CN118017581B - 一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站，包括多层换流平台、以及都布置在多层换流平台内的第一电缆层、第二电缆层、第一交流配电装置室、第二交流配电装置室、联接变室、正极阀厅、负极阀厅、正极直流场和负极直流场，正极阀厅和负极阀厅内都设有IGCT换流阀；正极阀厅和负极阀厅垂直正对叠设；正极直流场和负极直流场垂直正对叠设，正极直流场紧邻正极阀厅布置，负极直流场紧邻负极阀厅布置。本申请基于IGCT换流阀的小型化特点，能实现阀厅和直流场同层布置、阀厅的正负极垂直叠放、以及直流场的正负极垂直叠放，充分利用高度空间实现海上柔性直流换流站的紧凑化布置，大幅缩减海上柔性直流换流站的平面尺寸，优化总体造价。

Description

一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站

技术领域

本发明涉及海上风电及直流输电技术领域，特别是涉及一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站。

背景技术

海上风能资源是清洁的可再生能源的重要组成部分，其利用小时数高、适宜规模化开发，全球累计装机容量已达64.31GW。从全球海上风电项目开发趋势看，未来海上风电资源正向深远海迈进。然而，海上风电深远海的发展趋势也意味着海上风电建设成本的增加。因此，海上风电的紧凑化、轻量化方案需求越发紧迫。

基于设备制造能力，目前国内外采用直流输电方式的海上风电项目，均采用4.5kV的IGBT电力电子器件。通常，提高功率器件的电压和容量，可以减少器件的串联数量，从而缩减装备体积和成本。目前，根据国内现有设备制造水平和技术方案，海上柔性直流换流站中阀厅占据了整个换流平台平面尺寸的75%左右，则阀厅是影响换流站平台尺寸的关键性因素。因此，采用大功率高耐压的功率器件是降低海上风电平台建设成本最直接要有效的手段之一。

另外，现有海上柔性直流换流站中，阀厅和直流场都为平面叠放布置结构，即阀厅和直流场前后布置或左右布置，并且，正极阀厅和负极阀厅前后布置或左右布置，正极直流场和负极直流场前后布置或左右布置，比如：申请公布号为CN 116231474 A的中国发明专利申请所公开的一种海上换流站。如此，致使海上换流站的长度尺寸和宽度尺寸非常大，即海上换流站的平面尺寸非常大，既增加海上平台导管架工程量，又不方便运输。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站，大幅缩减海上柔性直流换流站的平面尺寸。

为实现上述目的，本发明提供一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站，包括多层换流平台、以及都布置在所述多层换流平台内的第一电缆层、第二电缆层、第一交流配电装置室、第二交流配电装置室、联接变室、正极阀厅、负极阀厅、正极直流场和负极直流场，所述第一交流配电装置室内设有第一交流GIS，所述第二交流配电装置室内设有第二交流GIS，所述联接变室内设有联接变压器，所述正极阀厅和负极阀厅内都设有交流侧配电装置、IGCT换流阀和直流侧配电装置，所述正极直流场和负极直流场内都设有桥臂电抗器和直流电缆；

所述第一电缆层布置在多层换流平台的一层，所述第一电缆层内敷设有集电海缆和直流海缆；所述第二电缆层内敷设有连接电缆；

所述正极阀厅和负极阀厅垂直正对叠设、并布置在多层换流平台的中间区域，所述正极阀厅或负极阀厅从多层换流平台的二层向上布置；

所述正极直流场和负极直流场垂直正对叠设、并布置在多层换流平台的第一边侧区域，所述正极直流场紧邻正极阀厅布置，所述负极直流场紧邻负极阀厅布置；

所述第二电缆层、第一交流配电装置室、第二交流配电装置室和联接变室都布置在多层换流平台的第二边侧区域，所述多层换流平台的第一边侧区域和第二边侧区域分布在中间区域的两侧；所述第一交流配电装置室从多层换流平台的二层向上布置、并有一部分布置在第一电缆层的正上方侧，所述第一交流配电装置室、第二电缆层和第二交流配电装置室从下至上布置，所述联接变室紧邻布置在第二交流配电装置室的同一层；

