CN112952796A - 海上柔性直流换流站站用电系统接线及其运行方法 - Google Patents

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杨金根
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Abstract

本发明涉及海上风电柔性直流输电工程技术领域，公开了一种海上柔性直流换流站站用电系统接线，包括两回10kV站用电源进线、两个10kV工作段、两个400V负荷中心和一个400V备用电源，10kV工作段与10kV站用电源进线连接，10kV工作段设有两个出线，出线连有10/0.4kV干式变压器的高压侧，400V负荷中心设有两个母线，10/0.4kV干式变压器的低压通过进线断路器与母线连接，母线质检通过联络断路器连接，400V备用电源设有备用电源出线，备用电源出线通过联络断路器与母线连接。本发明还公开了海上柔性直流换流站站用电系统接线的运行方法。本发明海上柔性直流换流站站用电系统接线及其运行方法，保证了海上柔性直流换流站正常运行、系统启动、停运检修等情况下站用电系统的可靠性。

Description

海上柔性直流换流站站用电系统接线及其运行方法
技术领域
本发明涉及海上风电柔性直流输电工程技术领域，具体涉及一种海上柔性直流换流站站用电系统接线及其运行方法。
背景技术
柔性直流输电技术是大容量、远距离海上风电送出的主要技术手段，海上柔性直流换流站是海上风电柔性直流输电工程的重要设施。目前，我国对海上柔性直流换流站研发和设计经验尚不成熟，特别是较少针对海上柔性直流换流站的站用电系统设计开展相关的研究工作。
通常情况下，陆上柔性直流换流站设置三回电源，为提高站用电源的可靠性，考虑至少从站外引接一路电源。和陆上柔性直流换流站不同的是，海上柔性直流换流站离岸距离通常超过60km，设置专用的外引电源较为困难，通常采用柴油发电机组作为站内备用电源，用于海上柔性直流换流站停运检修时站用负荷的供电。
海上升压站通常采用柴油发电机组作为应急电源，在应急工况下，用于站内应急负荷的供电。和海上升压站不同的是，在海上柔性直流输电系统正常启动过程中，需要为海上柔性直流换流站的换流阀提供适宜的环境条件，确保换流阀及其周围环境的温、湿度要求。在海上柔性直流输电系统正常启动过程中，海上柔性直流换流站的站用电负荷既有站内应急负荷，又有为确保海上柔性直流输电系统正常启动的暖通空调系统、水冷却系统、控制保护等大量的站用负荷。
综上所述，在无外引电源，且采用柴油发电机组作为备用电源的情况下，为提高海上柔性直流换流站正常运行、系统启动、停运检修等情况下站用电系统的可靠性，设计可靠性高、经济合理的海上柔性直流换流站的站用电系统，是海上柔性直流换流站站用电系统设计亟需解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种海上柔性直流换流站站用电系统接线及其运行方法，保证了海上柔性直流换流站正常运行、系统启动、停运检修等情况下站用电系统的可靠性。
为实现上述目的，本发明所涉及的海上柔性直流换流站站用电系统接线，包括第一回10kV站用电源进线、第二回10kV站用电源进线、第一10kV工作段、第二10kV工作段、第一400V负荷中心、第二400V负荷中心和400V备用电源，所述第一10kV工作段与所述第一回10kV站用电源进线连接，所述第二10kV工作段与所述第二回10kV站用电源进线连接，所述第一10kV工作段设有第一出线和第三出线，所述第二10kV工作段设有第二出线和第四出线，所述第一出线连有第一10/0.4kV干式变压器的高压侧，所述第二出线连有第二10/0.4kV干式变压器的高压侧，所述第三出线连有第三10/0.4kV干式变压器的高压侧，所述第四出线连有第四10/0.4kV干式变压器的高压侧，第一400V负荷中心设有第一母线和第二母线，第二400V负荷中心设有第三母线和第四母线，所述第一10/0.4kV干式变压器的低压侧通过第一进线断路器与所述第一母线连接，所述第二10/0.4kV干式变压器的低压侧通过第二进线断路器与所述第二母线连接，所述第三10/0.4kV干式变压器的低压侧通过第三进线断