CN216819405U - 一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，所述的围栏(200)内还设置有无源滤波器接地汇流管型母线(202)、无源滤波器接地断路器(203)和无源滤波器接地电流互感器(204)，所述的无源滤波器接地断路器(203)位于无源滤波配电装置(201)的末端，所述的无源滤波配电装置(201)的三相汇流至无源滤波器接地汇流管型母线(202)上，它克服了现有技术中无源滤波器的元件设备参数会随时间发生变化，导致调谐点偏移，影响滤波效果的缺点，具有有源滤波器的配电装置采用固定式中压开关柜，可有效减少占地面积，便于安装施工，可实施性强的优点。

Description

一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构

技术领域

本实用新型涉及到直流输电工程技术领域，更加具体地是一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构。

背景技术

直流输电系统作为现代电力系统中重要组成部分，其直流换流器运行时产生特征谐波和非特征谐波，注入交流系统并引起交流电网畸变。

基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)工程均在交流母线处装设无源滤波器用于滤除谐波，降低直流系统对交流系统和通信系统的影响。

但无源滤波器有其固有缺陷，滤波设备及无功补偿装置的占地面积大，是换流站中最主要的占地成本之一，无源滤波器的滤波效果与交流系统的阻抗特性关系紧密，可能会在某些频率下引发谐振，加重交流系统的谐波污染，同时无源滤波器的元件设备参数会随时间发生变化，导致调谐点偏移，影响滤波效果。

并联型有源电力滤波器是一种能够快速动态补偿负荷谐波电流又能补偿无功电流的电力电子变换器，可有效克服无源滤波器的缺点。有源滤波器通常应用于中低压配电领域，拓扑结构通常为两电平或三电平，但因其开关器件受到耐压及容量限制，难以满足LCC-HVDC直流换流站的应用需求；也有研究提出采用级联模块化H桥型拓扑结构实现容量拓展，但出于技术经济性考虑，目前暂无工程将有源滤波器单独配置在直流换流站进行交流侧滤波。

由无源滤波器和有源滤波器组合而成的混合有源滤波器具备容量大、滤波效果好等优点，极大提升系统的滤波性能与稳定性，可直接接入换流站内高压配电装置母线，有效减少换流站的占地面积，同时兼具技术性及经济性优势。

但是目前国内LCC-HVDC直流换流站交流滤波器场均配置无源滤波器，针对混合有源滤波器方案仅限于理论研究，尚未有工程实例。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实施的：一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，它包括无源滤波器、有源滤波器、滤波器组交流母线、进线间隔配电装置和中压动力电缆，所述的无源滤波器和有源滤波器呈一字型布置在滤波器组交流母线外侧，所述的无源滤波器和有源滤波器通过进线间隔配电装置接入至滤波器组交流母线上，

所述的无源滤波器与有源滤波器之间通过中压动力电缆串联，

所述的无源滤波器布置在围栏内，所述的围栏内设置有无源滤波配电装置，

所述的围栏内还设置有无源滤波器接地汇流管型母线、无源滤波器接地断路器和无源滤波器接地电流互感器，

所述的无源滤波器接地断路器位于无源滤波配电装置的末端，

所述的无源滤波配电装置的三相汇流至无源滤波器接地汇流管型母线上，且所述的无源滤波配电装置通过铝绞线引接至无源滤波器接地断路器、无源滤波器接地电流互感器上。

在上述技术方案中：所述的无源滤波器包括限流电抗器区域、启动电容器区域、阀体集装箱和有源滤波器辅助配电装置预制舱，所述的限流电抗器区域和启动电容器区域采用敞开式设备且均布置在围栏内，

所述的限流电抗器区域包括限流电抗器和限流电抗器接地电流互感器，所述的限流电抗器采用干式空心电抗器且呈品字型布置，所述的限流电抗器区域的限流电抗器低压侧经过接地限流电抗器接地电流互感器及铝合金管母进行汇流并接地。

在上述技术方案中：所述的启动电容器区域内依次设置有启动电容器和电容器接地电流互感器及其接地母排，所述的启动电容器和电容器接地电流互感器及其接地母排之间采用铝绞线连接。

