CN219041405U - 兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构 - Google Patents

兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构 Download PDF

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何仲
张学庆
陈强
吴尚志
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Abstract

本实用新型公开了兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，包括海上风电场、海上升压站和陆上换频站；海上风电场的若干海上风电机组产生的电能经过升压和换频后送出至工频电网。每一海上风电机组均通过集电线路与海上升压站连接；海上升压站通过高压海缆与陆上换频站连接；海上风电场设有第三工频旁路；海上升压站设有第二工频旁路第一工频并联支路和第二工频高抗；陆上换频站设有第一工频旁路、第一工频高抗和SVG；当换频阀出现故障时，通过第一工频旁路、第二工频旁路、第三工频旁路、第一工频并联支路、第一工频高抗、第二工频高抗和SVG将电能接入工频电网。本实用新型在满足远距离、大容量输电需求的同时还可以大大提升系统的整体可靠性。

Description

兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构
技术领域
本实用新型涉及电力输送技术领域，特别涉及兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构。
背景技术
在现有技术中，工频交流输电技术是海上风电场并网的最主要技术，其最大的优点是海上风电场输电接线型式的结构简单，系统可靠性高，但海缆的电容电流会显著降低电缆输送有功的能力，因此一般用于进行较短距离、小容量输电。
在实际应用中，针对远距离大容量的海上风电送出工程均采用柔性直流输电方案，但直流线路两端需要装设换流站及海上换流平台，并且要接近常规交流输电接线型式的可靠性，必须采用真双极系统，工程投资和运维成本将非常高。
而低频输电技术作为一种新型高效输电技术，可以通过降低交流输电线路频率提升海缆输电距离，同时无需建设海上换流站及换流平台，在中远距离海上风电送出场景下具有技术经济性优势。
但低频输电的可靠性依赖的依然是IGBT或IGCT组成的阀模块及其冷却系统，运行维护工作远大于静止设备，出现故障停运的情况难以避免。
因此，如何在不大幅增加投资的情况下，既满足远距离、大容量输电的需求，又能将系统整体可靠性提升到常规工频交流输电接线型式的水平，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，实现的目的是能够兼顾工频传输和低频传输两种模式，在满足远距离、大容量输电需求的同时可以大大提升系统的整体可靠性。
为实现上述目的，本实用新型公开了兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，包括海上风电场、海上升压站和陆上换频站；所述海上风电场的若干海上风电机组产生的电能依次通过所述海上升压站和所述陆上换频站，经过升压和换频后送出至工频电网。
其中，每一所述海上风电机组均通过与工频低频通用的集电线路与所述海上升压站连接；
所述海上升压站通过与所述工频低频通用的高压海缆与所述陆上换频站连接；
所述海上风电场设有第三工频旁路；
所述海上升压站设有第二工频旁路、第一工频并联支路和第二工频高抗；
所述陆上换频站设有第一工频旁路、第一工频高抗和SVG；
当所述陆上换频站中的换频阀出现故障时，通过所述第一工频旁路、所述第二工频旁路、所述第三工频旁路、所述第一工频并联支路、所述第一工频高抗、第二工频高抗和所述SVG将所述电能接入所述工频电网。
优选的，每一所述海上风电机组均包括与所述工频低频通用的变流器、第三升压变、风机自用电用的变频电源和相应的所述第三工频旁路；
所述风机自用电用的变频电源仅在低频时投入使用。
更优选的，每一所述第三升压变的额定容量和大小尺寸，以及相应的变压器漏磁控制均与所述工频低频相匹配。
优选的，所述海上升压站包括所述配电装置、工频低频通用的第二升压变、工频低频通用的接地站用变；
所述配电装置包括工频低频通用的高压配电装置、工频低频通用的中压配电装置和用于工频的低压配电装置；
所述高压配电装置的送出回路经过第一工频并联支路支接所述第二工频高抗；