路器与所述第三母线连接，所述第四10/0.4kV干式变压器的低压侧通过第四进线断路器与所述第四母线连接，所述第一母线通过一二联络断路器与所述第二母线连接，所述第二母线通过二三联络断路器与所述第三母线连接，所述第三母线通过三四联络断路器与所述第四母线连接，所述400V备用电源设有第一备用电源出线和第二备用电源出线，所述第一备用电源出线通过一备联络断路器与所述第一母线连接，所述第二备用电源出线通过二备联络断路器与所述第二母线连接，所述400V备用电源包括第一柴油发电机组和第二柴油发电机组，所述第一柴油发电机组和第二柴油发电机组采用H型接线方式连接，所述第一柴油发电机组设有第一出口断路器，所述第二柴油发电机组设有第二出口断路器，所述第一柴油发电机组和第二柴油发电机组之间设有备用电源联络断路器，所述第一回10kV站用电源进线和第二回10kV站用电源进线从高压站用变或联接变压器的第三绕组10kV侧引接。
优选地，所述第一10/0.4kV干式变压器、第二10/0.4kV干式变压器、第三10/0.4kV干式变压器、和第四10/0.4kV干式变压器均采用DYn11接线型式。
一种所述海上柔性直流换流站站用电系统接线的运行方法，包括如下工况：
A)正常运行时：所述第一进线断路器、第二进线断路器、第三进线断路器和第四进线断路器合闸，所述一二联络断路器、二三联络断路器、三四联络断路器、一备联络断路器和二备联络断路器分闸，所述400V备用电源不启动；
B)任意一台10/0.4kV干式变压器失去电源，其他三台10/0.4kV干式变压器正常：失去电源的10/0.4kV干式变压器对应的负荷中心上两条母线之间的联络断路器合闸，失去电源的10/0.4kV干式变压器出线上的联络断路器分闸，所述400V备用电源不启动；
C)两台10/0.4kV干式变压器失去电源：
C1)不同负荷中心的两台10/0.4kV干式变压器失去电源：失去电源的10/0.4kV干式变压器对应的负荷中心上两条母线之间的联络断路器合闸，失去电源的10/0.4kV干式变压器出线上的联络断路器分闸，所述400V备用电源不启动；
C2)同一负荷中心的两台10/0.4kV干式变压器失去电源：两回10kV站用电源进线退出运行，所述400V备用电源启动，所述第一进线断路器、第二进线断路器、第三进线断路器和第四进线断路器分闸，所述一二联络断路器、二三联络断路器和三四联络断路器合闸，一备联络断路器或二备联络断路器合闸；
D)任意3台10/0.4kV干式变压器失去电源或4台10/0.4kV干式变压器失去电源：两回10kV站用电源进线退出运行，所述400V备用电源启动，所述第一进线断路器、第二进线断路器、第三进线断路器和第四进线断路器分闸，所述一二联络断路器、二三联络断路器和三四联络断路器合闸，一备联络断路器或二备联络断路器合闸。
优选地，全站负荷按区域、功能均匀接入第一400V负荷中心和第二400V负荷中心。
优选地，火灾消防系统、应急照明、事故通风、消防广播系统及紧急状态下需要的通信设备、逃生设备和导航设备的站用电负荷接入所述第一400V负荷中心。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：保证了海上柔性直流换流站正常运行、系统启动、停运检修等情况下站用电系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明海上柔性直流换流站站用电系统接线的电气示意图。
图中各部件标号如下：
第一回10kV站用电源进线1、第二回10kV站用电源进线2、第一10kV工作段3、第二10kV工作段4、400V备用电源5、第一出线31、第二出线32、第三出线33、第四出线34、第一进线断路器41、第二进线断路器42、第三进线断路器43、第四进线断路器44、第一备用电源出线51、第二备用电源出线52、第一柴油发电机组53、第二柴油发电机组54、第一10/0.4kV干式变压器61、第二10/0.4kV干式变压器62、第三10/0.4kV干式变压器63、第四10/0.4kV干式变压器64、第一母线71、第二母线72、第三母线73、第四母线74、一备联络断路器511、二备联络断路器521、第一出口断路器531、第二出口断路器541、电源联络断路器551、一二联络断路器712、二三联络断路器723、三四联络断路器734。