在上述技术方案中：所述的阀体集装箱包括集装箱箱体和阀冷设备，所述的集装箱箱体内集成有模块化多电平功率模块和相关控制屏柜。

在上述技术方案中：所述的集装箱箱体有两个并采用共壁安装。

在上述技术方案中：所述的有源滤波器辅助配电装置预制舱包括固定式中压开关柜，且所述的有源滤波器辅助配电装置预制舱布置在预制舱壳体内。

在上述技术方案中：所述的无源滤波器临近所述的滤波器组交流母线布置，所述的有源滤波器串联于所述的滤波器组交流母线低压侧。

本实用新型具有如下优点：1、在同样滤波器容量的前提下本实用新型的滤波性能得到提高,相较于传统无源滤波器只能针对特定某几个调谐点上的谐波，在较为有限的程度上进行滤除；而本实用新型所述的混合有源滤波器可以准确跟踪绝大部分次数的谐波，产生与谐波源大小相等、相位相反的补偿用谐波电流来进行滤波，具有更强的滤波性能。

2、本实用新型整体布置紧凑合理，占地尺寸显著小于传统的全无源交流滤波器场布置结构，优化了换流站整体布置方案，受交流系统电压波动的限制，传统无源滤波器的单组容量也是受限的，故无源滤波器配置组数多，使得无源滤波器场地占地面积大。而本实用新型所述的混合有源滤波器具有一定的动态无功补偿能力，可降低无功补偿装置投切时造成的电压波动，从而可增加电容器每组的容量，减少组数，优化滤波器区域整体布置尺寸。

3、本实用新型中的无源滤波器和有源滤波器可采用多组任意搭配并采用电缆连接，且无源滤波器和有源滤波器之间相对独立设置，

本实用新型中的有源滤波器可在无源滤波器带电情况下，有源滤波器可退出运行并进行检修，可维持换流站的持续运行。

4、本实用新型中的有源滤波器的配电装置采用固定式中压开关柜，可有效减少占地面积，便于安装施工，可实施性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中无源滤波器的结构示意图。

图3为图1中的有源滤波器示意图。

图中：无源滤波器101、有源滤波器102，滤波器组交流母线103，进线间隔配电装置104、中压动力电缆105、围栏200、无源滤波配电装置201、无源滤波器接地汇流管型母线202、无源滤波器接地断路器203、无源滤波器接地电流互感器204、限流电抗器区域301、限流电抗器3011，限流电抗器接地电流互感器3012、启动电容器区域302、启动电容器3021、电容器接地电流互感器及其接地母排3022、阀体集装箱303、集装箱箱体3030、模块化多电平功率模块3031，阀冷设备3032，相关控制屏柜3033、有源滤波器辅助配电装置预制舱304、预制舱壳体3040，固定式中压开关柜3041。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

本实用新型一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，它包括无源滤波器101、有源滤波器102、滤波器组交流母线103、进线间隔配电装置104和中压动力电缆105，所述的无源滤波器101和有源滤波器102呈一字型布置在滤波器组交流母线103外侧，所述的无源滤波器101和有源滤波器102通过进线间隔配电装置104接入至滤波器组交流母线103上，

所述的无源滤波器101与有源滤波器102之间通过中压动力电缆105串联，

所述的无源滤波器101布置在围栏200内，所述的围栏200内设置有无源滤波配电装置201，

所述的围栏200内还设置有无源滤波器接地汇流管型母线202、无源滤波器接地断路器203和无源滤波器接地电流互感器204，

所述的无源滤波器接地断路器203位于无源滤波配电装置201的末端，

所述的无源滤波配电装置201的三相汇流至无源滤波器接地汇流管型母线202上，且所述的无源滤波配电装置201通过铝绞线引接至无源滤波器接地断路器203、无源滤波器接地电流互感器204上。

所述的无源滤波器101包括限流电抗器区域301、启动电容器区域302、阀体集装箱303和有源滤波器辅助配电装置预制舱304，所述的限流电抗器区域301和启动电容器区域302采用敞开式设备且均布置在围栏200内，

