CN106877372A - 柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构 - Google Patents

柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构，包括换流站阀厅，所述换流站阀厅的中间设置有隔离墙，所述隔离墙的两侧对称设置有第一换流阀单元和第二换流阀单元，所述第一换流阀单元与第二换流阀单元的结构相同；所述第一换流阀单元、第二换流阀单元均包括上桥臂换流阀、与上桥臂换流阀同相设置的下桥臂换流阀；每个所述上桥臂换流阀由A相上桥臂、B相上桥臂和C相上桥臂从上至下依次排列组成，每个所述下桥臂换流阀由A相下桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂从上至下依次排列组成。本发明的柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构既能满足背靠背两侧交直流输电转换功能，又可实现分别独立作为静止同步补偿器的运行方式。

Description

柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构
技术领域
本发明涉及直流输电工程技术领域，具体涉及一种柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构。
背景技术
背靠背作为高压直流输电的一种特殊方式，将高压直流输电的整流站和逆变站合并在一个换流站内，在同一处完成将交流变直流，再由直流变交流的换流过程。阀厅是背靠背换流站工程中最为核心和关键的组成部分，无论是投资还是重要性都在整个换流站中占据绝对的地位。阀厅电气布置结构极大程度上决定了整个换流站的布置方案，从而对整个工程的技术方案和乃至造价产生影响。
柔性直流背靠背换流站的阀厅内配电装置包括背靠背两侧柔性直流换流阀、换流阀交流侧设备、换流阀汇流母线、直流极线设备等，其中柔性直流换流阀是交、直流转换的核心设备。此外，柔性直流背靠背阀厅布置根据工程需要还需要能适应背靠背两侧换流阀分别独立做为静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，以下简称statcom)的运行方式，为两侧交流系统提供无功支撑。目前，柔性直流输电技术正初步起步，柔性直流背靠背换流站阀厅电气布置结构并没有可以借鉴参考的工程经验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能满足背靠背两侧交直流输电转换功能，又可实现分别独立作为statcom的运行方式的柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构。
为实现本发明的目的，本发明所设计的柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构，包括换流站阀厅，所述换流站阀厅的中间设置有隔离墙，所述隔离墙的两侧对称设置有第一换流阀单元和第二换流阀单元，所述第一换流阀单元与第二换流阀单元的结构相同；所述第一换流阀单元、第二换流阀单元均包括上桥臂换流阀、与上桥臂换流阀同相设置的下桥臂换流阀；每个所述上桥臂换流阀由A相上桥臂、B相上桥臂和C相上桥臂从上至下依次排列组成，每个所述下桥臂换流阀由A相下桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂从上至下依次排列组成；
所述上桥臂换流阀、下桥臂换流阀的交流侧设置有进线换相过渡母线，所述上桥臂换流阀的直流侧设置有第一汇流母线，所述第一汇流母线与隔离墙之间设置有直流正极母线设备；所述下桥臂换流阀的直流侧设置有第二汇流母线，所述第二汇流母线与隔离墙之间设置有直流负极母线设备；
