基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构的制作方法

1.本发明属于海上换流站建筑施工技术领域，具体涉及基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构。


背景技术：

2.目前，国外海上风电送出已有采用柔性直流送出的案例，如borwin1、borwin2、borwin3、dolwin1、dolwin2、dolwin3等，电压等级在
±
150kv～
±
320kv，容量在400-900mw间，均采用对称单极接线系统。国外通过上述工程的积累，已有完备的海上柔性直流输电平台的解决方案，相关国家或电力公司开发了系列标准，如gl、dnv等。国内海上风电送出以交流方案为主，采用柔性直流送出的案例仅有在建的江苏如东项目，电压等级为
±
400kv，容量为1100mw，也采用对称单极系统。
3.我国海上风电项目呈现由近海到远海、由浅水到深水、由小规模示范到大规模集中开发的特点。根据我国各省的规划，更大规模的海上风电集中送出的工程开发近在咫尺。当送出容量达到2gw～3gw级时若再采用传统的对称单极拓扑，将很难满足供电可靠性的要求，并且受故障损失的影响也很可能不再具有经济性优势，对称双极拓扑会是优选方案。
4.目前应用于海上风电柔直送出的对称单极系统已有相对较为成熟的技术方案，但是基于对称双极系统的海上换流站技术方案目前尚处于科研攻关阶段，在国内外均尚无应用经验，还有很多关键技术需要解决。本发明针对基于对称双极系统的海上换流站单平台紧凑化布置方法提出解决方案。
5.现有技术为“一种柔性直流海上换流站”，公开号为cn113162103a，该柔性直流海上换流站主要分为上下两层，上层按同一方向依次紧邻设置散热器、换流变压器室、开关场、中性线阀厅和中性线直流场；下层对应中性线阀厅和中性线直流场的位置分别设置极性线阀厅和极性线直流场，对应换流变压器室的位置被分为两层上下分别布置交流场和电缆层，对应开关场的位置则布置为第一辅助生产区且第一辅助生产区占据极性线阀厅与电缆层及交流场之间的剩余空间。第一辅助生产区同样被划分为上下两层，且每层设有多个隔间。中性线直流场的上方还设有第二辅助生产区，第二辅助生产区和中性线直流场的高度总和与中性线阀厅高度相同。由此可见，根据功能区的划分，每层在需要的位置又被分为上下两层，因此整个换流站实际采用单平台四层布置。并且每层空间中部还设有走廊，各功能区、房间在走廊两侧对称布局从而换流站形成真双极四阀厅四直流场格局。但这种技术方案将每一极换流阀的上桥臂和下桥臂分开房间上部布置，导致需要4个阀厅、4个桥臂电抗器室，房间增多后既增加了平台尺寸，又增加了房间之间互连的设备，不利于平台的紧凑化布置。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构，既能保证各设备之间电气连接顺畅，又能最大程度减少平台尺寸和节省投资。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
8.基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构，其包括一个钢结构平台，所述钢结构平台自下而上依次设有第一层空间、第二层空间、第三层空间、第四层空间、第五层空间和第六层空间；
9.所述第一层空间布置有极ⅰ阀厅、极ⅰ直流场、网侧配电装置室、网侧继电器室和第一空调机房，所述极ⅰ直流场和极ⅰ阀厅沿所述钢结构平台的长度方向依次紧邻布置，所述极ⅰ直流场靠近所述钢结构平台的前端，所述网侧配电装置室和所述网侧继电器室紧邻布置于所述钢结构平台的侧旁，且所述网侧配电装置室靠近所述钢结构平台的前端，所述第一空调机房布置于所述钢结构平台的前端且与所述网侧配电装置室紧邻；
10.所述第二层空间布置有换流阀控制保护室、阀冷配电控制室和第一蓄电池室，所述换流阀控制保护室和所述海水阀冷配电控制室均位于所述网侧继电器室的正上方，且所述换流阀控制保护室靠近所述网侧配电装置室一侧，所述第一蓄电池室位于所述第一空调机房的正上方，所述极ⅰ直流场的上空区域、所述极ⅰ阀厅的上空区域和所述网侧配电装置室的上空区域分别贯通至所述第二层空间；