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明海上柔性直流换流站站用电系统接线，包括第一回10kV站用电源进线1、第二回10kV站用电源进线2、第一10kV工作段3、第二10kV工作段4、第一400V负荷中心、第二400V负荷中心和400V备用电源5，第一10kV工作段3与第一回10kV站用电源1进线连接，第二10kV工作段4与第二回10kV站用电源进线2连接，第一10kV工作段3设有第一出线31和第三出线33，第二10kV工作段4设有第二出线32和第四出线34，第一出线31连有第一10/0.4kV干式变压器61的高压侧，第二出线32连有第二10/0.4kV干式变压器62的高压侧，第三出线33连有第三10/0.4kV干式变压器63的高压侧，第四出线34连有第四10/0.4kV干式变压器64的高压侧，第一400V负荷中心设有第一母线71和第二母线72，第二400V负荷中心设有第三母线73和第四母线74，第一10/0.4kV干式变压器61的低压侧通过第一进线断路器41与第一母线71连接，第二10/0.4kV干式变压器62的低压侧通过第二进线断路器42与第二母线72连接，第三10/0.4kV干式变压器63的低压侧通过第三进线断路器43与第三母线73连接，第四10/0.4kV干式变压器64的低压侧通过第四进线断路器44与第四母线74连接，第一母线71通过一二联络断路器712与第二母线72连接，第二母线72通过二三联络断路器723与第三母线73连接，第三母线73通过三四联络断路器734与第四母线74连接，400V备用电源5设有第一备用电源出线51和第二备用电源出线52，第一备用电源出线51通过一备联络断路器511与第一母线71连接，第二备用电源出线52通过二备联络断路器521与第二母线72连接。
其中，400V备用电源5包括第一柴油发电机组53和第二柴油发电机组54，第一柴油发电机组53和第二柴油发电机组54采用H型接线方式连接，第一柴油发电机组53设有第一出口断路器531，第二柴油发电机组54设有第二出口断路器541，第一柴油发电机组53和第二柴油发电机组54之间设有备用电源联络断路器551。
通过第一柴油发电机组53和第二柴油发电机组54，提高了海上柔性直流换流站备用电源的可靠性，用于系统启动过程和长时间停电检修工况的站用负荷供电。柴油发电机组可在负载低于基本功率(PRP)的70％的情况下单台机组长时间运行，可在负载大于基本功率(PRP)的70％的情况下单台机组运行(非长时间)，也可在负载大于基本功率(PRP)的70％的情况下选择两台机组并机运行(长时间运行)。
本实施例中，第一回10kV站用电源进线1和第二回10kV站用电源进线2从高压站用变或联接变压器的第三绕组10kV侧引接，
本实施例中，第一10/0.4kV干式变压器61、第二10/0.4kV干式变压器62、第三10/0.4kV干式变压器63、和第四10/0.4kV干式变压器64均采用DYn11接线型式。
本实施例中，由于海上柔性直流换流站对室内环境要求较高、设备发热量大，通常站用电负荷较大，设置第一400V负荷中心和第二400V负荷中心两个400V负荷中心，对全站的站用负荷供电。且通过每个400V负荷中心的两段母线，互为备用。
本实施例海上柔性直流换流站站用电系统接线运行时，包括如下工况：
A)正常运行时：第一进线断路器41、第二进线断路器42、第三进线断路器43和第四进线断路器44合闸，一二联络断路器712、二三联络断路器723、三四联络断路器734、一备联络断路器511和二备联络断路器521分闸，400V备用电源5不启动；
B)任意一台10/0.4kV干式变压器失去电源，其他三台10/0.4kV干式变压器正常：失去电源的10/0.4kV干式变压器对应的负荷中心上两条母线之间的联络断路器合闸，失去电源的10/0.4kV干式变压器出线上的联络断路器分闸，400V备用电源5不启动；
例如，第二10/0.4kV干式变压器62失电，其它10/0.4kV干式变压器运行正常。则一二联络断路器712合闸，第二进线断路器42分闸，由第一10/0.4kV干式变压器61带第一400V负荷中心的所有负荷运行，400V备用电源5不启动；