所述集电海缆、第一交流GIS、连接电缆、联接变压器、第二交流GIS、交流侧配电装置、IGCT换流阀、直流侧配电装置、桥臂电抗器、直流电缆和直流海缆依次电气连接。

进一步地，所述第一交流配电装置室为66kV交流配电装置室，所述第一交流GIS为66kV交流GIS；所述第二交流配电装置室为330kV交流配电装置室，所述第二交流GIS为330kV交流GIS；所述IGCT换流阀为6.5kV的IGCT换流阀。

进一步地，所述多层换流平台为六层结构；所述正极阀厅和正极直流场并排布置在多层换流平台的二层至四层，所述负极阀厅和负极直流场并排布置在多层换流平台的五层和六层，所述第一交流配电装置室布置在多层换流平台的二层和三层，所述第二电缆层布置在多层换流平台的五层，所述第二交流配电装置室和联接变室布置在多层换流平台的六层。

进一步地，所述多层换流平台的一层布置有第一辅助生产区，所述第一辅助生产区内设有海水处理及内冷水设备间、消防设备间、空调机房、空调设备间、以及柴发油罐室；所述多层换流平台的一层在第一电缆层和第一辅助生产区之间、以及在第一辅助生产区内设有内走廊。

进一步地，所述多层换流平台的二层和三层布置有紧挨第一交流配电装置室的第二辅助生产区，所述第二辅助生产区包括紧挨布置在多层换流平台二层的下层继电器室和下层蓄电池室、以及布置在多层换流平台三层的中层继电器室。

进一步地，所述多层换流平台的四层布置有第三辅助生产区，所述第三辅助生产区包括66kV站用变室、10kV配电装置室、站用电室及风机房；

所述多层换流平台的五层布置有第四辅助生产区，所述第二电缆层有两个、并分别靠多层换流平台的边侧布置，所述第四辅助生产区布置在两个第二电缆层之间，所述第四辅助生产区包括上层蓄电池室和上层继电器室。

进一步地，所述多层换流平台的顶面上布置有柴发室和吊机，所述柴发室内设有柴油发电机。

进一步地，所述紧凑化布置的海上柔性直流换流站还包括交流电缆井，所述交流电缆井固定悬挂在多层换流平台的二层至五层的外部，所述连接电缆从第一交流GIS引出后进入交流电缆井内，所述连接电缆经交流电缆井上引至多层换流平台的五层后，再穿墙进入五层的第二电缆层，再穿过多层换流平台的六层甲板后与六层的联接变压器电气连接；

所述正极直流场和负极直流场的边侧设有贯通多层换流平台二层至五层的直流电缆井，部分所述直流电缆穿设在直流电缆井内。

进一步地，所述多层换流平台设有分隔正极阀厅和正极直流场、以及分隔负极阀厅和负极直流场的分隔墙体，所述直流侧配电装置和桥臂电抗器通过固定在分隔墙体中的穿墙套管电气连接。

进一步地，所述紧凑化布置的海上柔性直流换流站还包括固定悬挂在所述多层换流平台外部的楼梯间，所述楼梯间正对多层换流平台内每层的内走廊。

如上所述，本发明涉及的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，具有以下有益效果。

本申请基于IGCT换流阀的小型化特点，能够缩小配置IGCT换流阀的正负极阀厅的尺寸，能实现高度与阀厅近似的直流场与阀厅能同层布置，也就最终实现阀厅和直流场同层布置、阀厅的正负极垂直叠放、以及直流场的正负极垂直叠放的布置格局，充分利用高度空间实现海上柔性直流换流站的紧凑化布置，大幅缩减海上柔性直流换流站的平面尺寸（即长度尺寸和宽度尺寸），既能降低海上平台导管架工程量，优化总体造价，又方便安装运输。

附图说明

图1为本申请中海上柔性直流换流站的主视图。

图2为本申请中海上柔性直流换流站底层的平面布置图。

图3为本申请中海上柔性直流换流站二层的平面布置图。

图4为本申请中海上柔性直流换流站三层的平面布置图。

图5为本申请中海上柔性直流换流站四层的平面布置图。

图6为本申请中海上柔性直流换流站五层的平面布置图。

图7为本申请中海上柔性直流换流站六层的平面布置图。

图8为本申请中海上柔性直流换流站顶面的平面布置图。

图9为本申请中海上柔性直流换流站在第二交流配电装置室处的断面示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者也可以是通过居中元件间接连接另一个元件。

另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本申请提供一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站。为便于叙述，下述实施例中，将该海上柔性直流换流站的长度方向、宽度方向和高度方向分别定义为左右方向、前后方向和上下方向。

