一种用于柔性直流输电系统的海上换流站技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于柔性直流输电系统的海上换流站，包括封闭式的上部结构和用于承托上部结构的基础结构；上部结构包括并排设置的大空间主厂房和小空间的副厂房；主厂房分为上下两层，其中上层设置有限流电抗器、直流场设备、换流变压器、高压开关设备、厂用电系统和应急柴油机，下层设置有换流阀和桥臂电抗器；副厂房共有六层，一层设有海水泵房和阀冷却设备，二层设有海水处理设备，三层设置阀控制室，四层设置消防设备，五层设置正压通风设备，六层设置站控制室；上部结构总体对称设置，基础结构为导管架且中间预留有供驳船进出的通道。该技术方案布置紧凑合理、运行安全可靠、适应海洋环境条件和海上施工特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于柔性直流输电系统的海上换流站
本技术涉及用于柔性直流输电系统的海上换流站。
技术介绍
海上风力发电是一个新兴的产业，近几年发展迅速，但目前我国海上风电场离岸距离一般都在30km以内，所以目前我国海上风电的电能都是通过交流海缆输出。随着海上风电向更大规模、更远距离发展，一般情况下，当海上风电场离岸距离超过60km时，显然传统的交流输电方式已不经济，此时应考虑适用于大容量、远距离电能传输的直流输电的方式。随着传输距离需求越来越远、传输容量需求越来越大，直流输电将在海上风电场的开发利用中起到重要作用采用直流输电的海上风电场，就需要建设海上换流站，海上换流站是将海上风电场的电能用交流线路汇集、然后转换成直流输出的装置。我国陆上直流输电领域已发展多年，已建成有数座陆上换流站。常规的陆上换流站，一般按照交流变换直流的工艺流程，设置有换流变压器、高压开关、桥臂电抗器、换流阀、限流电抗器、直流场等设备，换流变压器一般布置在室外，其余设备则设置在一列单层厂房内。但由于海上换流站建造方法和所处环境有所差异，需要考虑比如海水海风的腐蚀、电器设备的冷却问题、换流站的占地面积以及承重能力、设备搬运维护的方便性、换流站安装方式等等问题，导致其布置方案、结构型式、冷却方式等都必不相同。因此，陆上换流站已无法提供借鉴启示。现有的固定式海上换流站的技术方案，有一些由于其空间设计和各设备放置形式的问题，使得换流变压器、高压开关等设备搬运难从而设置了大量的搬运通道，导致空间浪费、换流站整体占地面积大，而且换流变压器检修较为不便。同时，该技术是在最外侧的一排柱与基础连接，其连接刚度过小，结构跨度过大。也有一些，其虽然改进了设备的布置方式降低了成本，但是由于空间有限容纳的设备电器较少导致换流站功能性单一，一旦出现故障等问题无法应对、持续运行条件差。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种布置紧凑合理、运行安全可靠、适应海洋环境条件和海上施工特点的用于柔性直流输电系统的海上换流站。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种用于柔性直流输电系统的海上换流站，包括封闭式的上部结构和用于承托上部结构的基础结构；上部结构包括并排设置的大空间主厂房和小空间的副厂房；主厂房分为上下两层，其中上层设置有限流电抗器、直流场设备、换流变压器、高压开关设备、厂用电系统和应急柴油机，下层设置有换流阀和桥臂电抗器；副厂房共有六层，一层设有海水泵房和阀冷却设备，二层设有海水处理设备，三层设置阀控制室，四层设置消防设备，五层设置正压通风设备，六层设置站控制室；上部结构总体对称设置，基础结构为导管架且中间预留有供驳船进出的通道。进一步的，上部结构的下层通过壁板间隔成两个对称且大跨度的阀厅以及两个对称的桥臂电抗器室，换流阀和桥臂电抗器分别放置在对应的室内，阀厅的上层设置钢杵架；其中，阀厅紧邻所述副厂房，阀厅和桥臂电抗器室的交界处还设有电缆接头室。进一步的，上部结构的上层通过壁板和T字过道分隔成紧邻副厂房的第一区域以及彼此间隔相对的第二区域和第三区域；其中，限流电抗器和直流场设备布置在第一区域，换流变压器、高压开关设备、厂用电系统和应急柴油机分别对称地布置在第二区域和所述第三区域。进一步的，第一区域呈十字型分隔为两间对称的限流电抗器室和两间对称的直流室；第二区域和第三区域格局相似，均划分为一侧一个面积较大的电气室和另一侧三个面积较小的隔间，中间的隔间均布置换流变压器；第二区域的电气室放置220V高压开关，其余两隔间分别放置应急柴油机和备用补偿电抗器；第三区域的电气室放置厂用电系统，其余两隔间分别放320V高压开关和临时设备。进一步的，副厂房的一层和二层均划分为四个依次排列的隔间，一层中间的两个隔间为阀冷却室且其余端部两间为海水泵房，二层中间的两个隔间为冷却水池且其余两间为水处理室，使得换流阀拥有借助冷却液冷却的内冷系统和借助海水循环的外冷系统；三层划分为两个隔间，分别为阀控制室和通风机房；第四层依次并列划分为蓄电池室、二次设备室、消防水池和消防泵房；五层依次划分为柴油油罐室、泡沫灭火室和通风机房；六层划分为柴油发电机室、站控制室和其他设备室。进一步的，主厂房的下层对应副厂房的一至三层，主厂房的上层对应副厂房的四至六层；主厂房的上层和下层的部分之间还设有电缆夹层。进一步的，上部结构采用空间桁架结构，其中纵向设置三道钢桁架，同时横向也设置多道钢桁架；弦杆采用强H型或箱型结构。进一步的，上部结构的底部每榀纵向桁架设置有若干运行期支座，在运行期支座的内侧每榀纵向桁架设置有运输期支座；运行期支座和运输期支座内部均设置有橡胶或/和砂石。进一步的，上部结构的四周设有搬运通道，搬运通道的端头设有上下升降的重型电梯；高压开关设备以及换流变压器的屋顶设置吊物孔。进一步的，上部结构的封闭材料采用钢板和防火棉的组合。本技术的有益效果：（1）通过空间分隔的优化和平面布置的合理化，使得本技术的海上换流站占用面积小的同时还能够容纳除基本设备以外的多种其他功能性设备，结构紧凑，为换流站适应海上环境长期维持稳定性和可靠性提供保证；并且，整体对称的设计有利于后续采用浮托法安装，不仅解决了海上换流站整体重量超过起重船的起重能力的问题，实现了海上换流站的整体安装，而且也保证了运输期和运行期的稳定。（2）采用封闭式布置，利用钢板和防火棉组合既可以隔绝外界的腐蚀性气体，防止电气设备被海洋环境腐蚀，又可以防火和隔热，辅助保证设备长期运行的可靠性和耐久性。（3）本技术方案充分利用海上换流站四周大量海水的有利环境，抽取海水作为换热媒介，结合传统的冷却液冷却技术，有效达到在封闭环境中高效冷却的目的，保证设备的正常工作。（4）采用屋顶起吊大件设备和普通设备运输通道搬运的结合方式，一方面解决了由于高压开关、换流变压器重量大、尺寸大，传统水平运输非常困难、所需的运输通道也大的问题，另一方面水平和竖向交通运输通道有利于设备日常维护和搬运的便捷性。（5）本技术采用了空间桁架结构的技术方案，在海上换流站的外侧设置运行期支座，运行期支座采用双支座，在运行期支座的内侧，设置了运输期支座。海上换流由于中间预留了驳船通道，一般有50m左右的大跨越，这种技术可以有效的解决了结构大跨越问题。同时，运行期支座可以采用双支座，辅助保证了运行期结构刚度，使整体结构可以有效抵抗运行期风、浪、地震等水平作用力。附图说明图1为本专利技术的主厂房下层平面布置图。图2为本专利技术的主厂房上层平面布置图。图3为本专利技术主厂房纵剖面示意图1。图4为本专利技术主厂房纵剖面示意图2。图5为本专利技术上部结构第一层空间平面布置图。图6为本专利技术副厂房第二层空间平面布置图。图7为本专利技术副厂房第三层空间平面布置图。图8为本专利技术上部结构第四层空间平面布置图。图9为本专利技术上部结构第五层空间平面布置图。图10为本专利技术上部结构第六本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于柔性直流输电系统的海上换流站，其特征在于包括封闭式的上部结构和用于承托所述上部结构的基础结构；所述上部结构包括并排设置的大空间主厂房和小空间的副厂房；所述主厂房分为上下两层，其中上层设置有限流电抗器、直流场设备、换流变压器、高压开关设备、厂用电系统和应急柴油机，下层设置有换流阀和桥臂电抗器；所述副厂房共有六层，一层设有海水泵房和阀冷却设备，二层设有海水处理设备，三层设置阀控制室，四层设置消防设备，五层设置正压通风设备，六层设置站控制室；所述上部结构总体对称设置，所述基础结构为导管架且中间预留有供驳船进出的通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性直流输电系统的海上换流站，其特征在于包括封闭式的上部结构和用于承托所述上部结构的基础结构；所述上部结构包括并排设置的大空间主厂房和小空间的副厂房；所述主厂房分为上下两层，其中上层设置有限流电抗器、直流场设备、换流变压器、高压开关设备、厂用电系统和应急柴油机，下层设置有换流阀和桥臂电抗器；所述副厂房共有六层，一层设有海水泵房和阀冷却设备，二层设有海水处理设备，三层设置阀控制室，四层设置消防设备，五层设置正压通风设备，六层设置站控制室；所述上部结构总体对称设置，所述基础结构为导管架且中间预留有供驳船进出的通道。


