CN115360742A - 一种大容量海上柔性直流换流站系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大容量海上柔性直流换流站系统，涉及海上换流站领域。该系统包括平台主建筑，平台主建筑的下层设有阀厅、网侧配电装置室和辅助功能房间，平台主建筑的上层设有直流场及桥臂电抗器室、联接变压器和阀侧配电装置室；网侧配电装置室、辅助电气房间呈上下层叠设置于阀厅的一侧，平台主建筑的下层还设有电缆井；直流场及桥臂电抗器室位于阀厅的上方，桥臂电抗器位于阀厅的直流极线侧；联接变压器设于平台主建筑的上层中部；平台主建筑的上层还设有电缆间，电缆间与电缆井连通形成“T”字型电缆通道；网侧配电装置室、联接变压器、阀侧配电装置室和阀厅之间依次导电连接有交流电缆，阀厅与直流场及桥臂电抗器室之间设有套管互连。

Description

一种大容量海上柔性直流换流站系统

技术领域

本发明涉及海上换流站技术领域，特别是涉及一种大容量海上柔性直流换流站系统。

背景技术

大容量海上换流站是指容量达到2000MW及以上、电压达到±500kV的海上换流站。由于容量大和电压高，站内的电气设备数量和设备距离随之增大，整个钢结构建筑的所有房间需重新设计布置。

如授权公告号为CN207559399U、授权公告日为2018.06.29的中国实用新型专利公开了一种用于海上风电场的固定式海上换流站，该海上换流站具有固定式钢结构平台，固定式钢结构平台具有四层，自下而上依次为：第一层，设置有作为电缆进出通道的电缆层；第二层，设置有交流设备区，该交流设备区具有运输通道，运输通道一端设置交流GIS室，运输通道两侧设有交流变压器、换流电抗器和厂用变压器，换流变压器、换流电抗器和厂用变压器从运输通道靠近交流GIS室端到另一端依次布置；第三层，设置有作为高压母线通道的母线廊道；第四层，设置有直流设备区和控制区；固定式钢结构平台的第一、二、三层之间设有竖向的电缆竖井。

现有技术中的用于海上风电场的固定式海上换流站将变压器和电抗器设计于下层，由于变压器和电抗器的重量大，难以从上方实施吊装检修作业；而且，上层阀厅的换流阀容易受邻近电气设备的干扰，各功能房间的布置形式不合理，各设备之间的电气连接复杂，整个平台尺寸大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大容量海上柔性直流换流站系统，以解决变压器和电抗器的重量大，难以从上方实施吊装检修作业；而且，上层阀厅的换流阀容易受邻近电气设备的干扰，各功能房间的布置形式不合理，各设备之间的电气连接复杂，整个平台尺寸大的问题。

本发明的大容量海上柔性直流换流站系统的技术方案为：

大容量海上柔性直流换流站系统包括平台主建筑，所述平台主建筑的下层设有阀厅、网侧配电装置室和辅助功能房间，所述平台主建筑的上层设有直流场及桥臂电抗器室、联接变压器和阀侧配电装置室；

所述网侧配电装置室、所述辅助电气房间呈上下层叠设置于所述阀厅的一侧，所述平台主建筑的下层还设有电缆井，所述电缆井的上端延伸至所述平台主建筑的上层；

所述直流场及桥臂电抗器室位于所述阀厅的上方，所述桥臂电抗器位于所述阀厅的直流极线侧；所述联接变压器设于所述平台主建筑的上层中部，所述阀侧配电装置室位于所述联接变压器远离所述直流场及桥臂电抗器室的一侧；

所述平台主建筑的上层还设有电缆间，所述电缆间位于所述联接变压器和所述阀侧配电装置室的下侧，且所述电缆间与所述电缆井连通形成“T”字型电缆通道；

所述网侧配电装置室、所述联接变压器、所述阀侧配电装置室和所述阀厅之间依次导电连接有交流电缆，所述阀厅与所述直流场及桥臂电抗器室之间设有套管互连。

进一步的，所述阀厅的内部设有换流阀，所述阀厅的上部设有第一套管，所述第一套管靠近于所述阀侧配电装置室布置，且所述第一套管贯穿至所述电缆间；所述第一套管的上端与所述阀侧配电装置室之间连接有交流电缆，所述第一套管的下端与所述换流阀之间连接有第一输电导体。

进一步的，所述阀厅的上部还设有第二套管，所述第二套管贯穿至所述直流场及桥臂电抗器室；所述第二套管的下端与所述换流阀之间连接有第二输电导体，所述第二套管的上端与直流场及桥臂电抗器之间连接有第三输电导体。

