CN110034575A - 适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,包括:将穿墙套管的一端与换流变压器连接,另一端伸入阀厅内与桥臂单元连接;将启动回路设备设置在所述换流变压器的网侧,将所述启动回路设备与所述换流变压器网侧套管连接,每相所述启动回路设备和所述换流变压器组成一个换流变单元;本发明通过将启动回路设备设置在特高压大容量柔性直流换流站换流变压器的网侧,并采用阀侧套管伸入阀厅进行连接,节省直流穿墙套管,减少了占地面积,极大的节省了投资成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域,尤其涉及一种适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法。
背景技术
柔性直流输电技术是一种基于电压源换流器的新型直流输电技术,具有可控性强、对环境影响小、对受端短路容量没有要求、能提高系统动态稳定性等优点,从其技术特点和实际工程的运行来看,很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步电网互联等领域。近几年国内在柔性直流研究和应用方面发展较快,技术更新日新月异,国内首个1GW级别的柔性直流输电工程已经投运。但对于特高电压大容量(±800kV/5GW级)柔性直流输电技术的研究还处于起步阶段,新设备和新技术的应用还需进一步的探索。
对于特高压大容量柔性直流换流站,由于没有工程应用实例,需充分考虑技术能力和设备制造水平,结合工程实际应用需求,从工艺水平、占地面积、技术经济等多方面进行电气布置的研究。启动回路作为柔性直流换流站重要部分,其布置方案对于全站电气布置有非常重要的影响,是决定整体技术方案的重要内容。
由于特高压大容量柔性直流换流站的高压特殊性,采用现有的柔性直流换流启动回路布置方法会大大增加换流站的占地面积,使运行成本大大增加。
发明内容
本发明提供了一种适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,通过改变特高压柔性直流换流站换流变压器和启动回路区域的电气接线及布置,以解决传统布置方法大大增加换流站占地面积的技术问题,实现降低运行成本。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,包括:
将穿墙套管的一端与换流变压器连接,另一端伸入阀厅内与桥臂单元连接;
将启动回路设备设置在所述换流变压器的网侧,将所述启动回路设备与所述换流变压器网侧套管连接,每相所述启动回路设备和所述换流变压器组成一个换流变单元。
作为优选方案,所述启动回路设备与所述换流变压器网侧套管通过软导线连接。
作为优选方案,所述启动回路设备和所述换流变压器上的交流配电装置通过设备上方的跨线及引下线连接。
作为优选方案,所述每相换流变单元间设置防火墙。
作为优选方案,所述启动回路设备包括启动电阻和旁路隔离开关;所述启动电阻和所述旁路隔离开关分别与所述换流变压器连接。
作为优选方案,所述启动电阻与所述旁路隔离开关并联连接。
作为优选方案,所述启动回路设备还包括电流互感器和电压互感器,所述电流互感器与所述启动回路连接,所述电压互感器的一端与所述启动回路连接,另一端与所述换流变压器连接。
作为优选方案,所述启动回路设备还包括避雷器,所述避雷器的一端与所述电压互感器连接,另一端与所述换流变压器连接。
作为优选方案,所述电流互感器、所述电压互感器及所述避雷器采用竖向平行布置。
作为优选方案,所述阀厅的宽度为80m~100m;所述启动回路设备的长度为15m~20m。
相比于现有技术,本发明实施例具有如下有益效果:
1)通过将启动回路设备设置在特高压大容量柔性直流换流站换流变压器的网侧,并采用阀侧套管伸入阀厅进行连接,节省直流穿墙套管,减少了占地面积,极大的节省了投资成本。
2)充分利用特高压大容量阀厅的宽度尺寸,将启动回路布置于换流变压器侧方,实现设备区域布置和阀厅尺寸完全匹配,可最大程度的利用换流变区域的空间,进一步节省换流站平面布置面积。
3)启动回路设备采用“口”字型布置方案,并利用电压互感器等设备实现导线跨接支撑,最大程度额减小了启动回路所需的占地面积。
附图说明
图1:为本发明实施中的布置方法步骤流程示意图;
图2:为传统的特高压柔性直流换流站启动回路电气接线示意图;
图3:为传统的启动回路设置在换流变阀侧典型接线示意图;
图4:为传统的启动回路设置在换流变阀侧典型平面布置图;
图5:为传统的启动回路设置在换流变网侧典型接线示意图;
图6:为传统的启动回路设置在换流变网侧典型平面布置图;
图7:为本发明实施例中的特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置示意图;
图8:为本发明实施例中的特高压大容量柔性直流换流站启动回路设备布置示意图;
其中,说明书附图的附图标记如下:
①换流变压器;②启动电阻;③旁路隔离开关;④电流互感器;⑤电压互感器;⑥避雷器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
启动回路是柔性直流换流站必要的电气回路,主要作用是限制系统启动过程中过电流,一般启动回路主要包括启动电阻和相应的旁路开关设备。启动回路一般紧邻换流变压器设置,并可根据系统需要设置在换流变的网侧或阀侧,同时兼顾换流变阀侧套管的布置型式。如图2所示。
