[發明專利]一種用于柔性直流輸電系統的海上換流站

有效

• 申請號: 201910302415.7
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110042819B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 俞華鋒;楊建軍;呂國兒;孫震洲;張棟梁;陶安;袁建平;楊文斌;陳晴;傅春翔;楊林剛;許崢;顏加明;於剛節;徐小龍
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B17/00
• 分類號: E02B17/00;E04H5/04;H05K7/20;E02B17/06;H02M7/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明提供了一種用于柔性直流輸電系統的海上換流站，包括封閉式的上部結構和用于承托上部結構的基礎結構；上部結構包括并排設置的大空間主廠房和小空間的副廠房；主廠房分為上下兩層，其中上層設置有限流電抗器、直流場設備、換流變壓器、高壓開關設備、廠用電系統和應急柴油機，下層設置有換流閥和橋臂電抗器；副廠房共有六層，一層設有海水泵房和閥冷卻設備，二層設有海水處理設備，三層設置閥控制室，四層設置消防設備，五層設置正壓通風設備，六層設置站控制室；上部結構總體對稱設置，基礎結構為導管架且中間預留有供駁船進出的通道。該技術方案布置緊湊合理、運行安全可靠、適應海洋環境條件和海上施工特點。

技術領域

本發明涉及一種用于柔性直流輸電系統的海上換流站。

背景技術

海上風力發電是一個新興的產業，近幾年發展迅速，但目前我國海上風電場離岸距離一般都在30km以內，所以目前我國海上風電的電能都是通過交流海纜輸出。隨著海上風電向更大規模、更遠距離發展，一般情況下，當海上風電場離岸距離超過60km時，顯然傳統的交流輸電方式已不經濟，此時應考慮適用于大容量、遠距離電能傳輸的直流輸電的方式。隨著傳輸距離需求越來越遠、傳輸容量需求越來越大，直流輸電將在海上風電場的開發利用中起到重要作用， 采用直流輸電的海上風電場，就需要建設海上換流站，海上換流站是將海上風電場的電能用交流線路匯集、然后轉換成直流輸出的裝置。

我國陸上直流輸電領域已發展多年，已建成有數座陸上換流站。常規的陸上換流站，一般按照交流變換直流的工藝流程，設置有換流變壓器、高壓開關、橋臂電抗器、換流閥、限流電抗器、直流場等設備，換流變壓器一般布置在室外，其余設備則設置在一列單層廠房內。但由于海上換流站建造方法和所處環境有所差異，需要考慮比如海水海風的腐蝕、電器設備的冷卻問題、換流站的占地面積以及承重能力、設備搬運維護的方便性、換流站安裝方式等等問題，導致其布置方案、結構型式、冷卻方式等都必不相同。因此，陸上換流站已無法提供借鑒啟示。

現有的固定式海上換流站的技術方案中，有一些由于其空間設計和各設備放置形式的問題，使得換流變壓器、高壓開關等設備搬運難從而設置了大量的搬運通道，導致空間浪費、換流站整體占地面積大，而且換流變壓器檢修較為不便。同時，該技術是在最外側的一排柱與基礎連接，其連接剛度過小，結構跨度過大。也有一些，其雖然改進了設備的布置方式降低了成本，但是空間容納的設備電器較少導致換流站功能性單一，一旦出現故障等問題無法應對、持續運行條件差。尤為關鍵的是，上述技術方案中均沒有明確或妥善地考慮結構重量對稱性的問題，各層結構在水平面呈矩形布置。在這兩個方案中，如果對換流變壓器、高壓開關以及其他暖通和給排水設備等進行細化布置，將必然導致其結構僅能做到在水平面的短邊方向上無偏心，而在長邊方向上重心將嚴重偏向具有較多夾層或更高樓層的一側（海上換流站上部組塊總重量約2萬噸，上述方案偏心至少可達5m，則在靜力工況下的傾覆力矩就將達到10萬噸米），進而增加樁基礎、導管架以及上部組塊框架在海洋環境荷載工況下的設計與施工難度，顯著提升工程造價，無實際應用的可行性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種布置緊湊合理、運行安全可靠、適應海洋環境條件和海上施工特點的用于柔性直流輸電系統的海上換流站。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于柔性直流輸電系統的海上換流站，包括封閉式的上部結構和用于承托上部結構的基礎結構；上部結構包括并排設置的大空間主廠房和小空間的副廠房；主廠房分為上下兩層，其中上層設置有限流電抗器、直流場設備、換流變壓器、高壓開關設備、廠用電系統和應急柴油機，下層設置有換流閥和橋臂電抗器；副廠房共有六層，一層設有海水泵房和閥冷卻設備，二層設有海水處理設備，三層設置閥控制室，四層設置消防設備，五層設置正壓通風設備，六層設置站控制室；上部結構總體對稱設置，基礎結構為導管架且中間預留有供駁船進出的通道。