如图1所示，本发明涉及的紧凑化布置的海上柔性直流换流站包括多层换流平台10、第一电缆层20、第二电缆层30、第一交流配电装置室40、第二交流配电装置室50、联接变室60、阀厅、以及直流场，阀厅和直流场为海上柔性直流换流站的最大单元。其中，多层换流平台10固定搭建在海上平台导管架上，多层换流平台10从下至上为多层结构，第一电缆层20、第二电缆层30、第一交流配电装置室40、第二交流配电装置室50、联接变室60、阀厅和直流场都布置在多层换流平台10内。

具体地，如图1和图2所示，第一电缆层20布置在多层换流平台10的一层，第一电缆层20内敷设有集电海缆和直流海缆，集电海缆用于和海上风电场电气连接。如图1至图7所示，阀厅包括正极阀厅71和负极阀厅72，正极阀厅71和负极阀厅72内都设有交流侧配电装置73、IGCT换流阀74和直流侧配电装置75；正极阀厅71和负极阀厅72垂直正对叠设、并布置在多层换流平台10的中间区域。直流场包括正极直流场81和负极直流场82，正极直流场81和负极直流场82内都设有桥臂电抗器83、直流电缆84和直流配电装置85，正极直流场81和负极直流场82垂直正对叠设、并布置在多层换流平台10的第一边侧区域，并且，正极直流场81紧邻正极阀厅71布置，负极直流场82紧邻负极阀厅72布置。因此，可以是正极阀厅71布置在负极阀厅72的正下方，则正极阀厅71从多层换流平台10的二层向上布置，且正极直流场81布置在负极直流场82的正下方；或者，也可以是负极阀厅72对应布置在正极阀厅71的正下方，则负极阀厅72从多层换流平台10的二层向上布置，且负极直流场82对应布置在正极直流场81的正下方。

进一步地，如图1至图7所示，第一交流配电装置室40内设有第一交流GIS，第二交流配电装置室50内设有第二交流GIS，GIS为高压配电设备，联接变室60内设有联接变压器；第二电缆层30、第一交流配电装置室40、第二交流配电装置室50和联接变室60都布置在多层换流平台10的第二边侧区域，多层换流平台10的第一边侧区域和第二边侧区域沿多层换流平台10的长度方向分布在中间区域的两侧；本实施例中，直流场布置在阀厅的右边侧，第二电缆层30、第一交流配电装置室40、第二交流配电装置室50和联接变室60都布置在阀厅的左边侧。第二电缆层30内敷设有连接电缆，连接电缆用于第一交流GIS和联接变压器之间的电气连接。第一交流配电装置室40从多层换流平台10的二层向上布置、并有一部分布置在第一电缆层20的正上方侧，第一交流配电装置室40、第二电缆层30和第二交流配电装置室50从下至上布置，联接变室60紧邻布置在第二交流配电装置室50的同一层。

进一步地，集电海缆、第一交流GIS、连接电缆、联接变压器、第二交流GIS、交流侧配电装置73、IGCT换流阀74、直流侧配电装置75、桥臂电抗器83、直流配电装置85、直流电缆84和直流海缆依次电气连接。

本申请基于IGCT换流阀74的小型化特点，能够缩小配置IGCT换流阀74的正负极阀厅72的尺寸，能实现高度与阀厅近似的直流场与阀厅能同层布置，也就最终实现阀厅和直流场同层布置、阀厅的正负极垂直叠放、以及直流场的正负极垂直叠放的布置格局，充分利用高度空间实现海上柔性直流换流站的紧凑化布置，大幅缩减海上柔性直流换流站的平面尺寸，即大幅缩减海上柔性直流换流站的长度尺寸和宽度尺寸，既能降低海上平台导管架工程量，优化总体造价，又方便安装运输。