所述的限流电抗器区域301包括限流电抗器3011和限流电抗器接地电流互感器3012，所述的限流电抗器3011采用干式空心电抗器且呈品字型布置，所述的限流电抗器区域301的限流电抗器低压侧经过接地限流电抗器接地电流互感器3012及铝合金管母进行汇流并接地。

所述的启动电容器区域302内依次设置有启动电容器3021和电容器接地电流互感器及其接地母排3022，所述的启动电容器3021和电容器接地电流互感器及其接地母排3022之间采用铝绞线连接。

所述的阀体集装箱303包括集装箱箱体3030和阀冷设备3032，所述的集装箱箱体3030内集成有模块化多电平功率模块3031和相关控制屏柜3033。

所述的集装箱箱体3030有两个并采用共壁安装。

所述的有源滤波器辅助配电装置预制舱304包括固定式中压开关柜3041，且所述的有源滤波器辅助配电装置预制舱304布置在预制舱壳体3040内。

所述的无源滤波器101临近所述的滤波器组交流母线103布置，所述的有源滤波器102串联于所述的滤波器组交流母线103低压侧。

参照图1所示：为本实用新型混合型有源滤波器的布置结构，其中包括无源滤波器101，有源滤波器102，滤波器组交流母线103，进线间隔配电装置104，中压动力电缆105。其中无源滤波器101与有源滤波器102“一字型”布置于滤波器组交流母线103的外侧，无源滤波器101及有源滤波器102通过进线间隔配电装置104接入滤波器组交流母线103。

图1所示为2组无源滤波器101与1组有源滤波器102之间通过三根35kV单芯中压动力电缆105进行连接，35kV中压动力电缆105敷设方式为直埋。正常情况下无源滤波器101与有源滤波器102串联，两者同时投入运行，其中无源滤波器101靠近滤波器组交流母线103，其额定电压为500kV；有源滤波器102串联于无源滤波器101低压侧即尾端，其额定电压为35kV,两者组成混合有源滤波器。相较于同样滤波器容量下的传统无源滤波器，混合有源滤波器整体滤波性能得到提高，布置紧凑合理，占地尺寸显著减小，优化了换流站整体布置方案。

参照图2所示：为所述的无源滤波器101布置结构。所述无源滤波器101的围栏200内除了设置有与传统常规换流站内无源滤波器相同的无源滤波配电装置201，

还设有无源滤波器接地汇流母线202，无源滤波器接地断路器203，无源滤波器接地电流互感器204，所述无源滤波器接地汇流母线202采用铝合金管型母线，无源滤波器接地断路器203采用35kV单相瓷柱式断路器。

引自于有源滤波器102的35kV中压动力电缆105接入无源滤波配电装置201末端。正常工况下有源滤波器102和无源滤波器101均投入运行；当有源滤波器102发生故障停运或计划检修时，无源滤波器接地断路器203闭合，无源滤波配电装置201的三相汇流至无源滤波器接地汇流母线202，通过铝绞线引接至无源滤波器接地断路器203并经过无源滤波器接地电流互感器204直接接地，此时无源滤波器101整体仍然可维持正常运行。

参照图3所示：为所述的有源滤波器102布置结构。有源滤波器102包括限流电抗器区域301，启动电容器区域302，阀体集装箱区域303，有源滤波器辅助配电装置304共四部分配电装置。

所述限流电抗器区域301采用敞开式设备，布置于围栏200内。三台限流电抗器3011采用干式空心电抗器，呈品字形布置，满足电抗器防磁距离的同时有效减小占地面积，限流电抗器低压侧经过接地电流互感器3012及铝合金管母进行汇流并接地，不同设备间采用铝合金管母、铝绞线进行连接。所述启动电容器区域302采用敞开式设备，布置于围栏200内，回路设备依次为启动电容器3021、电容器接地电流互感器及其接地母排3022，不同设备间采用铝绞线进行连接。

