一种柔性直流输电工程换流站及其布置方法
【专利摘要】本发明涉及一种柔性直流输电工程换流站及其布置方法，它包括联合建筑，柔性直流输电工程换流站设置在联合建筑内；位于联合建筑室内一侧横向墙设置户内直流场，安装平波电抗器单元与直流转换开关单元；联合建筑室内其余空间的两侧纵向墙分别设置有功能室，每个功能室由桥臂电抗器室和阀厅构成，桥臂电抗器室用于安装桥臂电抗器单元，阀厅用于安装换流阀单元，两功能室间设置为控制室，安装控制保护系统单元；联合建筑的屋面、地面和墙壁上均设置有金属屏蔽网和防火墙，形成法拉第笼。本发明提供一种可有效防止换流站内各设备单元产生电磁辐射干扰的柔性直流输电工程换流站及其布置方法，可广泛运用于柔性直流输电领域。
【专利说明】一种柔性直流输电工程换流站及其布置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种换流站及其布置方法，特别是关于一种在柔性直流输电领域中应用的柔性直流输电工程换流站及其布置方法。
【背景技术】
[0002]传统高压直流输电技术采用半控型(可自导通而不能自关断)的半导体器件(如晶闸管)进行交直流转换，需依靠交流电力系统向其提供的外部电压协助关断晶闸管，确保交直流转换正常进行。柔性直流输电是传统高压直流输电技术之外的一种新型直流输电技术，它区别于传统高压直流输电技术的特点在于其采用全控型(可自导通与关断)的半导体器件(例如IGBT)进行交直流转换，柔性直流输电技术可进行有功功率、无功功率的控制，对两端的交流系统强弱无要求。
[0003]但是根据柔性直流工程技术特点，换流站内设置其特有的桥臂电抗器单元，多电平换流阀单元；此外，设置与传统高压直流一致的平波电抗器、换流变压器、直流转换开关、控制保护系统单元，这些设备单元会产生不同频率的电磁波，对建筑物外部环境及相邻的设备产生干扰，对柔性直流输电工程造成影响。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种有效防止换流站内各设备单元产生电磁辐射干扰的柔性直流输电工程换流站及其布置方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种柔性直流输电工程换流站，其特征在于:它包括联合建筑，所述柔性直流输电工程换流站设置在所述联合建筑内；位于所述联合建筑室内一侧横向墙设置有户内直流场，平波电抗器单元与直流转换开关单元安装在所述户内直流场内；位于所述联合建筑室内其余空间的两侧纵向墙分别设置有用于安装桥臂电抗器单元和换流阀单元的功能室，位于两所述功能室之间设置为控制室，将控制保护系统单元安装在所述控制室内；位于所述联合建筑另一侧横向墙室外，纵向间隔设置有若干防火墙，换流变压器单元安装在相邻两个所述防火墙之间形成的空间内。
[0006]每个所述功能室都由桥臂电抗器室和阀厅构成，所述桥臂电抗器室与所述阀厅纵向设置，所述桥臂电抗器室靠近设置有所述防火墙一侧的横向墙，所述阀厅靠近所述户内直流场一侧，所述桥臂电抗器室内用于安装所述桥臂电抗器单元，所述阀厅内用于安装所述换流阀单元。
[0007]各个所述防火墙采用混凝土制成。
[0008]所述联合建筑的屋面上设置有金属屏蔽网和所述防火墙，地面或地下也设置有所述金属屏蔽网，在所述联合建筑室内的各个墙壁上也都设置有所述金属屏蔽网和所述防火墙，所述屋面、地面及墙壁上的所述金属屏蔽网焊接成一个金属六面体，形成法拉第笼。
[0009]在所述地面上设置所述金属屏蔽网时，所述地面上还设置有所述防火墙。
[0010]所述柔性直流输电工程换流站的布置方法，包括以下步骤:
[0011]I)在联合建筑内设置有户内直流场、控制室、防火墙、桥臂电抗器室和阀厅，将控制室位于联合建筑内的区域划分成控制区域，位于控制区域两侧布置一致，划分为极I区域和极2区域；
[0012]2)将控制区域设置为一个独立的电磁屏蔽单元，控制保护系统单元安装在控制区域内；