所述低压配电装置在所述接地站用变的低压侧串联一台匹配的变频电源和所述第二工频旁路；
所述变频电源仅在低频时投入使用。
更优选的，所述配电装置的断路器额定开断短路电流，所述第二升压变的额定容量和大小尺寸，以及相应的变压器漏磁控制均与所述工频低频相匹配。
更优选的，所述高压配电装置与所述陆上换频站的低频高压配电装置的接线型式一一对应；
所述接线型式包括线变组接线、内桥接线、单母线接线和单母分段接线。
优选的，所述陆上换频站包括与所述工频低频通用的第一升压变、所述SVG、工频站用变、所述第一工频高抗、工频配电装置、工频阀侧配电装置、启动电阻以及与所述工频低频匹配的低频高压配电装置、低频阀侧配电装置、低频降压变、耗能装置、限流电抗和换频阀；
所述工频配电装置包括工频高压配电装置、工频中压配电装置和工频低压配电装置；
所述第一工频高抗、所述SVG仅在工频运行时投入使用；
所述耗能装置、所述限流电抗和所述换频阀仅在低频时投入使用。
优选的，所述第一工频高抗的数量与所述陆上换频站的出线的回路数对应；
所述第二工频高抗的数量与所述海上升压站的出线的回路数对应。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的应用能够兼顾工频传输和低频传输两种模式，在满足远距离、大容量输电需求的同时可以大大提升系统的整体可靠性。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本实用新型一实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1所示，兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，包括海上风电场1、海上升压站2和陆上换频站3；海上风电场1的若干海上风电机组4产生的电能依次通过海上升压站2和陆上换频站3，经过升压和换频后送出至工频电网。
其中，每一海上风电机组4均通过与工频低频通用的集电线路5与海上升压站2连接；
海上升压站2通过与工频低频通用的高压海缆6与陆上换频站3连接；
海上风电场1设有第三工频旁路7；
海上升压站2设有第二工频旁路8、第一工频并联支路35和第二工频高抗9；
陆上换频站3设有第一工频旁路10、第一工频高抗11和SVG12；
当陆上换频站3中的换频阀34出现故障时，通过第一工频旁路10、第二工频旁路8、第三工频旁路7、第一工频并联支路35、第一工频高抗11、第二工频高抗9和SVG12将电能接入工频电网。
本实用新型通过将每一海上风电机组4产生的电能经工频低频通用的集电线路5输送到海上升压站2，经海上升压站2采用工频低频通用的第二升压变16升压后经工频低频通用的海缆6输送到陆上换频站3，经陆上换频站3换频后送出至工频电网，当换频设备故障时，投入所有第一工频旁路10、第二工频旁路8、第三工频旁路7、第一工频高抗11、第一工频并联支路35、第二工频高抗9和SVG12再接入工频电网，实现兼顾工频传输和低频传输两种模式，在满足远距离、大容量输电需求的同时可以大大提升系统的整体可靠性。
在某些实施例中，每一海上风电机组4均包括与工频低频通用的变流器13、第三升压变14、风机自用电用的变频电源15和相应的第三工频旁路7；
风机自用电用的变频电源15仅在低频时投入使用。
在某些实施例中，，每一第三升压变14的额定容量和大小尺寸，以及相应的变压器漏磁控制均与工频低频相匹配。
优选的，海上升压站2包括配电装置、工频低频通用的第二升压变16、工频低频通用的接地站用变17；
配电装置包括工频低频通用的高压配电装置18、工频低频通用的中压配电装置19和用于工频的低压配电装置20；
高压配电装置18的送出回路经过第一工频并联支路35支接第二工频高抗9；
低压配电装置20在接地站用变17的低压侧串联一台匹配的变频电源21和第二工频旁路8；
变频电源21仅在低频时投入使用。
更优选的，配电装置的断路器额定开断短路电流，第二升压变16的额定容量和大小尺寸，以及相应的变压器漏磁控制均与工频低频相匹配。
更优选的，高压配电装置18与陆上换频站3的低频高压配电装置29的接线型式一一对应；
接线型式包括线变组接线、内桥接线、单母线接线和单母分段接线。
优选的，陆上换频站3包括与工频低频通用的第一升压变22、SVG12、工频站用变23、第一工频高抗11、工频配电装置、工频阀侧配电装置27、启动电阻28以及与工频低频匹配的低频高压配电装置29、低频阀侧配电装置30、低频降压变31、耗能装置32、限流电抗33和换频阀34；
工频配电装置包括工频高压配电装置26、工频中压配电装置25和工频低压配电装置24；
第一工频高抗11、SVG12仅在工频运行时投入使用；