2.如权利要求1所述的一种用于柔性直流输电系统的海上换流站，其特征在于所述上部结构的下层通过壁板间隔成两个对称且大跨度的阀厅以及两个对称的桥臂电抗器室，所述换流阀和桥臂电抗器分别放置在对应的室内，所述阀厅的上层设置钢杵架；其中，所述阀厅紧邻所述副厂房，所述阀厅和所述桥臂电抗器室的交界处还设有电缆接头室。


3.如权利要求1所述的一种用于柔性直流输电系统的海上换流站，其特征在于所述上部结构的上层通过壁板和T字过道分隔成紧邻副厂房的第一区域以及彼此间隔相对的第二区域和第三区域；其中，所述限流电抗器和直流场设备布置在所述第一区域，所述换流变压器、高压开关设备、厂用电系统和应急柴油机分别对称地布置在所述第二区域和所述第三区域。


4.如权利要求3所述的一种用于柔性直流输电系统的海上换流站，其特征在于所述第一区域呈十字型分隔为两间对称的限流电抗器室和两间对称的直流室；所述第二区域和第三区域格局相似，均划分为一侧一个面积较大的电气室和另一侧三个面积较小的隔间，中间的隔间均布置所述换流变压器；所述第二区域的所述电气室放置220V高压开关，其余两所述隔间分别放置所述应急柴油机...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞华锋，杨建军，吕国儿，孙震洲，张栋梁，陶安，袁建平，杨文斌，陈晴，傅春翔，杨林刚，许峥，颜加明，於刚节，徐小龙，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33