器布置在换流站主控楼南侧主控楼与道路间的空地上。以气管母线与西侧的交流滤波器大组母线相连。
本工程调相机主厂房布置在±400kV换流变电站南侧建设。纵轴为东西方向布置，主厂房A排朝北，向北出线。
2.2电气一二次
本期增加扩两组330KVGIS断路器及相应的气管母线，接口在#1#2交流滤波器大组母线连接点处。
PMU：从换流站PMU系统扩容，接口在换流站PMU系统相关盘柜接线端子。
保护信息子站：从原有保护信息子站扩容，调相站新增一面采集屏，接口在换流站原有保护信息子站相关盘柜接线端子。
时钟扩展柜：从换流站时钟系统扩容，调相站增加相应盘柜，接口在换流站时钟系统相关盘柜接线端子。
两台调相机公用一组220V动力专用蓄电池，一套直流系统，直流系统采用单母接线。两组充电装置。直流系统额定电压为220V。
2.3调相机辅助系统（冷却系统、给排水系统、以及化学水处理系统）
外部冷却水系统采用带机械通风的干湿联合冷却系统。2台调相机循环水管采用单元制。每台调相机配置2台循泵（1用1备）和1座干湿联合冷却塔。
设置1套除盐水处理装置及1套软化水装置。除盐水处理装置及软化水装置均为集成装置，除盐水装置包括超滤、一二级反渗透、EDI、水泵、化学清洗及加药装置，软化水装置包括钠离子软化器、盐箱及加药装置。化学水处理系统产生的废水均排入换流站配套建设的蒸发池处理。
2.4自动化控制（仪表与控制）
调相机及其辅助系统按照就地无人值守设计，并满足高度自动化的启动/停止的要求。本工程设置独立DCS，监视和控制调相机及其辅助系统、化学水处理系统、循环水系统以及调相机-变压器组、SFC、励磁系统、380V厂用电源等。
调相机及相关系统接入换流站的主控制室统一监控，DCS操作员站规划布置在换流站的主控制室;
调相机房设置电子设备间，布置DCS机柜，就地设置工程师室。视频监视系统、安防系统、门禁管理系统纳入换流站的相应系统。
2.5 主厂房布置
调相机房和电控间按两列式布置。A～B列间为电控间，调相机房布置于B～C之间，电控间布置在调相机房离相封闭母线一侧。调相机房总长度为70m（柱距9m或12m）、跨度17m;电控间总长度为57m、跨度8m。调相机房0m层两台调相机主要辅助设备镜像对称布置。
调相机房运转层为大平台结构，两台调相机纵向尾对尾对称布置在5米运转层，抽转子朝向检修跨;两机之间4～5轴间为两机公用安装检修场地，跨度12m。调相机房设有2台桥式起重机（75/5t）起吊。
2.7建筑结构
调相机房、电控间采用钢筋混凝土框架;调相机房屋盖采用实腹钢梁+钢支撑结构。
屋面采用压型钢板底模-轻骨料混凝土屋面; 吊车梁采用钢吊车梁;调相机机座采用钢筋混凝土框架结构板式基础，基础底板为现浇钢筋混凝土整板基础;变压器基础采用大块式钢筋混凝土整板基础。
2.8暖通消防
本工程位于青海高原，属于严寒采暖区，根据换流站运行的特点，设置电加热采暖设施。调相机房采用机械进风、机械排风的通风方式。电子设备间、配电室、工程师站、励磁小室等设置分体式空调。 调相机站内消火栓消防水来自換流站消防管网，自喷消防水来自调相机站消防水池。主厂房采用室内、外消火栓进行消防。调相机主厂房内润滑油集装装置和油净化装置等油系统处设置水喷雾消防系统。主厂房内电子设备间、配电室、工程师站等处设气体灭火系统。
3、调相机工程设计方案的关注点
1）作为换流站的配套扩建工程，在早期换流站设计时，并未考虑预留扩建调相机的场地，为了控制用地，降低投资，通过三维设计及深入优化，降低厂房面积，节省投资。2台调相机和厂房内辅机设备及管道对称布置，公用转子检修空间，合理布置设备、管道、桥架，充分利用有限的厂房空间。
图3-1调相机运转层三维透视图
2）本工程地处青海高原地区，海拔高度在2877.5～2869.5m，空气稀薄，大气压只有一半平原地区的70%左右，所有电气设备的带电距离，绝缘要求，均比已建调相机工程的要求更高，本工程严格按照有关规程规范要求，结合已建换流站多年运行经验，对电气设备的选型，安装、布置间距等问题进行了研究，并提出了对应的方案。
3）不同于火力发电厂的运行要求，调相机工程运维单位要求调相机转子具备返厂检修的能力，本工程设计通过空间比对和三围模拟吊装方案，满足运行检修的要求，充分利用有限空间，节省了用地，降低了投资。
5、总结与展望
通过对已经投运的青海某300MVar调相机工程的工程设计研究，调相机工程对于提高电网稳定运行，抑制电压波动、降低换相失败几率、加快故障后交流电压恢复速度具有重要作用，第一批调相机工程的投产，一年多的运行实践表明，调相机可以为电网提供可靠的安全支持。