11.所述第三层空间布置有阀冷控制保护室、交直流继电器室、第二空调机房和第二蓄电池室，所述第二空调机房和所述阀冷控制保护室均位于所述网侧配电装置室的正上方，且所述第二空调机房靠近所述钢结构平台的前端，所述交直流继电器室位于所述换流阀控制保护室和所述海水阀冷配电控制室的正上方，所述第二蓄电池室位于所述第一蓄电池室的正上方，所述极ⅰ直流场的上空区域和所述极ⅰ阀厅的上空区域分别贯通至所述第三层空间；
12.所述第四层空间布置有10kv配电室、站用电室、柴油机室和第三蓄电池室，所述第三蓄电池室位于所述第二空调机房的正上方，所述10kv配电室位于所述阀冷控制保护室的正上方，所述站用电室位于所述交直流继电器室的正上方，所述柴油机室位于所述第二蓄电池室的正上方，所述极ⅰ直流场的上空区域和所述极ⅰ阀厅的上空区域分别贯通至所述第四层空间；
13.所述第五层空间布置有极ⅱ阀厅、极ⅱ直流场、换流阀控制室和电缆间，所述极ⅱ阀厅位于所述极ⅰ阀厅的正上方，所述极ⅱ直流场位于所述极ⅰ直流场的正上方，所述电缆间位于所述第三蓄电池室、所述10kv配电室和所述站用电室的正上方，所述换流阀控制室位于所述柴油机室的正上方；
14.所述第六层空间布置有换流变压器室和高压站用变室，所述换流变压器室位于所述电缆间的正上方，所述高压站用变室位于所述换流阀控制室的正上方，所述极ⅱ直流场的上空区域和所述极ⅱ阀厅的上空区域分别贯通至所述第六层空间。
15.作为本发明的优选方案，所述极ⅰ直流场内设有第一桥臂电抗器和中性点回路。
16.作为本发明的优选方案，所述极ⅱ直流场内设有第二桥臂电抗器。
17.作为本发明的优选方案，所述极ⅰ阀厅与所述极ⅰ直流场之间的隔墙上设有第一穿墙套管。
18.作为本发明的优选方案，所述极ⅱ阀厅与所述极ⅱ直流场之间的隔墙上设有第二穿墙套管。
19.作为本发明的优选方案，所述极ⅰ阀厅内设有极ⅰ阀侧配电装置，所述极ⅰ阀侧配电
装置靠近所述钢结构平台的后端。
20.作为本发明的优选方案，所述极ⅱ阀厅内设有极ⅱ阀侧配电装置，所述极ⅱ阀侧配电装置靠近所述钢结构平台的后端。
21.作为本发明的优选方案，所述柴油机室沿所述钢结构平台的宽度方向分隔有3个紧邻布置的柴油机单间。
22.作为本发明的优选方案，所述换流变压器室沿所述钢结构平台的长度方向分隔有6个紧邻布置的换流变单间。
23.作为本发明的优选方案，所述高压站用变室沿所述钢结构平台的宽度方向分隔有2个紧邻布置的高压站用变单间。
24.实施本发明提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构，与现有技术相比，其有益效果在于：
25.(1)本发明通过统筹考虑功能房间和辅助房间的布置需求，对空间布置结构进行了优化，同时规划了专门的电缆通道，这样既能保证了各设备之间电气连接的顺畅，又能最大程度减少平台尺寸，节省穿墙套管和用钢量，为深远海大容量海上风电开发提供技术支持；
26.(2)本发明将每个阀厅的上下桥臂布置在一个房间内，两个极的阀厅上下层布置，减少了房间数量，进而减少了平台尺寸、节省了互连设备，有利于整个平台的紧凑化布置，降低平台制造和运输难度；
27.(3)本发明在换流变压器室的下方布置电缆间，能够满足换流变两侧大截面高压汇流电缆敷设的转弯半径要求，避免对平台结构的影响；
28.(4)本发明将网侧配电装置布置在极1阀厅侧面的下方，一方面提高了下层高度方向的空间利用率，另一方面多回集电线路海缆上平台后能够直接接入网侧配电装置，既保证了电气接线顺畅，又减少了集电线路海缆的长度，节省投资；
29.(5)本发明将网侧继电器室邻近网侧配电装置室布置，节省二次电缆长度，节省投资。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
31.图1是本发明实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构的第一层空间的布置图；
32.图2是于图1所示结构中a-a位置的截面图；
33.图3是于图1所示结构中b-b位置的截面图；
34.图4是本发明实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构的第二层空间的布置图；