现有技术中,启动回路可根据系统需要设置在换流变压器的网侧(即交流侧)或阀侧(即直流侧),同时兼顾换流变压器阀侧套管的布置型式。
当启动回路设置在网侧时可降低变压器励磁涌流,但需承受励磁涌流在其上产生的能量,能量要求相对较高。启动回路设置在阀侧时能量要求较低,但需承受直流偏置电压,对绝缘的要求较高。由于两种方式的性能和造价差别不明显,可根据工程的实际进行选择。目前国内主要柔性直流换流站的启动回路基本都采用了设置在换流变压器的方案,典型接线方案及布置方案如图3和图4所示。根据电气接线及布置方案可知,启动回路设置在换流变压器阀侧,即布置于换流变压器和换流阀之间。启动回路设备包含启动电阻、并联旁路开关、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备。设备布置通常为单相一字型排列布置,启动电阻和并联旁路开关为并列平行布置。该布置方案适用于户外敞开式布置方案,换流变压器为全户外型式,接线经过桥臂电抗器后通过直流穿墙套管进入阀厅,此方案可将阀厅维持在最经济的尺寸,避免阀厅尺寸过大导致投资水平和建设难度的极大增加。
这种方案主要存在的问题在于:1)不同于以往柔性直流换流站,针对特高压大容量柔性直流换流站,由于电压等级的提高,一般需采用换流变压器阀侧套管伸入阀厅的方案,可减少高压直流套管的数量,极大的节省投资费用。但对应换流变压器阀侧套管伸入阀厅的方案,启动回路设置在阀侧时也需布置于阀厅内部,由于启动回路会占用大量的空间,导致阀厅的尺寸,建设成本、建设难度及运行成本都大大增加。2)由于启动回路需配合换流变压器呈直线布置,换流变压器采用全户外方案时,宽度尺寸较大,因而导致启动回路各相之间空间较大,存在一定程度上的空间尺寸的浪费。且在换流站输送容量越大的时候,变压器宽度尺寸越大,该问题则越明显。
根据上述,启动回路也可考虑设置在换流变压器的网侧(即交流侧),典型方案如图5和图6所示。根据电气接线及布置方案可知,启动回路设置在换流变压器网侧,即布置于换流变压器和交流配电装置之间。启动回路设备包含启动电阻、并联旁路开关、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备。启动回路设备布置于交流配电装置区域,并通过跨线与换流变压器网侧套管相连接。该方案在保证换流变阀侧套管伸入阀厅同时,可将启动回路布置于网侧并采用户外敞开式布置,最大程度的减小了阀厅尺寸及相关投资,采用户外布置的设备也便于检修维护。
这种方案主要存在的问题在于:1)对于特高压大容量柔性直流换流站,换流阀的尺寸和维护空间较常规直流换流阀和低电压柔性直流换流阀大大增加,因此阀厅的宽度尺寸相应增加。因此将启动回路设置于网侧,并布置在交流配电装置区域,场地长度方向将增加,同时对应的整体占地面积也大大增加,不利于整体换流站的布置。2)由于阀厅的宽度尺寸增加,同时采用阀侧套管伸入阀厅布置的换流变压器宽度尺寸较小,而长度尺寸较大,从而导致换流变与阀厅布置时换流变的布置空间和阀厅的宽度无法很好地匹配,浪费了换流变两侧大量的空间面积。
请参照图1,本发明优选实施例提供了一种适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,包括:
将穿墙套管的一端与换流变压器连接,另一端伸入阀厅内与桥臂单元连接;
将启动回路设备设置在所述换流变压器的网侧,将所述启动回路设备与所述换流变压器网侧套管连接,每相所述启动回路设备和所述换流变压器组成一个换流变单元。
在本实施例中,所述启动回路设备与所述换流变压器网侧套管通过软导线连接。软导线的使用可以使导线的捆绑非常方便,节约导线占用空间。
在本实施例中,所述启动回路设备和所述换流变压器上的交流配电装置通过设备上方的跨线及引下线连接。通过上方跨线和下线进行连接,可以进一步缩小空间,将导线占用空间进一步压缩。
在本实施例中,所述每相换流变单元间设置防火墙。设置防火墙可以避免在发生火灾时大火燃烧设备,达到防护功能。
在本实施例中,所述启动回路设备包括启动电阻和旁路隔离开关;所述启动电阻和所述旁路隔离开关分别与所述换流变压器连接。
在本实施例中,所述启动电阻与所述旁路隔离开关并联连接。
在本实施例中,所述启动回路设备还包括电流互感器和电压互感器,所述电流互感器与所述启动回路连接,所述电压互感器的一端与所述启动回路连接,另一端与所述换流变压器连接。
在本实施例中,所述启动回路设备还包括避雷器,所述避雷器的一端与所述电压互感器连接,另一端与所述换流变压器连接。避雷器可以用于防雷,进一步对换流站进行保护。
在本实施例中,所述电流互感器、所述电压互感器及所述避雷器采用竖向平行布置。竖向平行布置的结构可以进一步节省空间,降低投资成本。
在本实施例中,所述阀厅的宽度为80m~100m;所述启动回路设备的长度为15m~20m。在这一区间内,阀厅在可容纳的范围内实现占地最小。
下面结合具体实施例,对本发明进行详细说明。
本发明提出了一种特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方案,具体方案描述如下(详见图7和图8):
(1)换流变压器采用阀侧套管伸入阀厅的方案,启动回路设置于换流变网侧(交流侧)。