目前，国际、国内大环境对电力生产去煤去油呼声日益高涨，风、光等可再生能源比重逐渐增大，由此对电网稳定运行的压力相应增加，青海地区地广人稀，风光资源较好，从自然禀赋角度评价，宜建设大型风、光类能源基地，但大多地处偏僻，位于电网末梢。就近布置小型化调相机，分散电网运行风险，是可行的选项。
下一阶段，通过主机厂的研发，加大调相机本体及配套辅助系统的模块化、一体化程度，提高免维护能力。通过各个环节的研究努力，调相机小型化、前端化、分布化布置是有希望的。
新一代大型调相机在极短的时间内实现研发、制造、设计、建设，最终顺利投入运行，这是从“中国制造”迈向“中国创造”的奇迹。我们有理由期待新一代电网用调相机在今后电网建设和运行中创造更多的佳绩。
参考文献
[1] 《特高压换流站调相机工程设计》（在编）
作者简介：严力（1969），男，工程硕士，研究方向为火力发电厂综合设计咨询、工业与民用建筑结构
關键词：调相机、方案、优化、总结
近年来，随着高压直流输电系统容量和电压等级的提高，换流站对无功补偿的容量需求也越来越大。青海地区风、光等可再生资源条件好，分布区域广泛，是我国可再生能源发展的大型基地，国家已经在该区域规划了千万等级的清洁能源基地，并配套建设外送输电线路，直流送受端和高比例受电地区对次暂态和暂态无功需求较大，同时对抑制电压波动、降低换相失败几率、加快故障后交流电压恢复速度具有极高要求。
大容量的调相机作为旋转无功发生装置，能根据系统的需要，自动地在电网电压下降时增加无功输出，在电网电压上升时吸收无功功率，以维持电压，主要以满足次暂态和暂态无功需求为主，同时兼顾电力系统稳态需求，对于抑制电压波动、降低换相失败几率、加快故障后交流电压恢复速度具有重要作用。
近年来，中国国家电网规划建设装备了一大批新型300MVar级同步调相机，世界首座大型电网用调相机工程在2017年12月顺利并网投运。第一批调相机工程共八个项目，十七台机组先后投运两年时间来，从其在电网安全运行中发挥得作用来看，达到了预期的目标，在此基础上，国家电网有规划建设了第二批调相机工程，青海某调相机工程就是其中之一。
本文针对在建的青海某同步调相机工程特点及工程设计实践进行了研究。
1、调相机工程设计原则
青海某同步调相机工程（以下简称调相机工程）设计包括了规划选址、总平面布置、电气一二次设计、主厂房布置、仪表与控制、供水、化学、热机、结构、建筑设计、消防安全、环境保护等诸多内容。
2、调相机工程设计实践
站址概况
调相机工程与青海某±400kV换流变电站南围墙贴建。
本工程位于青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市东南约27.5km。站址地貌为昆仑山山前洪积扇戈壁地貌，冲洪积平缓倾斜平原，自然地形南高北低，东西平坦，地面标高2877.5～2869.5m，地面坡度约1.6%。
2.1总体规划及总平面布置
总平面布置是一项综合性的科学技术，根据换流站总体布置、气象条件、进厂道路引接、高压出线、水源等建厂外部条件和站区特点，结合调相站特定的生产工艺进行全厂总体规划。进行多方面的技术经济比较，以选择最合理方案。
调相机通过330kV 断路器接入换流站330kV 交流滤波器大组母线，2台330kVGIS断路器布置在换流站主控楼南侧主控楼与道路间的空地上。以气管母线与西侧的交流滤波器大组母线相连。
本工程调相机主厂房布置在±400kV换流变电站南侧建设。纵轴为东西方向布置，主厂房A排朝北，向北出线。
2.2电气一二次
本期增加扩两组330KVGIS断路器及相应的气管母线，接口在#1#2交流滤波器大组母线连接点处。
PMU：从换流站PMU系统扩容，接口在换流站PMU系统相关盘柜接线端子。
保护信息子站：从原有保护信息子站扩容，调相站新增一面采集屏，接口在换流站原有保护信息子站相关盘柜接线端子。
时钟扩展柜：从换流站时钟系统扩容，调相站增加相应盘柜，接口在换流站时钟系统相关盘柜接线端子。
两台调相机公用一组220V动力专用蓄电池，一套直流系统，直流系统采用单母接线。两组充电装置。直流系统额定电压为220V。
2.3调相机辅助系统（冷却系统、给排水系统、以及化学水处理系统）
外部冷却水系统采用带机械通风的干湿联合冷却系统。2台调相机循环水管采用单元制。每台调相机配置2台循泵（1用1备）和1座干湿联合冷却塔。