所述第一换流阀单元与第二换流阀单元的交流侧均对称设置有六个用于与外界三相交流电源连通的交流穿墙套管，所述交流穿墙套管包括从上至下依次排列的第一A相交流穿墙套管、第二A相交流穿墙套管、第一B相交流穿墙套管、第二B相交流穿墙套管、第一C相交流穿墙套管、第二C相交流穿墙套管；
所述A相上桥臂的交流侧通过第一A相交流穿墙套管与A相交流电连接，所述B相上桥臂的交流侧通过第一B相交流穿墙套管与B相交流电连接，所述C相上桥臂的交流侧通过第一C相交流穿墙套管与C相交流电连接，所述A相下桥臂的交流侧通过第二A相交流穿墙套管与A相交流电连接，所述B相下桥臂的交流侧通过第二B相交流穿墙套管与B相交流电连接，所述C相下桥臂的交流侧通过第二C相交流穿墙套管与C相交流电连接；
所述A相上桥臂、B相上桥臂和C相上桥臂的直流侧通过第一汇流母线三相汇流后与直流正极母线设备连接，所述第一换流阀单元的直流正极母线设备与第二换流阀单元的直流正极母线设备之间通过贯穿隔离墙的第一直流穿墙套管连接；
所述A相下桥臂、B相下桥臂和C相下桥臂的直流侧通过第二汇流母线三相汇流后与直流负极母线设备连接，所述第一换流阀单元的直流负极母线设备与第二换流阀单元的直流负极母线设备之间通过贯穿隔离墙的第二直流穿墙套管连接；
每个所述上桥臂换流阀的A相上桥臂、B相上桥臂、C相上桥臂三者之间相互平行布置，所述直流正极母线设备与上桥臂换流阀的A相上桥臂、B相上桥臂、C相上桥臂均相互垂直布置；
每个所述下桥臂换流阀的A相下桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂三者之间均相互平行布置，所述直流负极母线设备与下桥臂换流阀的A相下桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂均相互垂直布置。
上述技术方案中，所述进线换相过渡母线包括第一地面支持过渡管母线、第二地面支持过渡管母线、第一悬吊管母线、第二悬吊管母线；所述A相上桥臂的交流侧与第一A相交流穿墙套管通过高位进线相连接，所述B相上桥臂的交流侧通过第一地面支持过渡管母线与第一B相交流穿墙套管相连接，所述C相上桥臂的交流侧通过第一悬吊管母线与第一C相交流穿墙套管相连接；
所述A相下桥臂的交流侧通过第二悬吊管母线与第二A相交流穿墙套管相连接，所述B相下桥臂的交流侧通过第二地面支持过渡管母线与第二B相交流穿墙套管相连接，所述C相下桥臂的交流侧与第二C相交流穿墙套管通过高位进线相连接。
上述技术方案中，每个所述A相上桥臂、B相上桥臂、C相上桥臂、A相下桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂均由若干个换流阀塔串联组成。
上述技术方案中，所述第一汇流母线的电位与上桥臂换流阀直流侧的电位相同；所述第二汇流母线的电位与下桥臂换流阀直流侧的电位相同；
所述直流正极母线设备的电位与第一汇流母线的电位相同，所述直流负极母线设备的电位与第二汇流母线的电位相同。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明通过在背靠背两侧分别设置直流极母线设备，并在背靠背两侧极母线之间加装隔离墙，背靠背阀厅布置既可满足背靠背两侧交直流输电转换功能，又能够适应一侧换流阀做statcom的运行、另一侧换流阀检修的工况，可灵活的为两侧交流系统提供无功支撑，便于运行维护检修。
其二，本发明的背靠背两侧换流阀分别独立作为statcom的运行方式，两侧换流阀布置在空间上完全独立，既保证了一侧换流阀带电运行另一侧换流阀停电检修期间的带电距离要求外，还要保证了一侧换流阀停电进人检修期间，不影响另一侧带电运行的换流阀的运行环境条件，如温湿度及微正压。
其三，本发明的柔性直流背靠背换流站阀厅电气布置结构中，阀厅电气设备布置紧凑合理，功能分区清晰简单，节省占地面积，满足背靠背两侧换流阀灵活的为两侧交流系统提供无功支撑的需求，便于运行维护检修，提高运行灵活性、安全性及可靠性。
附图说明
图1为本发明一种柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构的立体结构示意图；