进一步的，所述直流场及桥臂电抗器室还导电连接有直流电缆，所述直流电缆沿所述直流场及桥臂电抗器室、所述电缆间和所述电缆井的延伸方向敷设布置。

进一步的，所述阀厅的内部下侧还设有换流阀控制室，且所述换流阀控制室位于远离所述网侧配电装置室的一侧。

进一步的，所述辅助功能房间包括继电器小室和交直流继电器室，所述继电器小室位于所述网侧配电装置室的正上方，所述交直流继电器室位于继电器小室的正上方。

进一步的，所述网侧配电装置室的上方还设有蓄电池室和空调机房，所述继电器小室、所述蓄电池室和所述空调机房沿所述阀厅的宽度方向依次布置。

进一步的，所述网侧配电装置室靠近所述阀厅的一侧设有第一走廊，所述继电器小室靠近所述阀厅的一侧设有第二走廊，所述交直流继电器室靠近所述阀厅的一侧设有第三走廊，所述第一走廊、所述第二走廊和所述第三走廊沿所述阀厅的宽度方向延伸布置。

进一步的，所述平台主建筑的底层还设有底层辅助房间，所述辅助房间包括海水淡化间、空调主机房、内冷水设备间和阀冷控制保护室。

进一步的，所述平台主建筑的上层还设有上层辅助房间，所述上层辅助房间布置于所述联接变压器和所述阀侧配电装置室的外侧，所述上层辅助房间包括10kV配电室、站用电室、空调机房、高压站用变室、柴油机室、备品间、消谐设备室和细水雾设备及泡沫储罐间。

有益效果：该大容量海上柔性直流换流站系统设计有平台主建筑、位于平台主建筑下层的阀厅、网侧配电装置室和辅助功能房间，以及位于平台主建筑上层的直流场及桥臂电抗器室、联接变压器和阀侧配电装置室，阀厅作为直流换流站的最大单位，将其设于平台主建筑的下层满足了空间布置需求，有利于平台结构的重心下沉。直流场及桥臂电抗器室位于阀厅的上方，联接变压器和桥臂电抗器的重量大，联接变压器设于平台主建筑的上层，方便起重船的吊装作业，满足了从上方实施吊装检修作业的要求。

其中，桥臂电抗器布置在换流阀的直流极线侧，不仅可以限制桥臂环流，还能替代限流电抗器，抑制直流极线侧的短路电流，从而取消了直流限流电抗器室，减小了平台尺寸；同时，桥臂电抗器所在房间与阀厅分开房间上下层布置，避免了电抗器漏磁影响换流阀的工作。电缆间与电缆井连通形成“T”字型电缆通道，经“T”字型电缆通道在网侧配电装置室、联接变压器、阀侧配电装置室和阀厅之间依次导电连接有交流电缆，阀厅与直流场及桥臂电抗器室之间设有套管互连，内部房间的布局依照就近布线原则设计，既保证了电气连接的顺畅性，减小了连接导体的长度，节省了投资成本。

附图说明

图1为本发明的大容量海上柔性直流换流站系统的具体实施例中大容量海上柔性直流换流站系统的截面示意图；

图2为本发明的大容量海上柔性直流换流站系统的具体实施例中内部房间的分布示意图；

图3为图2中A－A处的平面示意图；

图4为图2中B－B处的平面示意图；

图5为图2中C－C处的平面示意图；

图6为图2中D－D处的平面示意图；

图7为图2中E－E处的平面示意图；

图8为图2中F－F处的平面示意图。

图中：1、阀厅；10、换流阀；11、第一套管；12、第二套管；13、换流阀控制室；

2、网侧配电装置室；20、第一走廊；21、继电器小室；22、交直流继电器室；23、蓄电池室；24、空调机房；

3、直流场及桥臂电抗器室；4、联接变压器；5、阀侧配电装置室；51、10kV配电室；52、站用电室；53、高压站用变室；54、柴油机室；55－备品间；56、消谐设备室；57、细水雾设备及泡沫储罐间；

60、交流电缆；61、电缆井；62、电缆间；63、直流电缆；64、变压器集油罐间；71、海水淡化间；72、空调主机房；73、内冷水设备间；74、阀冷控制保护室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的大容量海上柔性直流换流站系统的具体实施例1，如图1至图8所示，大容量海上柔性直流换流站系统包括平台主建筑，平台主建筑的下层设有阀厅1、网侧配电装置室2和辅助功能房间，平台主建筑的上层设有直流场及桥臂电抗器室3、联接变压器4和阀侧配电装置室5；网侧配电装置室2、辅助电气房间呈上下层叠设置于阀厅1的一侧，平台主建筑的下层还设有电缆井61，电缆井61的上端延伸至平台主建筑的上层。

