CN219691197U - 用于高压直流输电系统的阀厅以及高压直流输电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于高压直流输电系统的阀厅以及高压直流输电系统，其中，阀厅包括：厅壁，其内部限定容纳间室；至少一个电网换相换流器，设置在容纳间室的顶部空间；以及至少一组静止同步补偿器，设置在容纳间室的底部空间，其中至少一个电网换相换流器均连接到对应的换流变压器，并且，至少一组静止同步补偿器中的每组静止同步补偿器的端子连接到至少一个电网换相换流器中对应的电网换相换流器和对应的换流变压器之间。

Description

用于高压直流输电系统的阀厅以及高压直流输电系统

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及用于高压直流输电系统的阀厅以及高压直流输电系统。

背景技术

光伏、风能和加氢等清洁能源正朝着更大的发电量和更高的地方电网渗透率发展。因此，远距离输电需要更大的高压直流输电。到目前为止，客户需要±800kV/5kA/8GW的高压直流站。

然而，现有的高压直流输电解决方案无法完全满足要求。到目前为止，由于IGBT的限制，VSC阀无法满足高电流的要求。此外，即使IGBT在未来准备就绪，VSC站的成本也太高，经济性不高。LCC HVDC可以很容易地实现目标传输功率。然而，可再生能源对电网的高渗透率将影响线路换相换流器的运行。

目前，相关技术人员对由电网换相换流器(LCC)HVDC和STATCOM组成的系统进行了研究。到目前为止，现有的研究是基于STATCOM和LCC连接到转换器的公共AC总线的配置。带有STATCOM的LCC HVDC的优点包括减少换相故障、增强稳定性、改善电能质量等。

虽然带有STATCOM的LCC HVDC的配置可以弥补LCC HVDC的缺点，但现有技术中需要为STATCOM提供专用的并网变压器和专用的阀厅，制造成本仍然很高。

实用新型内容

本公开提供了一种用于高压直流输电系统的阀厅以及高压直流输电系统。

根据本公开的一方面，提供了一种用于高压直流输电系统的阀厅，其特征在于，包括：厅壁，其内部限定容纳间室；至少一个电网换相换流器，设置在容纳间室的顶部空间；以及至少一组静止同步补偿器，设置在容纳间室的底部空间，其中至少一个电网换相换流器均电连接到对应的换流变压器，并且，至少一组静止同步补偿器中的每组静止同步补偿器的端子电连接到至少一个电网换相换流器中对应的电网换相换流器和对应的换流变压器之间。

根据本公开的另一方面，提供了一种高压直流输电系统，其特征在于，包括：高压阀厅用于安置高压直流输电系统的高压侧的电网换相换流器和静止同步补偿器；低压阀厅用于安置高压直流输电系统的低压侧的电网换相换流器和静止同步补偿器。

在相关技术中，电网换相换流器通常设置在容纳间室的顶部空间中，例如，电网换相换流器可以悬挂设置在厅壁的顶壁上，电网换相换流器的下方空间是空闲的。在本公开的实施例中，将静止同步补偿器与电网换相换流器设置在同一阀厅内，可以利用电网换相换流器下方的空间，无需在阀厅外单独安放静止同步补偿器，从而使得整个高压直流输电系统的结构更加简单和紧凑。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1示出了根据本实用新型实施例的一种高压直流输电系统的电路示意图；以及

图2示出了根据本实用新型实施例的一种高压直流输电系统中LCC(电网换相换流器)的三相电路示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例的用于高压直流输电系统的高压阀厅的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型实施例的高压直流输电系统的整体电路示意图；

图5示出了根据本实用新型实施例的用于高压直流输电系统的低压阀厅的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型实施例的高压阀厅的俯视图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

阀厅主要用于布置换流阀及有关设备的建筑物，是高压直流输电系统的换流站建筑物的核心。阀厅通常使用钢结构，并采用全金属屏蔽，用于屏蔽外部电磁干扰和阀换相所产生的对外无线电干扰。阀厅应设置空调和通风设施，使阀厅内的温度和湿度控制在规定的范围内，保证在各种运行条件下不使阀的绝缘部件出现凝露及过热。阀厅还应设置空气过滤设施，并维持一定的微正压，以防止灰尘进入，保持阀厅内空气洁净。阀厅材料应能防火、隔热，厅内应配备先进可靠的火灾探测报警及防火设施。