下述提供紧凑化布置的海上柔性直流换流站的具体实施例。

该具体实施例中，海上柔性直流换流站的容量为1000MW；多层换流平台10为六层建筑结构，多层换流平台10的整体尺寸为78m×35m×37m（长×宽×高），多层换流平台10的每层高度为：一层高5m，二层高5m，三层高5m，四层高6m，五层高5m，六层高11m。第一电缆层20内敷设的集电海缆为66kV集电海缆；第一交流配电装置室40为66kV交流配电装置室，第一交流GIS为66kV交流GIS；第二交流配电装置室50为330kV交流配电装置室，第二交流GIS为330kV交流GIS；IGCT换流阀74为6.5kV的IGCT换流阀74；连接电缆为66kV连接电缆。正极阀厅71和负极阀厅72内还都设有网侧接地开关、网侧避雷器、网侧测量装置、阀侧接地开关、阀侧避雷器、以及阀侧测量装置。正极直流场81和负极直流场82内还都设有直流隔离开关、直流避雷器、以及测量装置。正极阀厅71和正极直流场81并排布置在多层换流平台10的二层至四层，负极阀厅72和负极直流场82并排布置在多层换流平台10的五层和六层，第一交流配电装置室40布置在多层换流平台10的二层和三层，第二电缆层30布置在多层换流平台10的五层，第二交流配电装置室50和联接变室60布置在多层换流平台10的六层。下述对该海上柔性直流换流站在多层换流平台10每层的平面结构展开叙述。

一层0～5m：如图2所示，多层换流平台10的一层为第一电缆层20和第一辅助生产区。第一辅助生产区内设有海水处理及内冷水设备间91、消防设备间92、空调机房93、空调设备间94、以及柴发油罐室95，空调设备间94布置在一层的右边侧，消防设备间92布置在空调设备间94的左后侧，海水处理及内冷水设备间91紧挨布置在消防设备间92的左侧，柴发油罐室95和空调机房93前后紧挨布置在一层的左后边侧，且柴发油罐室95的右边侧紧挨布置有避难间96。多层换流平台10除第一辅助生产区外的区域都为第一电缆层20，则第一电缆层20布置在一层的左边侧和前边侧，满足海缆汇集和敷设需求。多层换流平台10的一层在避难间96与海水处理及内冷水设备间91之间、空调机房93与海水处理及内冷水设备间91之间、海水处理及内冷水设备间91与第一电缆层20之间、以及消防设备间92与第一电缆层20之间设有内走廊191。

二层5～10m：如图3所示，多层换流平台10的二层为正极阀厅71、正极直流场81、66kV交流配电装置室和第二辅助生产区。66kV交流配电装置室布置在二层的左前侧，第二辅助生产区布置在二层的左后侧；二层的第二辅助生产区包括下层继电器室111和两间下层蓄电池室112，两间下层蓄电池室112前后并排后、再紧挨布置在下层继电器室111的左侧。多层换流平台10的二层在下层继电器室111与正极阀厅71之间、以及66kV交流配电装置室与正极阀厅71之间设有内走廊191。

三层10～15m：如图4所示，多层换流平台10的三层为正极阀厅71、正极直流场81、66kV交流配电装置室和第二辅助生产区。三层的第二辅助生产区包括中层继电器室113，中层继电器室113紧挨布置在该层66kV交流配电装置室的后侧。多层换流平台10的三层在中层继电器室113与正极阀厅71之间、以及66kV交流配电装置室与正极阀厅71之间设有内走廊191。

四层15～21m：如图5所示，多层换流平台10的四层为正极阀厅71、正极直流场81和第三辅助生产区。第三辅助生产区布置在四层的左边侧。第三辅助生产区包括两间66kV站用变室121、10kV配电装置室122、两间站用电室123、以及风机房124；两间站用电室123前后并排，10kV配电装置室122和风机房124左右并排、并紧挨布置在站用电室123的后侧，两间66kV站用变室121左右并排、并紧挨布置在10kV配电装置室122和风机房124的后侧。多层换流平台10的四层在第三辅助生产区和正极阀厅71之间设有内走廊191。因此，正极阀厅71左侧区域在高度空间上划分为三层，三层中的底层和中层为66kV交流配电装置室和第二辅助生产区，三层中的上层为第三辅助生产区。正极阀厅71的高度为16m，66kV交流配电装置室的高度为10m，第二辅助生产区的总高度为10m，第三辅助生产区的高度为6m。

五层21～26m：如图6所示，多层换流平台10的五层为负极阀厅72、负极直流场82、第二电缆层30和第四辅助生产区。第二电缆层30有两个，一个第二电缆层30布置在五层的左前边侧，另一个第二电缆层30布置在五层的左后边侧；第二电缆层30用于联接变网侧66kV电缆的敷设。第二电缆层30的空余场地内布置有事故油罐。第四辅助生产区布置在两个第二电缆层30之间，第四辅助生产区包括两间上层蓄电池室131和上层继电器室132，两间上层蓄电池室131前后并排、并紧挨布置在上层继电器室132的左侧。多层换流平台10的五层在第二电缆层30与负极阀厅72、上层继电器室132与负极阀厅72之间设有内走廊191。