35.图5是本发明实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构的第三层空间的布置图；
36.图6是本发明实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构的第四层空间的布置图；
37.图7是本发明实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构的第五层空间的布置图；
38.图8是本发明实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构的第六层空间的布置图。
39.图中标记：
40.钢结构平台100；极ⅰ阀厅101；极ⅰ直流场102；网侧配电装置室103；网侧继电器室104；第一空调机房105；第一穿墙套管106；换流阀控制保护室107；阀冷配电控制室108；第一蓄电池室109；阀冷控制保护室110；交直流继电器室111；第二空调机房112；第二蓄电池室113；10kv配电室114；站用电室115；柴油机室116；第三蓄电池室117；极ⅱ阀厅118；极ⅱ直流场119；换流阀控制室120；电缆间121；第二穿墙套管122；换流变压器室123；高压站用变室124；极ⅰ阀侧配电装置的布置位置125；极ⅱ阀侧配电装置的布置位置126；电缆127。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
43.如图1至图3所示，本发明优选实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构，其包括一个钢结构平台100，所述钢结构平台100自下而上依次设有第一层空间、第二层空间、第三层空间、第四层空间、第五层空间和第六层空间。从图3中可以理解到，各层空间是以楼层的承载地板进行划分。
44.如图1所示，所述第一层空间布置有极ⅰ阀厅101、极ⅰ直流场102、网侧配电装置室103、网侧继电器室104和第一空调机房105，所述极ⅰ直流场102和极ⅰ阀厅101沿所述钢结构平台100的长度方向依次紧邻布置，所述极ⅰ直流场102靠近所述钢结构平台100的前端，所述网侧配电装置室103和所述网侧继电器室104紧邻布置于所述钢结构平台100的侧旁，且所述网侧配电装置室103靠近所述钢结构平台100的前端，所述第一空调机房105布置于所述钢结构平台100的前端且与所述网侧配电装置室103紧邻。本实施例中，所述极ⅰ阀厅101中的上下桥臂布置在一个房间内；所述极ⅰ阀厅101与所述极ⅰ直流场102之间的隔墙上设有第一穿墙套管106。
45.如图4所示，所述第二层空间布置有换流阀控制保护室107、阀冷配电控制室108和第一蓄电池室109，所述换流阀控制保护室107和所述海水阀冷配电控制室108均位于所述网侧继电器室104的正上方，且所述换流阀控制保护室107靠近所述网侧配电装置室103一侧，所述第一蓄电池室109位于所述第一空调机房105的正上方，所述极ⅰ直流场102的上空区域、所述极ⅰ阀厅101的上空区域和所述网侧配电装置室103的上空区域分别贯通至所述
第二层空间。
46.如图5所示，所述第三层空间布置有阀冷控制保护室110、交直流继电器室111、第二空调机房112和第二蓄电池室113，所述第二空调机房112和所述阀冷控制保护室110均位于所述网侧配电装置室103的正上方，且所述第二空调机房112靠近所述钢结构平台100的前端，所述交直流继电器室111位于所述换流阀控制保护室107和所述海水阀冷配电控制室108的正上方，所述第二蓄电池室113位于所述第一蓄电池室109的正上方，所述极ⅰ直流场102的上空区域和所述极ⅰ阀厅101的上空区域分别贯通至所述第三层空间；
47.如图6所示，所述第四层空间布置有10kv配电室114、站用电室115、柴油机室116和第三蓄电池室117，所述第三蓄电池室117位于所述第二空调机房112的正上方，所述10kv配电室114位于所述阀冷控制保护室110的正上方，所述站用电室115位于所述交直流继电器室111的正上方，所述柴油机室116位于所述第二蓄电池室113的正上方，所述极ⅰ直流场102的上空区域和所述极ⅰ阀厅101的上空区域分别贯通至所述第四层空间。本实施例中，所述柴油机室116沿所述钢结构平台100的宽度方向分隔有3个紧邻布置的柴油机单间。