(2)启动回路设备包含启动电阻、旁路隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备。
(3)充分利用特高压大容量阀厅的宽度尺寸,将启动回路布置于换流变压器侧方,启动回路和换流变压器网侧套管通过软导线连接,启动回路和交流配电装置通过设备上方的跨线及引下线连接,每相启动回路设备和换流变压器组成一个换流变单元,每相换流变单元间设置防火墙,保证火灾防护距离。换流变区域布置方案见图7。
(4)启动回路设备采用“口”字形布置方案,即启动电阻和旁路隔离开关采用横向平行布置,并联联接;电流互感器、电压互感器及避雷器采用竖向平行布置,同时实现对并联导线的支撑。启动回路设备布置详见图8。
(5)特高压大容量柔性直流换流站单个阀厅宽度尺寸按80m考虑,换流变压器及其油坑宽度尺寸按10m/相考虑,启动回路宽度尺寸按15m/相考虑,因此设备区域宽度约为75m,考虑部分阀厅结构柱尺寸,设备区域布置和阀厅尺寸完全匹配,可最大程度的利用平面布置面积。
特高压柔性直流换流站换流变压器和启动回路区域的电气接线及布置方案与常规直流换流站和一般采用对称单极接线的柔性直流换流站存在一定差异,其具体特点如下所述。
1)启动回路可根据系统需要设置在换流变压器的网侧(即交流侧)或阀侧(即直流侧),针对特高压柔性直流换流站,两种方式皆具备条件,则需要根据现场实际布置情况和变压器型式确定。
2)启动回路设备包含启动电阻、并联旁路开关、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备。设备布置通常为单相一字型排列布置,启动电阻和并联旁路开关为并列平行布置。
3)针对特高压大容量柔性直流换流站,由于电压等级的提高,一般需采用换流变压器阀侧套管伸入阀厅的方案,可减少高压直流套管的数量,极大的节省投资费用。
4)针对特高压大容量柔性直流换流站,换流阀的尺寸和维护空间较常规直流换流阀和低电压柔性直流换流阀大大增加,因此阀厅的宽度尺寸较大,通常单个阀厅宽度为80m~100m。
5)因此,无论启动回路设置于网侧还是阀侧,其所需的长度方向尺寸一般为15m~20m,而宽度方向需与阀厅宽度尺寸相同,从而导致启动回路区域需要较大的占地面积,不利于换流站整体布局的优化。
本发明针对现有特高压柔性直流换流站系统需求,以及换流站启动回路的特点,提出一种满足安全性、经济性、节省占地面积的启动回路布置方案。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,应当理解,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围。特别指出,对于本领域技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,包括:
将穿墙套管的一端与换流变压器连接,另一端伸入阀厅内与桥臂单元连接;
将启动回路设备设置在所述换流变压器的网侧,将所述启动回路设备与所述换流变压器网侧套管连接,每相所述启动回路设备和所述换流变压器组成一个换流变单元。
2.如权利要求1所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述启动回路设备与所述换流变压器网侧套管通过软导线连接。
3.如权利要求1所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述启动回路设备和所述换流变压器上的交流配电装置通过设备上方的跨线及引下线连接。
4.如权利要求1所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述每相换流变单元间设置防火墙。
5.如权利要求1所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述启动回路设备包括启动电阻和旁路隔离开关;所述启动电阻和所述旁路隔离开关分别与所述换流变压器连接。
6.如权利要求5所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述启动电阻与所述旁路隔离开关并联连接。
7.如权利要求5所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述启动回路设备还包括电流互感器和电压互感器,所述电流互感器与所述启动回路连接,所述电压互感器的一端与所述启动回路连接,另一端与所述换流变压器连接。
8.如权利要求7所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述启动回路设备还包括避雷器,所述避雷器的一端与所述电压互感器连接,另一端与所述换流变压器连接。
9.如权利要求8所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述电流互感器、所述电压互感器及所述避雷器采用竖向平行布置。
10.如权利要求1所述的适用于特高压大容量柔性直流换流站启动回路的布置方法,其特征在于,所述阀厅的宽度为80m~100m;所述启动回路设备的长度为15m~20m。
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