其中：1-换流站阀厅、2-隔离墙、3-第一换流阀单元、4-第二换流阀单元、5-上桥臂换流阀、5.1-A相上桥臂、5.2-B相上桥臂、5.3-C相上桥臂、6-下桥臂换流阀、6.1-A相下桥臂、6.2-B相下桥臂、6.3-C相下桥臂、7-进线换相过渡母线、7.1-第一地面支持过渡管母线、7.2-第二地面支持过渡管母线、7.3-第一悬吊管母线、7.4-第二悬吊管母线、8-第一汇流母线、9-第二汇流母线、10-直流正极母线设备、11-直流负极母线设备、12.1-第一A相交流穿墙套管、12.2-第二A相交流穿墙套管、12.3-第一B相交流穿墙套管、12.4-第二B相交流穿墙套管、12.5-第一C相交流穿墙套管、12.6-第二C相交流穿墙套管、13.1-第一直流穿墙套管、13.2-第二直流穿墙套管、14-换流阀塔。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
如图1所示本发明的一种柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构，包括换流站阀厅1，换流站阀厅1的中间设置有隔离墙2，隔离墙2的两侧对称设置有第一换流阀单元3和第二换流阀单元4，第一换流阀单元3与第二换流阀单元4的结构相同；第一换流阀单元3、第二换流阀单元4均包括上桥臂换流阀5、与上桥臂换流阀5同相设置的下桥臂换流阀6；每个上桥臂换流阀5由A相上桥臂5.1、B相上桥臂5.2和C相上桥臂5.3从上至下依次排列组成，每个下桥臂换流阀6由A相下桥臂6.1、B相下桥臂6.2、C相下桥臂6.3从上至下依次排列组成；
上桥臂换流阀5、下桥臂换流阀6的交流侧设置有进线换相过渡母线7，上桥臂换流阀5的直流侧设置有第一汇流母线8，第一汇流母线8与隔离墙2之间设置有直流正极母线设备10；下桥臂换流阀6的直流侧设置有第二汇流母线9，第二汇流母线9与隔离墙2之间设置有直流负极母线设备11；
第一换流阀单元3与第二换流阀单元4的交流侧均对称设置有六个用于与外界三相交流电源连通的交流穿墙套管，交流穿墙套管包括从上至下依次排列的第一A相交流穿墙套管12.1、第二A相交流穿墙套管12.2、第一B相交流穿墙套管12.3、第二B相交流穿墙套管12.4、第一C相交流穿墙套管12.5、第二C相交流穿墙套管12.6；
A相上桥臂5.1的交流侧通过第一A相交流穿墙套管12.1与A相交流电连接，B相上桥臂5.2的交流侧通过第一B相交流穿墙套管12.3与B相交流电连接，C相上桥臂5.3的交流侧通过第一C相交流穿墙套管12.5与C相交流电连接，A相下桥臂6.1的交流侧通过第二A相交流穿墙套管12.2与A相交流电连接，B相下桥臂6.2的交流侧通过第二B相交流穿墙套管12.4与B相交流电连接，C相下桥臂6.3的交流侧通过第二C相交流穿墙套管12.6与C相交流电连接；
A相上桥臂5.1、B相上桥臂5.2和C相上桥臂5.3的直流侧通过第一汇流母线8三相汇流后与直流正极母线设备10连接，第一换流阀单元3的直流正极母线设备10与第二换流阀单元4的直流正极母线设备10之间通过贯穿隔离墙2的第一直流穿墙套管13.1连接；
A相下桥臂6.1、B相下桥臂6.2和C相下桥臂6.3的直流侧通过第二汇流母线9三相汇流后与直流负极母线设备11连接，第一换流阀单元3的直流负极母线设备11与第二换流阀单元4的直流负极母线设备11之间通过贯穿隔离墙2的第二直流穿墙套管13.2连接。这样，柔性直流背靠背换流站阀厅背靠背两侧正、负极各设1套直流正极母线设备10、直流负极母线设备11，中间加装隔离墙2，两侧直流正、负极母线通过直流穿墙套管连接，以实现背靠背一侧换流阀独立作为statcom的运行，另一侧换流阀停电检修的运行方式。背靠背两侧换流阀分别独立作为statcom的运行方式，两侧换流阀布置在空间上完全独立，既保证了一侧换流阀带电运行另一侧换流阀停电检修期间的带电距离要求外，还要保证了一侧换流阀停电进人检修期间，不影响另一侧带电运行的换流阀的运行环境条件，如温湿度及微正压。