48.如图7所示，所述第五层空间布置有极ⅱ阀厅118、极ⅱ直流场119、换流阀控制室120和电缆间121，所述极ⅱ阀厅118位于所述极ⅰ阀厅101的正上方，所述极ⅱ直流场119位于所述极ⅰ直流场102的正上方，所述电缆间121位于所述第三蓄电池室117、所述10kv配电室114和所述站用电室115的正上方，所述换流阀控制室120位于所述柴油机室116的正上方。本实施例中，所述极ⅱ阀厅118中的上下桥臂布置在一个房间内；所述极ⅱ阀厅118与所述极ⅱ直流场119之间的隔墙上设有第二穿墙套管122。
49.如图8所示，所述第六层空间布置有换流变压器室123和高压站用变室124，所述换流变压器室123位于所述电缆间121的正上方，所述高压站用变室124位于所述换流阀控制室120的正上方，所述极ⅱ直流场119的上空区域和所述极ⅱ阀厅118的上空区域分别贯通至所述第六层空间。本实施例中，所述换流变压器室123沿所述钢结构平台100的长度方向分隔有6个紧邻布置的换流变单间；所述高压站用变室124沿所述钢结构平台100的宽度方向分隔有2个紧邻布置的高压站用变单间。
50.由此，根据本发明实施例提供的基于对称双极系统的海上换流站单平台布置结构，其技术关键及优点在于：第一，通过统筹考虑功能房间和辅助房间的布置需求，对空间布置结构进行了优化，同时规划了专门的电缆通道，这样既能保证了各设备之间电气连接的顺畅，又能最大程度减少平台尺寸，节省穿墙套管和用钢量，为深远海大容量海上风电开发提供技术支持；第二，将每个阀厅的上下桥臂布置在一个房间内，两个极的阀厅上下层布置，减少了房间数量，进而减少了平台尺寸、节省了互连设备，有利于整个平台的紧凑化布置，降低平台制造和运输难度；第三，在换流变压器室123的下方布置电缆间121，能够满足换流变两侧大截面高压汇流电缆敷设的转弯半径要求，避免对平台结构的影响；第四，将网侧配电装置布置在极ⅰ阀厅101侧面的下方，一方面提高了下层高度方向的空间利用率，另一方面多回集电线路海缆上平台后能够直接接入网侧配电装置，既保证了电气接线顺畅，又减少了集电线路海缆的长度，节省投资；第五，将网侧继电器室104邻近网侧配电装置室103布置，节省二次电缆长度，节省投资。
51.示例性的，所述极ⅰ直流场102内设有第一桥臂电抗器和中性点回路。由此，将第一桥臂电抗器布置在极ⅰ换流阀的直流极线侧(即极ⅰ直流场102内)，一方面能够限制桥臂环
流，另一方面能够替代限流电抗器，抑制直流极线侧的短路电流，从而取消了限流电抗器室，减少了平台尺寸；同时，将第一桥臂电抗器和极ⅰ换流阀分开房间布置，即极ⅰ直流场102和极ⅰ阀厅101，避免了第一桥臂电抗器漏磁对极ⅰ换流阀的影响。
52.示例性的，所述极ⅱ直流场119内设有第二桥臂电抗器。由此，将第二桥臂电抗器布置在极ⅱ换流阀的直流极线侧(即极ⅱ直流场119)，一方面能够限制桥臂环流，另一方面能够替代限流电抗器，抑制直流极线侧的短路电流，从而取消了限流电抗器室，减少了平台尺寸；同时，将第二桥臂电抗器和极ⅱ换流阀分开房间布置，即极ⅱ直流场119和极ⅱ阀厅118，避免了第二桥臂电抗器漏磁对极ⅱ换流阀的影响。
53.示例性的，所述极ⅰ阀厅101内设有极ⅰ阀侧配电装置，所述极ⅰ阀侧配电装置靠近所述钢结构平台100的后端，即图1至图3中标号“125”的位置区域。由此，将极ⅰ阀侧配电装置室、极ⅰ直流场102和极ⅰ阀厅101同层布置，使得上下游房间接线顺畅，避免连接导体的迂回。
54.示例性的，所述极ⅱ阀厅118内设有极ⅱ阀侧配电装置，所述极ⅱ阀侧配电装置靠近所述钢结构平台100的后端，即图2、图3和图7中标号“126”的位置区域。由此，将极ⅱ阀侧配电装置室、极ⅱ直流场119和极ⅱ阀厅118同层布置，使得上下游房间接线顺畅，避免连接导体的迂回。
55.示例性的，为适应钢结构平台100挠度和变形，换流变压器、网侧配电装置和阀侧配电装置之间的互连导体通过电缆127柔性连接。
56.还需要说明的是，各个房间之间设有可供人员行走的内廊通道。
57.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。