直流场及桥臂电抗器室3位于阀厅1的上方，桥臂电抗器位于阀厅1的直流极线侧；联接变压器4设于平台主建筑的上层中部，阀侧配电装置室5位于联接变压器4远离直流场及桥臂电抗器室3的一侧；平台主建筑的上层还设有电缆间62，电缆间62位于联接变压器4和阀侧配电装置室5的下侧，且电缆间62与电缆井61连通形成“T”字型电缆通道；网侧配电装置室2、联接变压器4、阀侧配电装置室5和阀厅1之间依次导电连接有交流电缆60，阀厅1与直流场及桥臂电抗器室3之间设有套管互连。

该大容量海上柔性直流换流站系统设计有平台主建筑、位于平台主建筑下层的阀厅1、网侧配电装置室2和辅助功能房间，以及位于平台主建筑上层的直流场及桥臂电抗器室3、联接变压器4和阀侧配电装置室5，阀厅1作为直流换流站的最大单位，将其设于平台主建筑的下层满足了空间布置需求，有利于平台结构的重心下沉。直流场及桥臂电抗器室3位于阀厅1的上方，联接变压器4和桥臂电抗器的重量大，联接变压器4设于平台主建筑的上层，方便起重船的吊装作业，满足了从上方实施吊装检修作业的要求。

其中，桥臂电抗器布置在换流阀的直流极线侧，不仅可以限制桥臂环流，还能替代限流电抗器，抑制直流极线侧的短路电流，从而取消了直流限流电抗器室，减小了平台尺寸；同时，桥臂电抗器所在房间与阀厅1分开房间上下层布置，避免了电抗器漏磁影响换流阀的工作。电缆间62与电缆井61连通形成“T”字型电缆通道，经“T”字型电缆通道在网侧配电装置室2、联接变压器4、阀侧配电装置室5和阀厅1之间依次导电连接有交流电缆60，阀厅1与直流场及桥臂电抗器室3之间设有套管互连，内部房间的布局依照就近布线原则设计，既保证了电气连接的顺畅性，减小了连接导体的长度，节省了投资成本。

在本实施例中，阀厅1的内部设有换流阀10，阀厅1的上部设有第一套管11，第一套管11靠近于阀侧配电装置室5布置，且第一套管11贯穿至电缆间62；第一套管11的上端与阀侧配电装置室5之间连接有交流电缆60，第一套管11的下端与换流阀10之间连接有第一输电导体。具体的，阀侧配电装置室5为550kV GIS室，阀侧配电装置室5与阀厅1之间先采用交流电缆60沿电缆间62敷设至阀厅1的上方，再转换为第一套管11向下连接至阀厅1内。

阀厅1的上部还设有第二套管12，第二套管12贯穿至直流场及桥臂电抗器室3；第二套管12的下端与换流阀10之间连接有第二输电导体，第二套管12的上端与直流场及桥臂电抗器3之间连接有第三输电导体。直流场及桥臂电抗器室3位于阀厅1的上方，阀厅1与直流场及桥臂电抗器室3之间通过第二套管12互连，电气连接更为顺畅，便于后期检修维护作用。而且，直流场及桥臂电抗器室3还导电连接有直流电缆63，直流电缆63沿直流场及桥臂电抗器室3、电缆间62和电缆井61敷设，最终至J型管引出。

作为进一步的优选方案，阀厅1的内部下侧还设有换流阀控制室13，且换流阀控制室13位于远离网侧配电装置室2的一侧。辅助功能房间包括继电器小室21和交直流继电器室22，继电器小室21位于网侧配电装置室2的正上方，交直流继电器室22位于继电器小室21的正上方。即网侧配电装置室2、继电器小室21和交直流继电器室22自下而上层叠设置于阀厅1的一侧，网侧配电装置室2的上方还设有蓄电池室23和空调机房24，继电器小室21、蓄电池室23和空调机房24沿阀厅1的宽度方向依次布置，充分地利用了平台主建筑的下层位于阀厅1以外的空间。