六层26～37m：如图7所示，多层换流平台10的六层为负极阀厅72、负极直流场82、330kV交流配电装置室和联接变室60。联接变室60有两间，一间联接变室60布置在六层的左前边侧，另一间联接变室60布置在六层的左后边侧，即联接变室60布置在第二电缆层30的正上方。330kV交流配电装置室布置在两间联接变室60之间的中间区域。多层换流平台10的六层在330kV交流配电装置室与负极阀厅72、联接变室60与负极阀厅72之间设有内走廊191。因此，负极阀厅72左侧区域在高度空间上划分为两层，两层中的底层为第二电缆层30和第四辅助生产区，两层中的上层为330kV交流配电装置室和联接变室60。

顶部：如图8所示，多层换流平台10的顶面上布置有柴发室141和吊机142，柴发室141内设有柴油发电机。同时，多层换流平台10的顶部设有联接变检修孔和GIS检修孔，用于设备的检修维护。

进一步地，如图3至图6所示，紧凑化布置的海上柔性直流换流站还包括交流电缆井150，交流电缆井150固定悬挂在多层换流平台10的二层至五层的外部，连接电缆从第一交流GIS引出后进入交流电缆井150内，连接电缆经交流电缆井150从二层上引至多层换流平台10的五层后，连接电缆再穿墙进入五层的第二电缆层30，进而布置在五层的第二电缆层30内，再穿过多层换流平台10五层顶部的六层甲板后与六层的联接变压器电气连接。如图3至图6所示，正极直流场81和负极直流场82的右前边侧设有贯通多层换流平台10二层至五层的直流电缆井160，部分直流电缆84穿设在直流电缆井160内。

进一步地，如图3或图6所示，多层换流平台10设有分隔正极阀厅71和正极直流场81、以及分隔负极阀厅72和负极直流场82的分隔墙体，直流侧配电装置75和桥臂电抗器83通过固定在分隔墙体中的穿墙套管170电气连接。分隔墙体将桥臂电抗器83所在的正极直流场81与正极阀厅71分开设置、以及将负极直流场82与负极阀厅72分开设置，以避免桥臂电抗器83对正极阀厅71和负极阀厅72暖通方案设计的影响。

进一步地，如图2至图8所示，紧凑化布置的海上柔性直流换流站还包括固定悬挂在多层换流平台10外部的楼梯间180，楼梯间180正对多层换流平台10内每层的内走廊191，楼梯间180联通各层。同时，如图3和图6所示，多层换流平台10二层和五层的外周都设有一圈外凸的外走廊192，用于联通直流场。阀厅和直流场在系统投入运行时不可带电进入，在阀厅和多层换流平台10的左侧配电装置区域间设置内走廊191，并在多层换流平台10的二层和五层设置外走廊192，满足巡视需求。同时，楼梯间180的外侧悬挂结构和外走廊192的外凸结构，不占用多层换流平台10的主体空间，更好地实现紧凑化方案，提高多层换流平台10的整体协调性和紧凑性。

进一步地，联接变压器与330kV交流GIS之间采用GIS分支管线实现电气连接，整体布置格局对称，电气连接走向顺畅，取消交流穿墙套管，降低设备投资成本。

上述海上柔性直流换流站中，正极阀厅71、负极阀厅72、正极直流场81和负极直流场82的宽度与海上柔性直流换流站的宽度一致，海上柔性直流换流站的右侧区域为直流场，海上柔性直流换流站的中间区域为阀厅，海上柔性直流换流站的左侧区域为其余设备间和辅助生产区，使得较重的IGCT换流阀74分布在多层换流平台10的中间，其余部件布置在多层换流平台10的左右两侧，能够有效控制多层换流平台10的重心，使整个海上柔性直流换流站的重心尽量居中，满足海上平台运输和运行稳定性要求。