上述技术方案中，每个上桥臂换流阀5的A相上桥臂5.1、B相上桥臂5.2、C相上桥臂5.3三者之间相互平行布置，直流正极母线设备10与上桥臂换流阀5的A相上桥臂5.1、B相上桥臂5.2、C相上桥臂5.3均相互垂直布置。每个下桥臂换流阀6的A相下桥臂6.1、B相下桥臂6.2、C相下桥臂6.3三者之间均相互平行布置，直流负极母线设备11与下桥臂换流阀6的A相下桥臂6.1、B相下桥臂6.2、C相下桥臂6.3均相互垂直布置。每个A相上桥臂5.1、B相上桥臂5.2、C相上桥臂5.3、A相下桥臂6.1、B相下桥臂6.2、C相下桥臂6.3均由若干个换流阀塔14串联组成。这样，直流正极母线设备10、直流负极母线设备11采用一字型垂直于换流阀桥臂方向布置，柔性直流换流阀采用同相上桥臂换流阀5和下桥臂换流阀6相邻布置：A相上桥臂-B相上桥臂-C相上桥臂-A相下桥臂-B相下桥臂-C相下桥臂，即与正极相对应的上桥臂换流阀5三相相邻布置、与负极相对应的下桥臂换流阀6三相相邻布置。
上述技术方案中，进线换相过渡母线7包括第一地面支持过渡管母线7.1、第二地面支持过渡管母线7.2、第一悬吊管母线7.3、第二悬吊管母线7.4；A相上桥臂5.1的交流侧与第一A相交流穿墙套管12.1通过高位进线相连接，B相上桥臂5.2的交流侧通过第一地面支持过渡管母线7.1与第一B相交流穿墙套管12.3相连接，C相上桥臂5.3的交流侧通过第一悬吊管母线7.3与第一C相交流穿墙套管12.5相连接；A相下桥臂6.1的交流侧通过第二悬吊管母线7.4与第二A相交流穿墙套管12.2相连接，B相下桥臂6.2的交流侧通过第二地面支持过渡管母线7.2与第二B相交流穿墙套管12.4相连接，C相下桥臂6.3的交流侧与第二C相交流穿墙套管12.6通过高位进线相连接。
上述技术方案中，第一汇流母线8的电位与上桥臂换流阀5直流侧的电位相同，两者无带电距离要求，可紧凑布置；第二汇流母线9的电位与下桥臂换流阀6直流侧的电位相同，两者无带电距离要求，可紧凑布置。直流正极母线设备10的电位与第一汇流母线8的电位相同，两者之间的距离按满足直流极母线本侧换流阀停电检修、对侧换流阀运行状态下，极母线上隔离开关静触头对本侧换流阀直流汇流母线间的直流极线对地带电距离要求考虑；同样，直流负极母线设备11的电位与第二汇流母线9的电位相同，两者无带电距离要求，可紧凑布置，两者之间的距离按满足直流极母线本侧换流阀停电检修、对侧换流阀运行状态下，极母线上隔离开关静触头对本侧换流阀直流汇流母线间的直流极线对地带电距离要求考虑。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构，包括换流站阀厅(1)，其特征在于：所述换流站阀厅(1)的中间设置有隔离墙(2)，所述隔离墙(2)的两侧对称设置有第一换流阀单元(3)和第二换流阀单元(4)，所述第一换流阀单元(3)与第二换流阀单元(4)的结构相同；所述第一换流阀单元(3)、第二换流阀单元(4)均包括上桥臂换流阀(5)、与上桥臂换流阀(5)同相设置的下桥臂换流阀(6)；每个所述上桥臂换流阀(5)由A相上桥臂(5.1)、B相上桥臂(5.2)和C相上桥臂(5.3)从上至下依次排列组成，每个所述下桥臂换流阀(6)由A相下桥臂(6.1)、B相下桥臂(6.2)、C相下桥臂(6.3)从上至下依次排列组成；
所述上桥臂换流阀(5)、下桥臂换流阀(6)的交流侧设置有进线换相过渡母线(7)，所述上桥臂换流阀(5)的直流侧设置有第一汇流母线(8)，所述第一汇流母线(8)与隔离墙(2)之间设置有直流正极母线设备(10)；所述下桥臂换流阀(6)的直流侧设置有第二汇流母线(9)，所述第二汇流母线(9)与隔离墙(2)之间设置有直流负极母线设备(11)；
所述第一换流阀单元(3)与第二换流阀单元(4)的交流侧均对称设置有六个用于与外界三相交流电源连通的交流穿墙套管，所述交流穿墙套管包括从上至下依次排列的第一A相交流穿墙套管(12.1)、第二A相交流穿墙套管(12.2)、第一B相交流穿墙套管(12.3)、第二B相交流穿墙套管(12.4)、第一C相交流穿墙套管(12.5)、第二C相交流穿墙套管(12.6)；