耗能装置32、限流电抗33和换频阀34仅在低频时投入使用。
优选的，第一工频高抗11的数量与陆上换频站3的出线的回路数对应；
第二工频高抗9的数量与海上升压站2的出线的回路数对应。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，包括海上风电场(1)、海上升压站(2)和陆上换频站(3)；所述海上风电场(1)的若干海上风电机组(4)产生的电能依次通过所述海上升压站(2)和所述陆上换频站(3)，经过升压和换频后送出至工频电网；其特征在于：
每一所述海上风电机组(4)均通过与工频低频通用的集电线路(5)与所述海上升压站(2)连接；
所述海上升压站(2)通过与所述工频低频通用的高压海缆(6)与所述陆上换频站(3)连接；
所述海上风电场(1)设有第三工频旁路(7)；
所述海上升压站(2)设有第二工频旁路(8)、第一工频并联支路(35)和第二工频高抗(9)；
所述陆上换频站(3)设有第一工频旁路(10)、第一工频高抗(11)和SVG(12)；
当所述陆上换频站(3)中的换频阀(34)出现故障时，通过所述第一工频旁路(10)、所述第二工频旁路(8)、所述第三工频旁路(7)、所述第一工频并联支路(35)、所述第一工频高抗(11)、第二工频高抗(9)和所述SVG(12)将所述电能接入所述工频电网。
2.根据权利要求1所述的兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，其特征在于，每一所述海上风电机组(4)均包括与所述工频低频通用的变流器(13)、第三升压变(14)、风机自用电用的变频电源(15)和相应的所述第三工频旁路(7)；
所述风机自用电用的变频电源(15)仅在低频时投入使用。
3.根据权利要求2所述的兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，其特征在于，每一所述第三升压变(14)的额定容量和大小尺寸，以及相应的变压器漏磁控制均与所述工频低频相匹配。
4.根据权利要求1所述的兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，其特征在于，所述海上升压站(2)包括配电装置、工频低频通用的第二升压变(16)、工频低频通用的接地站用变(17)；
所述配电装置包括工频低频通用的高压配电装置(18)、工频低频通用的中压配电装置(19)和用于工频的低压配电装置(20)；
所述高压配电装置(18)的送出回路经过第一工频并联支路(35)支接所述第二工频高抗(9)；
所述低压配电装置(20)在所述接地站用变(17)的低压侧串联一台匹配的变频电源(21)和所述第二工频旁路(8)；
所述变频电源(21)仅在低频时投入使用。
5.根据权利要求4所述的兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，其特征在于，所述配电装置的断路器额定开断短路电流，所述第二升压变(16)的额定容量和大小尺寸，以及相应的变压器漏磁控制均与所述工频低频相匹配。
6.根据权利要求4所述的兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，其特征在于，所述高压配电装置(18)与所述陆上换频站(3)的低频高压配电装置(29)的接线型式一一对应；
所述接线型式包括线变组接线、内桥接线、单母线接线和单母分段接线。
7.根据权利要求1所述的兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，其特征在于，所述陆上换频站(3)包括与所述工频低频通用的第一升压变(22)、所述SVG(12)、工频站用变(23)、所述第一工频高抗(11)、工频配电装置、工频阀侧配电装置(27)、启动电阻(28)以及与所述工频低频匹配的低频高压配电装置(29)、低频阀侧配电装置(30)、低频降压变(31)、耗能装置(32)、限流电抗(33)和换频阀(34)；
所述工频配电装置包括工频高压配电装置(26)、工频中压配电装置(25)和工频低压配电装置(24)；
所述第一工频高抗(11)、所述SVG(12)仅在工频运行时投入使用；
所述耗能装置(32)、所述限流电抗(33)和所述换频阀(34)仅在低频时投入使用。
8.根据权利要求1所述的兼容工频与低频的海上风电场输电接线结构，其特征在于，所述第一工频高抗(11)的数量与所述陆上换频站(3)的出线的回路数对应；
所述第二工频高抗(9)的数量与所述海上升压站(2)的出线的回路数对应。
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