在详细介绍本公开实施例的阀厅之前，先简单介绍与阀厅结构相关的高压直流输电系统。图1是根据本公开本实施例的一种高压直流输电系统100的电路图，如图1所示，该高压直流输电系统100除了换流变压器之外主要包括位于同一换流变压器支路上的LCC(电网换相换流器)102以及STATCOM(静止同步补偿器)103。如图1所示，同一换流变压器支路上的STATCOM 103设置在换流变压器靠近LCC 102的一侧，这样设置使得STATCOM 103和LCC102的安装位置更加靠近，从而为同时将STATCOM 103和LCC 102设置在同一阀厅内提供了可能。

图2是根据本公开本实施例的一种高压直流输电系统中LCC(电网换相换流器)的三相电路示意图，该电网换相换流器包括六脉动换流阀。如图2所示，六脉动换流阀为三相桥式换流桥，每相换流桥均包括上、下两个半桥，共六个桥臂组成，每个桥臂上均设置有半控型晶闸管阀。其中，阀T1和T2、T3和T4、T5和T6分别构成三个臂对，每一臂对的中心端子对应地连接到换流变压器的a、b、c三相上。STATCOM通过直挂方式接入交流系统，即，STATCOM的各相直连至六脉动换流阀的每一臂对的中心端子。

STATCOM并联在电网中，相当于可变的无功电流源，其无功电流可以灵活控制，自动补偿系统所需要的无功功率。一方面有效地解决了谐波干扰并联电容器的问题，另一方面，可根据实际要求抑制或治理谐波，改善电能质量。STATCOM可以通过将电压源型逆变器(VSC)，经过电抗器或者变压器并联在电网上实现，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源型补偿装置，STATCOM不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且也可以对谐波电流进行跟踪补偿。

IGBT型补偿装置STATCOM相对于传统的固定电容器补偿、机械开关投切电容器、晶闸管投切电容器等为主要代表的补偿方式，具有优势。首先，STATCOM具备抗谐波功能，更保障系统安全。STATCOM是可控电流源，只补偿基波无功电流，系统谐波电流不会造成补偿设备损坏，使其寿命延长、维护工作量减少，同时避免电容器组可能造成的谐波放大，防止系统其他设备及补偿设备因谐波过电压而损坏。另外，STATCOM具备动态连续平滑补偿以及更高的响应速度，使对电压闪变的补偿效果更好。STATCOM可以跟随负载变化，动态连续补偿功率因数，可以发出无功功率，也可吸收无功功率，避免了无功倒送的情况。STATCOM还能够解决负荷的不平衡问题，STATCOM不仅不产生谐波，而且能在补偿无功功率的同时动态补偿谐波。最后，STATCOM的电流源特性、输出无功电流不受母线电压影响，而传统的SVC(静止无功补偿装置)具有阻抗型特性，输出电流随母线电压线性降低。STATCOM用于电压控制时具备很大的优势，系统电压越低，越需要动态无功支撑电电压，STATCOM输出无功电流与系统电压没有关系；而系统电压越低，SVC输出无功电流的能力越低。

图3示出了根据本公开实施例的用于高压直流输电系统的阀厅300的结构示意图。如图3所示，该阀厅300包括：厅壁301、至少一个电网换相换流器312以及至少一组静止同步补偿器313。厅壁301内部限定容纳间室。至少一个电网换相换流器312和至少一组静止同步补偿器313均设置在容纳间室内。在图3所示的实施例中，阀厅300为高压阀厅，其内部包含两个电网换相换流器312和两组静止同步补偿器313，由于在图3的视角中，两个电网换相换流器312和两组静止同步补偿器313在XOZ平面内重合，因此，在图3中仅能够观察到一个电网换相换流器312和一组静止同步补偿器313(包括三个相的静止同步补偿器)。如图3所示，至少一个电网换相换流器312设置在容纳间室的顶部空间，至少一组静止同步补偿器313设置在容纳间室的底部空间。电网换相换流器312和静止同步补偿器313按照图1和图2所示的连接方式连接到换流变压器314。换流变压器314设置在容纳间室之外。具体的电路连接方式为：至少一个电网换相换流器312均连接到对应的换流变压器，并且，至少一组静止同步补偿器313中的每组静止同步补偿器313的端子电连接到至少一个电网换相换流器312中对应的电网换相换流器312和对应的换流变压器之间。