在本实施例中，网侧配电装置室2靠近阀厅1的一侧设有第一走廊20，继电器小室21靠近阀厅1的一侧设有第二走廊，交直流继电器室22靠近阀厅1的一侧设有第三走廊，第一走廊20、第二走廊和第三走廊沿阀厅1的宽度方向延伸布置。如图3所示，第一走廊20介于网侧配电装置室2与阀厅1之间，如图4所示，第二走廊介于继电器小室21、蓄电池室23、空调机房24与阀厅1之间，如图5所示，第三走廊介于交直流继电器室22、蓄电池室23、空调机房24与阀厅1之间，便于工作人员在各层实施检修维护作业。

另外，平台主建筑的底层还设有底层辅助房间，底层辅助房间包括海水淡化间71、空调主机房72、内冷水设备间73和阀冷控制保护室74。平台主建筑的上层还设有上层辅助房间，上层辅助房间布置于联接变压器4和阀侧配电装置室5的外侧，上层辅助房间包括10kV配电室51、站用电室52、空调机房24、高压站用变室43、柴油机室54、备品间55、消谐设备室56和细水雾设备及泡沫储罐间57，柴油机室54用于事故状态下的应急电源接入，消谐设备室56用于抑制交流系统的高频谐振。为了方便运维和人员通行，换流站平台内部设有一部客货两用电梯。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，包括平台主建筑，所述平台主建筑的下层设有阀厅、网侧配电装置室和辅助功能房间，所述平台主建筑的上层设有直流场及桥臂电抗器室、联接变压器和阀侧配电装置室；

所述网侧配电装置室、所述辅助电气房间呈上下层叠设置于所述阀厅的一侧，所述平台主建筑的下层还设有电缆井，所述电缆井的上端延伸至所述平台主建筑的上层；

所述直流场及桥臂电抗器室位于所述阀厅的上方，所述桥臂电抗器位于所述阀厅的直流极线侧；所述联接变压器设于所述平台主建筑的上层中部，所述阀侧配电装置室位于所述联接变压器远离所述直流场及桥臂电抗器室的一侧；

所述平台主建筑的上层还设有电缆间，所述电缆间位于所述联接变压器和所述阀侧配电装置室的下侧，且所述电缆间与所述电缆井连通形成“T”字型电缆通道；

所述网侧配电装置室、所述联接变压器、所述阀侧配电装置室和所述阀厅之间依次导电连接有交流电缆，所述阀厅与所述直流场及桥臂电抗器室之间设有套管互连。

2.根据权利要求1所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述阀厅的内部设有换流阀，所述阀厅的上部设有第一套管，所述第一套管靠近于所述阀侧配电装置室布置，且所述第一套管贯穿至所述电缆间；所述第一套管的上端与所述阀侧配电装置室之间连接有交流电缆，所述第一套管的下端与所述换流阀之间连接有第一输电导体。

3.根据权利要求2所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述阀厅的上部还设有第二套管，所述第二套管贯穿至所述直流场及桥臂电抗器室；所述第二套管的下端与所述换流阀之间连接有第二输电导体，所述第二套管的上端与直流场及桥臂电抗器之间连接有第三输电导体。

4.根据权利要求3所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述直流场及桥臂电抗器室还导电连接有直流电缆，所述直流电缆沿所述直流场及桥臂电抗器室、所述电缆间和所述电缆井的延伸方向敷设布置。

5.根据权利要求1所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述阀厅的内部下侧还设有换流阀控制室，且所述换流阀控制室位于远离所述网侧配电装置室的一侧。

6.根据权利要求1所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述辅助功能房间包括继电器小室和交直流继电器室，所述继电器小室位于所述网侧配电装置室的正上方，所述交直流继电器室位于继电器小室的正上方。

7.根据权利要求6所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述网侧配电装置室的上方还设有蓄电池室和空调机房，所述继电器小室、所述蓄电池室和所述空调机房沿所述阀厅的宽度方向依次布置。

8.根据权利要求7所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述网侧配电装置室靠近所述阀厅的一侧设有第一走廊，所述继电器小室靠近所述阀厅的一侧设有第二走廊，所述交直流继电器室靠近所述阀厅的一侧设有第三走廊，所述第一走廊、所述第二走廊和所述第三走廊沿所述阀厅的宽度方向延伸布置。

9.根据权利要求1所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述平台主建筑的底层还设有底层辅助房间，所述辅助房间包括海水淡化间、空调主机房、内冷水设备间和阀冷控制保护室。

10.根据权利要求1所述的大容量海上柔性直流换流站系统，其特征是，所述平台主建筑的上层还设有上层辅助房间，所述上层辅助房间布置于所述联接变压器和所述阀侧配电装置室的外侧，所述上层辅助房间包括10kV配电室、站用电室、空调机房、高压站用变室、柴油机室、备品间、消谐设备室和细水雾设备及泡沫储罐间。

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