上述海上柔性直流换流站的电气连接走向为：自海上风电场接入的66kV集电海缆，经一层的第一电缆层20接至二层的66kV交流GIS，从66kV交流GIS引出的66kV连接电缆经交流电缆井150向上引至多层换流平台10五层，66kV连接电缆再穿墙进入五层的第二电缆层30内，66kV连接电缆再向上穿过多层换流平台10的六层甲板后，进而引接至六层的联接变压器。联接变压器高压侧通过GIS分支管线与330kV交流GIS连接，汇集后通过GIS分支管线穿越内走廊191后进入正极阀厅71和负极阀厅72，采用GIS套管与正极阀厅71和负极阀厅72内的交流侧配电装置73连接，具体是：如图9所示，GIS分支管线穿越六层的内走廊191后进入五六层区域内的负极阀厅72，经GIS套管与负极阀厅72内的交流侧配电装置73连接；负极阀厅72内的GIS分支管线垂直向下走线，GIS分支管线向下穿过多层换流平台10的五层甲板后，GIS分支管线进入二层至四层区域内的正极阀厅71，经GIS套管与正极阀厅71内的交流侧配电装置73连接。正极阀厅71和负极阀厅72内的直流侧配电装置75经直流穿墙套管170与正极直流场81和负极直流场82内的桥臂电抗器83连接，桥臂电抗器83与直流配电装置85连接，直流出线经±320kV的直流电缆84引出，直流电缆84通过直流电缆井160引下后出线，与一层的直流海缆连接。

综上所述，本申请涉及的海上柔性直流换流站具有下述优点。

1、基于IGCT换流阀74的小型化特点，本申请采用阀厅和直流场同层布置、阀厅的正负极垂直叠放、以及直流场的正负极垂直叠放的布置格局，将阀厅设置在中间区域，将直流场设置在右侧区域，将其余配电装置及辅助生产区设置在左侧区域、并进行了错层布置，充分利用高度空间实现紧凑化布置。因此，多层换流平台10的整体宽度取决于阀厅的宽度，多层换流平台10的高度取决于阀厅和直流场的高度。最终，在满足平台施工及运输限制的前提下，有效减小多层换流平台10的平面尺寸，减小约30%，优化了多层换流平台10的尺寸和重量，还能节约海上平台导管架工程量，优化总体造价。

2、在多层换流平台10的宽度方向上，各设备的布置尽量呈前后对称格局；在多层换流平台10的长度方向上，将最重的IGCT换流阀74布置在中间区域，有效控制平台重心，满足海上平台运输和运行稳定性要求。

3、在66kV交流配电装置室的底层局部设置第一电缆层20，满足多回66kV海缆多方向汇集进站需求。

4、采用IGCT器件，其开关频率低、损耗小、成本低，使得海上柔性直流换流站在平台建造、设备购置以及后期运行损耗上都更具备优势，更适用于电压等级±320kV及以下的千兆级海上风电送出项目。

5、将66kV的交流电缆井150和楼梯间180悬挂布置在多层换流平台10的外侧，楼梯间180正对多层换流平台10内每层的内走廊191，满足巡视需求，且不占用平台主体空间，进一步实现紧凑化方案。

6、功能区域划分清晰，充分利用了各功能区的高度空间匹配性，提高了方案紧凑性。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种紧凑化布置的海上柔性直流换流站，包括多层换流平台（10）、以及都布置在所述多层换流平台（10）内的第一电缆层（20）、第二电缆层（30）、第一交流配电装置室（40）、第二交流配电装置室（50）、联接变室（60）、正极阀厅（71）、负极阀厅（72）、正极直流场（81）和负极直流场（82），所述第一交流配电装置室（40）内设有第一交流GIS，所述第二交流配电装置室（50）内设有第二交流GIS，所述联接变室（60）内设有联接变压器，所述正极阀厅（71）和负极阀厅（72）内都设有交流侧配电装置（73）、IGCT换流阀（74）和直流侧配电装置（75），所述正极直流场（81）和负极直流场（82）内都设有桥臂电抗器（83）和直流电缆（84）；

其特征在于：所述第一电缆层（20）布置在多层换流平台（10）的一层，所述第一电缆层（20）内敷设有集电海缆和直流海缆；所述第二电缆层（30）内敷设有连接电缆；

所述正极阀厅（71）和负极阀厅（72）垂直正对叠设、并布置在多层换流平台（10）的中间区域，所述正极阀厅（71）或负极阀厅（72）从多层换流平台（10）的二层向上布置；

所述正极直流场（81）和负极直流场（82）垂直正对叠设、并布置在多层换流平台（10）的第一边侧区域，所述正极直流场（81）紧邻正极阀厅（71）布置，所述负极直流场（82）紧邻负极阀厅（72）布置；