C)两台10/0.4kV干式变压器失去电源：
C1)不同负荷中心的两台10/0.4kV干式变压器失去电源：失去电源的10/0.4kV干式变压器对应的负荷中心上两条母线之间的联络断路器合闸，失去电源的10/0.4kV干式变压器出线上的联络断路器分闸，400V备用电源4不启动；
例如，第一10/0.4kV干式变压器61和第三10/0.4kV干式变压器63失电，第二10/0.4kV干式变压器62和第四10/0.4kV干式变压器64运行正常。则一二联络断路器712合闸，第一进线断路器41分闸，二三联络断路器723合闸，第三进线断路器43分闸，由第二10/0.4kV干式变压器62带第一400V负荷中心的所有负荷运行，由第四10/0.4kV干式变压器64带第二400V负荷中心的所有负荷运行，400V备用电源4不启动；
C2)同一负荷中心的两台10/0.4kV干式变压器失去电源：两回10kV站用电源进线退出运行，400V备用电源5启动，第一进线断路器41、第二进线断路器42、第三进线断路器43和第四进线断路器44分闸，一二联络断路器712、二三联络断路器723和三四联络断路器734合闸，一备联络断路器511或二备联络断路器521合闸；
例如，若第一10/0.4kV干式变压器61和第二10/0.4kV干式变压器62失电，第一400V负荷中心整体失电，第二400V负荷中心正常，由于第二400V负荷中心不能带全站站用电负荷运行，则第一进线断路器41、第二进线断路器42、第三进线断路器43和第四进线断路器44分闸分闸，一二联络断路器712、二三联络断路器723、三四联络断路器734合闸，第一400V负荷中心的第一母线71、第二母线72和第二400V负荷中心的第三母线73、第四母线74连接成一个整体，400V备用电源5启动，并通过一备联络断路器511或二备联络断路器521合闸接入400V站用电系统，全站进入备用电源运行状态。
D)任意3台10/0.4kV干式变压器失去电源或4台10/0.4kV干式变压器失去电源：两回10kV站用电源进线退出运行，400V备用电源5启动，第一进线断路器41、第二进线断路器42、第三进线断路器43和第四进线断路器44分闸，一二联络断路器712、二三联络断路器723和三四联络断路器734合闸，一备联络断路器511或二备联络断路器521合闸。
另外，本实施例运行时，全站负荷按区域、功能均匀接入第一400V负荷中心和第二400V负荷中心。其中，火灾消防系统、应急照明、事故通风、消防广播系统及紧急状态下需要的通信设备、逃生设备和导航设备的站用电负荷接入第一400V负荷中心。
本发明海上柔性直流换流站站用电系统接线及其运行方法，保证了海上柔性直流换流站正常运行、系统启动、停运检修等情况下站用电系统的可靠性。

Claims (5)

1.一种海上柔性直流换流站站用电系统接线，其特征在于：包括第一回10kV站用电源进线(1)、第二回10kV站用电源进线(2)、第一10kV工作段(3)、第二10kV工作段(4)、第一400V负荷中心、第二400V负荷中心和400V备用电源(5)，所述第一10kV工作段(3)与所述第一回10kV站用电源(1)进线连接，所述第二10kV工作段(4)与所述第二回10kV站用电源进线(2)连接，所述第一10kV工作段(3)设有第一出线(31)和第三出线(33)，所述第二10kV工作段(4)设有第二出线(32)和第四出线(34)，
所述第一出线(31)连有第一10/0.4kV干式变压器(61)的高压侧，所述第二出线(32)连有第二10/0.4kV干式变压器(62)的高压侧，所述第三出线(33)连有第三10/0.4kV干式变压器(63)的高压侧，所述第四出线(34)连有第四10/0.4kV干式变压器(64)的高压侧，第一400V负荷中心设有第一母线(71)和第二母线(72)，第二400V负荷中心设有第三母线(73)和第四母线(74)，所述第一10/0.4kV干式变压器(61)的低压侧通过第一进线断路器(41)与所述第一母线(71)连接，所述第二10/0.4kV干式变压器(62)的低压侧通过第二进线断路器(42)与所述第二母线(72)连接，所述第三10/0.4kV干式变压器(63)的低压侧通过第三进线断路器(43)与所述第三母线(73)连接，所述第四10/0.4kV干式变压器(64)的低压侧通过第四进线断路器(44)与所述第四母线(74)连接，所述第一母线(71)通过一二联络断路器(712)与所述第二母线(72)连接，所述第二母线(72)通过二三联络断路器(723)与所述第三母线(73)连接，所述第三母线(73)通过三四联络断路器(734)与所述第四母线(74)连接，所述400V备用电源(5)设有第一备用电源出线(51)和第二备用电源出线(52)，所述第一备用电源出线(51)通过一备联络断路器(511)与所述第一母线(71)连接，所述第二备用电源出线(52)通过二备联络断路器(521)与所述第二母线(72)连接，所述400V备用电源(5)包括第一柴油发电机组(53)和第二柴油发电机组(54)，所述第一柴油发电机组(53)和第二柴油发电机组(54)采用H型接线方式连接，所述第一柴油发电机组(53)设有第一出口断路器(531)，所述第二柴油发电机组(54)设有第二出口断路器(541)，所述第一柴油发电机组(53)和第二柴油发电机组(54)之间设有备用电源联络断路器(551)，所述第一回10kV站用电源进线(1)和第二回10kV站用电源进线(2)均从高压站用变或联接变压器的第三绕组10kV侧引接。
2.根据权利要求1所述海上柔性直流换流站站用电系统接线，其特征在于：所述第一10/0.4kV干式变压器(61)、第二10/0.4kV干式变压器(62)、第三10/0.4kV干式变压器(63)、和第四10/0.4kV干式变压器(64)均采用DYn11接线型式。
3.一种如权利要求1或2所述海上柔性直流换流站站用电系统接线的运行方法，其特征在于：包括如下工况：
A)正常运行时：所述第一进线断路器(41)、第二进线断路器(42)、第三进线断路器(43)和第四进线断路器(44)合闸，所述一二联络断路器(712)、二三联络断路器(723)、三四联络断路器(734)、一备联络断路器(511)和二备联络断路器(521)分闸，所述400V备用电源(5)不启动；
B)任意一台10/0.4kV干式变压器失去电源，其他三台10/0.4kV干式变压器正常：失去电源的10/0.4kV干式变压器对应的负荷中心上两条母线之间的联络断路器合闸，失去电源的10/0.4kV干式变压器出线上的联络断路器分闸，所述400V备用电源(5)不启动；
C)两台10/0.4kV干式变压器失去电源：
C1)不同负荷中心的两台10/0.4kV干式变压器失去电源：失去电源的10/0.4kV干式变压器对应的负荷中心上两条母线之间的联络断路器合闸，失去电源的10/0.4kV干式变压器出线上的联络断路器分闸，所述400V备用电源(4)不启动；
C2)同一负荷中心的两台10/0.4kV干式变压器失去电源：两回10kV站用电源进线退出运行，所述400V备用电源(5)启动，所述第一进线断路器(41)、第二进线断路器(42)、第三进线断路器(43)和第四进线断路器(44)分闸，所述一二联络断路器(712)、二三联络断路器(723)和三四联络断路器(734)合闸，一备联络断路器(511)或二备联络断路器(521)合闸；
D)任意3台10/0.4kV干式变压器失去电源或4台10/0.4kV干式变压器失去电源：两回10kV站用电源进线退出运行，所述400V备用电源(5)启动，所述第一进线断路器(41)、第二进线断路器(42)、第三进线断路器(43)和第四进线断路器(44)分闸，所述一二联络断路器(712)、二三联络断路器(723)和三四联络断路器(734)合闸，一备联络断路器(511)或二备联络断路器(521)合闸。
4.根据权利要求3所述海上柔性直流换流站站用电系统接线的运行方法，其特征在于：全站负荷按区域、功能均匀接入第一400V负荷中心和第二400V负荷中心。
5.根据权利要求3所述海上柔性直流换流站站用电系统接线的运行方法，其特征在于：火灾消防系统、应急照明、事故通风、消防广播系统及紧急状态下需要的通信设备、逃生设备和导航设备的站用电负荷接入所述第一400V负荷中心。
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