所述A相上桥臂(5.1)的交流侧通过第一A相交流穿墙套管(12.1)与A相交流电连接，所述B相上桥臂(5.2)的交流侧通过第一B相交流穿墙套管(12.3)与B相交流电连接，所述C相上桥臂(5.3)的交流侧通过第一C相交流穿墙套管(12.5)与C相交流电连接，所述A相下桥臂(6.1)的交流侧通过第二A相交流穿墙套管(12.2)与A相交流电连接，所述B相下桥臂(6.2)的交流侧通过第二B相交流穿墙套管(12.4)与B相交流电连接，所述C相下桥臂(6.3)的交流侧通过第二C相交流穿墙套管(12.6)与C相交流电连接；
所述A相上桥臂(5.1)、B相上桥臂(5.2)和C相上桥臂(5.3)的直流侧通过第一汇流母线(8)三相汇流后与直流正极母线设备(10)连接，所述第一换流阀单元(3)的直流正极母线设备(10)与第二换流阀单元(4)的直流正极母线设备(10)之间通过贯穿隔离墙(2)的第一直流穿墙套管(13.1)连接；
所述A相下桥臂(6.1)、B相下桥臂(6.2)和C相下桥臂(6.3)的直流侧通过第二汇流母线(9)三相汇流后与直流负极母线设备(11)连接，所述第一换流阀单元(3)的直流负极母线设备(11)与第二换流阀单元(4)的直流负极母线设备(11)之间通过贯穿隔离墙(2)的第二直流穿墙套管(13.2)连接；
每个所述上桥臂换流阀(5)的A相上桥臂(5.1)、B相上桥臂(5.2)、C相上桥臂(5.3)三者之间相互平行布置，所述直流正极母线设备(10)与上桥臂换流阀(5)的A相上桥臂(5.1)、B相上桥臂(5.2)、C相上桥臂(5.3)均相互垂直布置；每个所述下桥臂换流阀(6)的A相下桥臂(6.1)、B相下桥臂(6.2)、C相下桥臂(6.3)三者之间均相互平行布置，所述直流负极母线设备(11)与下桥臂换流阀(6)的A相下桥臂(6.1)、B相下桥臂(6.2)、C相下桥臂(6.3)均相互垂直布置。
2.根据权利要求1所述的柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构，其特征在于：所述进线换相过渡母线(7)包括第一地面支持过渡管母线(7.1)、第二地面支持过渡管母线(7.2)、第一悬吊管母线(7.3)、第二悬吊管母线(7.4)；所述A相上桥臂(5.1)的交流侧与第一A相交流穿墙套管(12.1)通过高位进线相连接，所述B相上桥臂(5.2)的交流侧通过第一地面支持过渡管母线(7.1)与第一B相交流穿墙套管(12.3)相连接，所述C相上桥臂(5.3)的交流侧通过第一悬吊管母线(7.3)与第一C相交流穿墙套管(12.5)相连接；
所述A相下桥臂(6.1)的交流侧通过第二悬吊管母线(7.4)与第二A相交流穿墙套管(12.2)相连接，所述B相下桥臂(6.2)的交流侧通过第二地面支持过渡管母线(7.2)与第二B相交流穿墙套管(12.4)相连接，所述C相下桥臂(6.3)的交流侧与第二C相交流穿墙套管(12.6)通过高位进线相连接。
3.根据权利要求2所述的柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构，其特征在于：每个所述A相上桥臂(5.1)、B相上桥臂(5.2)、C相上桥臂(5.3)、A相下桥臂(6.1)、B相下桥臂(6.2)、C相下桥臂(6.3)均由若干个换流阀塔(14)串联组成。
4.根据权利要求3所述的柔性直流背靠背换流站阀厅布置结构，其特征在于：所述第一汇流母线(8)的电位与上桥臂换流阀(5)直流侧的电位相同；所述第二汇流母线(9)的电位与下桥臂换流阀(6)直流侧的电位相同；所述直流正极母线设备(10)的电位与第一汇流母线(8)的电位相同，所述直流负极母线设备(11)的电位与第二汇流母线(9)的电位相同。
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