设置1套除盐水处理装置及1套软化水装置。除盐水处理装置及软化水装置均为集成装置，除盐水装置包括超滤、一二级反渗透、EDI、水泵、化学清洗及加药装置，软化水装置包括钠离子软化器、盐箱及加药装置。化学水处理系统产生的废水均排入换流站配套建设的蒸发池处理。
2.4自动化控制（仪表与控制）
调相机及其辅助系统按照就地无人值守设计，并满足高度自动化的启动/停止的要求。本工程设置独立DCS，监视和控制调相机及其辅助系统、化学水处理系统、循环水系统以及调相机-变压器组、SFC、励磁系统、380V厂用电源等。
调相机及相关系统接入换流站的主控制室统一监控，DCS操作员站规划布置在换流站的主控制室;
调相机房设置电子设备间，布置DCS机柜，就地设置工程师室。视频监视系统、安防系统、门禁管理系统纳入换流站的相应系统。
2.5 主厂房布置
调相机房和电控间按两列式布置。A～B列间为电控间，调相机房布置于B～C之间，电控间布置在调相机房离相封闭母线一侧。调相机房总长度为70m（柱距9m或12m）、跨度17m;电控间总长度为57m、跨度8m。调相机房0m层两台调相机主要辅助设备镜像对称布置。
调相机房运转层为大平台结构，两台调相机纵向尾对尾对称布置在5米运转层，抽转子朝向检修跨;两机之间4～5轴间为两机公用安装检修场地，跨度12m。调相机房设有2台桥式起重机（75/5t）起吊。
2.7建筑结构
调相机房、电控间采用钢筋混凝土框架;调相机房屋盖采用实腹钢梁+钢支撑结构。
屋面采用压型钢板底模-轻骨料混凝土屋面; 吊车梁采用钢吊车梁;调相机机座采用钢筋混凝土框架结构板式基础，基础底板为现浇钢筋混凝土整板基础;变压器基础采用大块式钢筋混凝土整板基础。
2.8暖通消防
本工程位于青海高原，属于严寒采暖区，根据换流站运行的特点，设置电加热采暖设施。调相机房采用机械进风、机械排风的通风方式。电子设备间、配电室、工程师站、励磁小室等设置分体式空调。 调相机站内消火栓消防水来自換流站消防管网，自喷消防水来自调相机站消防水池。主厂房采用室内、外消火栓进行消防。调相机主厂房内润滑油集装装置和油净化装置等油系统处设置水喷雾消防系统。主厂房内电子设备间、配电室、工程师站等处设气体灭火系统。
3、调相机工程设计方案的关注点
1）作为换流站的配套扩建工程，在早期换流站设计时，并未考虑预留扩建调相机的场地，为了控制用地，降低投资，通过三维设计及深入优化，降低厂房面积，节省投资。2台调相机和厂房内辅机设备及管道对称布置，公用转子检修空间，合理布置设备、管道、桥架，充分利用有限的厂房空间。
图3-1调相机运转层三维透视图
2）本工程地处青海高原地区，海拔高度在2877.5～2869.5m，空气稀薄，大气压只有一半平原地区的70%左右，所有电气设备的带电距离，绝缘要求，均比已建调相机工程的要求更高，本工程严格按照有关规程规范要求，结合已建换流站多年运行经验，对电气设备的选型，安装、布置间距等问题进行了研究，并提出了对应的方案。
3）不同于火力发电厂的运行要求，调相机工程运维单位要求调相机转子具备返厂检修的能力，本工程设计通过空间比对和三围模拟吊装方案，满足运行检修的要求，充分利用有限空间，节省了用地，降低了投资。
5、总结与展望
通过对已经投运的青海某300MVar调相机工程的工程设计研究，调相机工程对于提高电网稳定运行，抑制电压波动、降低换相失败几率、加快故障后交流电压恢复速度具有重要作用，第一批调相机工程的投产，一年多的运行实践表明，调相机可以为电网提供可靠的安全支持。
目前，国际、国内大环境对电力生产去煤去油呼声日益高涨，风、光等可再生能源比重逐渐增大，由此对电网稳定运行的压力相应增加，青海地区地广人稀，风光资源较好，从自然禀赋角度评价，宜建设大型风、光类能源基地，但大多地处偏僻，位于电网末梢。就近布置小型化调相机，分散电网运行风险，是可行的选项。
下一阶段，通过主机厂的研发，加大调相机本体及配套辅助系统的模块化、一体化程度，提高免维护能力。通过各个环节的研究努力，调相机小型化、前端化、分布化布置是有希望的。
新一代大型调相机在极短的时间内实现研发、制造、设计、建设，最终顺利投入运行，这是从“中国制造”迈向“中国创造”的奇迹。我们有理由期待新一代电网用调相机在今后电网建设和运行中创造更多的佳绩。
参考文献
[1] 《特高压换流站调相机工程设计》（在编）
作者简介：严力（1969），男，工程硕士，研究方向为火力发电厂综合设计咨询、工业与民用建筑结构