在相关技术中，电网换相换流器312通常设置在容纳间室的顶部空间中，例如，电网换相换流器312的阀(例如：图2中所示的阀T1-T6)可以悬挂设置在厅壁301的顶壁上，电网换相换流器312的下方空间是空闲的。在本公开的实施例中，将静止同步补偿器313与电网换相换流器312设置在同一阀厅300内，可以利用电网换相换流器312下方的空间，无需在阀厅300外单独安放静止同步补偿器313，从而使得整个高压直流输电系统的结构更加简单和紧凑。

如图3所示，至少一个电网换相换流器312的阀悬挂设置在厅壁301的顶壁上，至少一组静止同步补偿器313设置在至少一个电网换相换流器312的下方。静止同步补偿器313中的阀可以呈站立式设置在阀厅300的地板上，即，静止同步补偿器313中的阀可以为立式阀。根据图1所示，至少一个电网换相换流器312的数量和静止同步补偿器313的组数是相同的，因此，每组静止同步补偿器313的阀可以设置在对应的电网换相换流器312的阀的下方，以便于这两者在阀厅300内对应安装。通过上述的安装方式，后续的维修或安装人员可以容易地找到设置在同一电路支路上的电网换相换流器312和静止同步补偿器313，从而便于高压直流输电系统的维护和检修。

在一些实施例中，如图2所示，换流变压器包括三个相。至少一组静止同步补偿器中的每组静止同步补偿器包括三个相支路的静止同步补偿器，其中，三个相支路中的每个相支路连接到对应的换流变压器的一个相上。如图3所示，对应地，在阀厅中，设置有两组、每组三个的静止同步补偿器。每个静止同步补偿器可以沿着第一方向延伸设置(图中所示的Y方向，即，垂直于纸面方向)，每组静止同步补偿器中的三个静止同步补偿器沿着第二方向排列设置(图中所示的X方向)，其中，第一方向垂直于第二方向。每组静止同步补偿器中的相邻两个静止同步补偿器可以间隔一定距离设置，以防止这两个静止同步补偿器的阀相互干扰。

图4示出了根据本公开实施例的高压直流输电系统400的整体电路示意图。如图4所示，高压直流输电系统通常由送端换流站和受端换流站组成，两换流站的主接线一致。图4以送端换流站为例，该换流站通常包括对称的极I和极II。每一极通常包括两个串联的十二脉动换流阀，而每一个十二脉动换流阀由两个六脉动换流阀串联而成，每一个六脉动换流阀包括一个换流变压器和一个与换流变压器的阀侧端子相连的六脉动桥电路。六脉动换流阀的具体电路结构参照上述图2所示，这里不再赘述。每一极的极线母线和中性母线上均串联一定容量的平波电抗器以抑制纹波，而在每一极的极线母线与中性母线之间设置一组至两组直流滤波器(图中未示出)以抑制直流侧谐波。极I和极II的高压侧十二脉动换流阀安装在高压阀厅410内(图中虚线框所示)，极I和极II的低压侧十二脉动换流阀共同安装在低压阀厅420内(图中虚线框所示)。

在一些实施例中，阀厅为高压阀厅，图3所示的阀厅即为高压阀厅。参照图4所示的电路所示，在高压阀厅中，至少一个电网换相换流器的数量为两个，每个电网换相换流器包括上述六脉动换流阀，至少一个静止同步补偿器包括两组静止同步补偿器，其中，两组静止同步补偿器在图3所示的第一方向(Y)上并排设置。

在一些实施例中，阀厅为低压阀厅，低压阀厅包括第一厅和第二厅。图5示出了根据本公开实施例的低压阀厅520的结构示意图。如图5所示，第一厅和第二厅分别设置在左右两侧，并且由阀厅中间的分隔壁分隔开，第一厅和第二厅呈对称布置。在第一厅和第二厅中的任一者中，均设置有两个电网换相换流器522以及两组静止同步补偿器523，也就是说，整个低压阀厅520将包括四个电网换相换流器522以及四组静止同步补偿器523。在第一厅和第二厅中的任一者中，两组静止同步补偿器523均在第一方向(Y)上并排设置。