所述第二电缆层（30）、第一交流配电装置室（40）、第二交流配电装置室（50）和联接变室（60）都布置在多层换流平台（10）的第二边侧区域，所述多层换流平台（10）的第一边侧区域和第二边侧区域分布在中间区域的两侧；所述第一交流配电装置室（40）从多层换流平台（10）的二层向上布置、并有一部分布置在第一电缆层（20）的正上方侧，所述第一交流配电装置室（40）、第二电缆层（30）和第二交流配电装置室（50）从下至上布置，所述联接变室（60）紧邻布置在第二交流配电装置室（50）的同一层；

所述集电海缆、第一交流GIS、连接电缆、联接变压器、第二交流GIS、交流侧配电装置（73）、IGCT换流阀（74）、直流侧配电装置（75）、桥臂电抗器（83）、直流电缆（84）和直流海缆依次电气连接。

2.根据权利要求1所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：所述第一交流配电装置室（40）为66kV交流配电装置室，所述第一交流GIS为66kV交流GIS；所述第二交流配电装置室（50）为330kV交流配电装置室，所述第二交流GIS为330kV交流GIS；所述IGCT换流阀（74）为6.5kV的IGCT换流阀（74）。

3.根据权利要求1所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：所述多层换流平台（10）为六层结构；所述正极阀厅（71）和正极直流场（81）并排布置在多层换流平台（10）的二层至四层，所述负极阀厅（72）和负极直流场（82）并排布置在多层换流平台（10）的五层和六层，所述第一交流配电装置室（40）布置在多层换流平台（10）的二层和三层，所述第二电缆层（30）布置在多层换流平台（10）的五层，所述第二交流配电装置室（50）和联接变室（60）布置在多层换流平台（10）的六层。

4.根据权利要求3所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：所述多层换流平台（10）的一层布置有第一辅助生产区，所述第一辅助生产区内设有海水处理及内冷水设备间（91）、消防设备间（92）、空调机房（93）、空调设备间（94）、以及柴发油罐室（95）；所述多层换流平台（10）的一层在第一电缆层（20）和第一辅助生产区之间、以及在第一辅助生产区内设有内走廊（191）。

5.根据权利要求3所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：所述多层换流平台（10）的二层和三层布置有紧挨第一交流配电装置室（40）的第二辅助生产区，所述第二辅助生产区包括紧挨布置在多层换流平台（10）二层的下层继电器室（111）和下层蓄电池室（112）、以及布置在多层换流平台（10）三层的中层继电器室（113）。

6.根据权利要求3所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：所述多层换流平台（10）的四层布置有第三辅助生产区，所述第三辅助生产区包括66kV站用变室（121）、10kV配电装置室（122）、站用电室（123）及风机房（124）；

所述多层换流平台（10）的五层布置有第四辅助生产区，所述第二电缆层（30）有两个、并分别靠多层换流平台（10）的边侧布置，所述第四辅助生产区布置在两个第二电缆层（30）之间，所述第四辅助生产区包括上层蓄电池室（131）和上层继电器室（132）。

7.根据权利要求3所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：所述多层换流平台（10）的顶面上布置有柴发室（141）和吊机（142），所述柴发室（141）内设有柴油发电机。

8.根据权利要求3所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：还包括交流电缆井（150），所述交流电缆井（150）固定悬挂在多层换流平台（10）的二层至五层的外部，所述连接电缆从第一交流GIS引出后进入交流电缆井（150）内，所述连接电缆经交流电缆井（150）上引至多层换流平台（10）的五层后，再穿墙进入五层的第二电缆层（30），再穿过多层换流平台（10）的六层甲板后与六层的联接变压器电气连接；

所述正极直流场（81）和负极直流场（82）的边侧设有贯通多层换流平台（10）二层至五层的直流电缆井（160），部分所述直流电缆（84）穿设在直流电缆井（160）内。

9.根据权利要求1所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：所述多层换流平台（10）设有分隔正极阀厅（71）和正极直流场（81）、以及分隔负极阀厅（72）和负极直流场（82）的分隔墙体，所述直流侧配电装置（75）和桥臂电抗器（83）通过固定在分隔墙体中的穿墙套管（170）电气连接。

10.根据权利要求1所述的紧凑化布置的海上柔性直流换流站，其特征在于：还包括固定悬挂在所述多层换流平台（10）外部的楼梯间（180），所述楼梯间（180）正对多层换流平台（10）内每层的内走廊（191）。