所述阀体集装箱区域303包括有个集装箱箱体3030及一套阀冷设备3032，集装箱箱体3030内集成有模块化多电平功率模块3031及相关控制屏柜3033。集装箱换流阀由厂家成套供货，安装固定于现场土建预制基础上，使得安装工作更高效便捷；同时两个集装箱箱体3030采用共壁安装，组成一套构筑物，避免了两个集装箱分离布置因防火间距要求而占地尺寸增大，整体布置协调美观。阀冷设备3032脱开集装箱布置于户外独立基础上，便于日常运行维护。

所述有源滤波器辅助配电装置304主要由固定式中压开关柜3041组成，布置于预制舱壳体3040内。预制舱由厂家成套供货并现场组装。中压配电装置采用预制舱可有效节省占地，内设暖通系统保证运行环境好，有效保证主回路设备的安全可靠运行，便于日常运行维护。

所述有源滤波器辅助配电装置304、阀体集装箱区域303、启动电容器区域302、限流电抗器区域301共同组成有源滤波器102，各区域之间采用35kV单芯中压动力电缆105进行连接，有源滤波器102进线电缆采用35kV单芯中压动力电缆105，接于辅助配电装置304屏柜基础下方沟道内。

Claims (7)

1.一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，它包括无源滤波器(101)、有源滤波器(102)、滤波器组交流母线(103)、进线间隔配电装置(104)和中压动力电缆(105)，所述的无源滤波器(101)和有源滤波器(102)呈一字型布置在滤波器组交流母线(103)外侧，所述的无源滤波器(101)和有源滤波器(102)通过进线间隔配电装置(104)接入至滤波器组交流母线(103)上，

所述的无源滤波器(101)与有源滤波器(102)之间通过中压动力电缆(105)串联，

所述的无源滤波器(101)布置在围栏(200)内，所述的围栏(200)内设置有无源滤波配电装置(201)，

其特征在于：所述的围栏(200)内还设置有无源滤波器接地汇流管型母线(202)、无源滤波器接地断路器(203)和无源滤波器接地电流互感器(204)，

所述的无源滤波器接地断路器(203)位于无源滤波配电装置(201)的末端，

所述的无源滤波配电装置(201)的三相汇流至无源滤波器接地汇流管型母线(202)上，且所述的无源滤波配电装置(201)通过铝绞线引接至无源滤波器接地断路器(203)、无源滤波器接地电流互感器(204)上。

2.根据权利要求1所述的一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，其特征在于：所述的无源滤波器(101)包括限流电抗器区域(301)、启动电容器区域(302)、阀体集装箱(303)和有源滤波器辅助配电装置预制舱(304)，所述的限流电抗器区域(301)和启动电容器区域(302)采用敞开式设备且均布置在围栏(200)内，

所述的限流电抗器区域(301)包括限流电抗器(3011)和限流电抗器接地电流互感器(3012)，所述的限流电抗器(3011)采用干式空心电抗器且呈品字型布置，所述的限流电抗器区域(301)的限流电抗器低压侧经过接地限流电抗器接地电流互感器(3012)及铝合金管母进行汇流并接地。

3.根据权利要求2所述的一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，其特征在于：所述的启动电容器区域(302)内依次设置有启动电容器(3021)和电容器接地电流互感器及其接地母排(3022)，所述的启动电容器(3021)和电容器接地电流互感器及其接地母排(3022)之间采用铝绞线连接。

4.根据权利要求3所述的一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，其特征在于：所述的阀体集装箱(303)包括集装箱箱体(3030)和阀冷设备(3032)，所述的集装箱箱体(3030)内集成有模块化多电平功率模块(3031)和相关控制屏柜(3033)。

5.根据权利要求4所述的一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，其特征在于：所述的集装箱箱体(3030)有两个并采用共壁安装。

6.根据权利要求5所述的一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，其特征在于：所述的有源滤波器辅助配电装置预制舱(304)包括固定式中压开关柜(3041)，且所述的有源滤波器辅助配电装置预制舱(304)布置在预制舱壳体(3040)内。

7.根据权利要求1所述的一种应用于直流换流站的混合型有源滤波器的布置结构，其特征在于：所述的无源滤波器(101)临近所述的滤波器组交流母线(103)布置，所述的有源滤波器(102)串联于所述的滤波器组交流母线(103)低压侧。

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