每个静止同步补偿器还包括：感应电抗器。感应电抗器用于连接与该同步补偿器对应的电网换相换流器的阀。如上文所述，在高压阀厅或低压阀厅中，均存在并排设置的两组静止同步补偿器。图6根据本实用新型的高压阀厅600的俯视图。如图6所示，在上述并排设置的两组静止同步补偿器613中，对应于每个相的两个静止同步补偿器613相对设置，两个静止同步补偿器613中的每个静止同步补偿器613的感应电抗器615均设置在靠近相对设置的另一个静止同步补偿器613的一端。如图6所示，两组静止同步补偿器613，即第一组静止同步补偿器A和第二组静止同步补偿器B，在Y方向上并排设置。每一组静止同步补偿器A均包括三个相支路的静止同步补偿器613，第一组静止同步补偿器A中的第一相的静止同步补偿器613与第二组静止同步补偿器B中的第一相的静止同步补偿器613相对设置，即它们沿Y方向布置在同一条直线上；同样地，第一组静止同步补偿器A中的第二相的静止同步补偿器613与第二组静止同步补偿器B中的第二相的静止同步补偿器613相对设置，并且，第一组静止同步补偿器A中的第三相的静止同步补偿器613与第二组静止同步补偿器B中的第三相的静止同步补偿器613相对设置。对于两组静止同步补偿器中位于同一相的两个静止同步补偿器613，它们的感应电抗器615相对邻近布置，6个感应电抗器615可以轻松组合在一起，方便安装和维护。

根据本公开的另一方面，还提供了一种用于高压直流输电系统。上述高压直流输电系统包括：两个上述的高压阀厅以及一个上述的低压阀厅。高压阀厅用于安置高压直流输电系统的高压侧的电网换相换流器和静止同步补偿器；低压阀厅用于安置高压直流输电系统的低压侧的电网换相换流器和静止同步补偿器。高压阀厅和低压阀厅的具体结构以在上文进行了详细说明，这里不再赘述。在一些实施例中，低压阀厅可以设置在两个高压阀厅之间，以进一步优化整个系统的建筑布局。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于高压直流输电系统的阀厅，其特征在于，包括：

厅壁，其内部限定容纳间室；

至少一个电网换相换流器，设置在所述容纳间室的顶部空间；以及

至少一组静止同步补偿器，设置在所述容纳间室的底部空间，其中

所述至少一个电网换相换流器均电连接到对应的换流变压器，并且，所述至少一组静止同步补偿器中的每组静止同步补偿器的端子电连接到所述至少一个电网换相换流器中对应的电网换相换流器和对应的换流变压器之间。

2.根据权利要求1所述的阀厅，其特征在于，

所述至少一个电网换相换流器的阀悬挂设置在所述厅壁的顶壁上，所述至少一组静止同步补偿器的阀设置在所述至少一个电网换相换流器的阀的下方。

3.根据权利要求1所述的阀厅，其特征在于，所述至少一组静止同步补偿器中的每组静止同步补偿器包括三个相支路的静止同步补偿器，其中，三个相支路中的每个相支路电连接到所述对应的换流变压器的一个相上。

4.根据权利要求3所述的阀厅，其特征在于，

每组静止同步补偿器中的三个静止同步补偿器均沿着第一方向延伸设置，所述三个静止同步补偿器沿着第二方向排列设置，其中，所述第一方向垂直于第二方向。

5.根据权利要求4所述的阀厅，其特征在于，所述阀厅为高压阀厅，所述至少一个电网换相换流器的数量为两个，所述至少一个静止同步补偿器包括两组静止同步补偿器，其中，所述两组静止同步补偿器在所述第一方向上并排设置。

6.根据权利要求4所述的阀厅，其特征在于，所述阀厅为低压阀厅，所述低压阀厅包括第一厅和第二厅，其中，

在所述第一厅和所述第二厅中的任一者中，均设置有两个电网换相换流器以及两组静止同步补偿器，其中，所述两组静止同步补偿器在所述第一方向上并排设置。

7.根据权利要求5或6所述的阀厅，其特征在于，每个静止同步补偿器还包括：

感应电抗器，用于连接与该静止同步补偿器对应的电网换相换流器的直流阀。

8.根据权利要求7所述的阀厅，其特征在于，

并排设置的两组静止同步补偿器中分别对应于每个相的两个静止同步补偿器相对设置，所述对应于每个相的两个静止同步补偿器中的每个静止同步补偿器的感应电抗器均设置在靠近另一个静止同步补偿器的一端。

9.根据权利要求1所述的阀厅，其特征在于，

所述至少一组静止同步补偿器中的每个静止同步补偿器的阀为立式阀。

10.一种高压直流输电系统，其特征在于，包括：

两个根据权利要求5所述的高压阀厅；以及

一个根据权利要求6所述的低压阀厅，其中

所述高压阀厅用于安置所述高压直流输电系统的高压侧的电网换相换流器和静止同步补偿器；所述低压阀厅用于安置所述高压直流输电系统的低压侧的电网换相换流器和静止同步补偿器。