[0013]3)极I区域和极2区域布置一致，所述极I区域布置如下:
[0014](I)换流变压器单元与桥臂电抗器单元的布置和连接:换流变压器单元和桥臂电抗器单元采用分离布置，桥臂电抗器单元布置在桥臂电抗器室内，换流变压器单元布置在由相邻两个防火墙构成的空间内，桥臂电抗器单元通过导线与换流变压器单元连接，导线套管穿过联合建筑设置有金属屏蔽层和防火墙的横向墙；
[0015](2)桥臂电抗器单元与换流阀单元的布置和连接:将换流阀单元布置在与桥臂电抗器室相邻的阀厅中，桥臂电抗器室与阀厅之间的墙壁上设置有金属屏蔽网和防火墙，换流阀单元与桥臂电抗器单元通过穿墙套管完成电气连接；
[0016](3)换流阀单元与平波电抗器单元、直流转换开关单元的布置和连接:换流阀单元与平波电抗器单元分离布置，平波电抗器单元布置在户内直流场的一侧，阀厅与户内直流场之间的墙壁上设置有金属屏蔽网和防火墙，换流阀单元和平波电抗器单元通过穿墙套管完成电气连接，直流转换开关单元与平波电抗器单元紧邻布置在户内直流场内，用导线连接，中间无隔墙。
[0017]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明由于将换流站的全部设备都放在联合建筑内，因此能有效减少外部天气因素对设备运行的干扰，能减小设备之间的电气距离，从而使得各电气设备紧凑布置，减少占地。2、本发明由于将整个换流站建筑设计成一个金属法拉第笼，因此能有效防止联合建筑各房间内的电磁干扰向房间外福射，亦可有效抑制各房间外的电磁波进入该房间，联合建筑内各房间不会受到其他房间的电磁福射干扰，并且联合建筑整体能防止室内电磁波向外传播，也能防止室外的电磁福射干扰。综上所述，本发明可以广泛应用于柔性直流输电领域中。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的整体结构示意图；
[0019]图2是本发明的联合建筑结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0021]如图1、图2所示，本发明提供一种柔性直流输电工程换流站，其包括联合建筑1，柔性直流输电工程换流站设置在联合建筑I内。位于联合建筑I室内一侧横向墙设置有户内直流场2，平波电抗器单元3与直流转换开关单元4安装在户内直流场2内。位于联合建筑I室内其余空间的两侧纵向墙分别设置有用于安装桥臂电抗器单元5和换流阀单元6的功能室7，位于两功能室7之间设置为控制室8，将控制保护系统单元9安装在控制室8内。位于联合建筑I另一侧横向墙室外，纵向间隔设置有若干防火墙10，换流变压器单元11安装在相邻两个防火墙10之间形成的空间内。
[0022]上述实施例中，每个功能室7都由桥臂电抗器室12和阀厅13构成，桥臂电抗器室12与阀厅13纵向设置，桥臂电抗器室12靠近设置有防火墙10 —侧的横向墙，阀厅13靠近户内直流场2—侧。桥臂电抗器室12内用于安装桥臂电抗器单元5，阀厅13内用于安装换流阀单元6。
[0023]上述各实施例中，各个防火墙10采用混凝土制成，用于将柔性直流输电工程换流站内的各换流变压器单元11隔离开。
[0024]上述各实施例中，联合建筑I的屋面上设置有金属屏蔽网和防火墙，地面或地下也设置有金属屏蔽网，采用在地面上设置金属屏蔽网时，还需在地面上设置有防火墙；在联合建筑I室内的各个墙壁上也都设置有金属屏蔽网和防火墙。屋面、地面及墙壁上的金属屏蔽网焊接成一个金属六面体，形成法拉第笼。该法拉第笼能有效防止联合建筑I各房间内的电磁干扰向房间外辐射，亦可有效抑制各房间外的电磁波进入该房间。因此，联合建筑I内各房间不会受到其他房间的电磁辐射干扰，并且联合建筑I整体能防止室内电磁波向外传播，也能防止室外的电磁福射干扰。
[0025]本发明还提供一种柔性直流输电工程换流站的布置方法，该方法包括以下步骤:
[0026]I)在联合建筑I内设置有户内直流场2、控制室8、防火墙10、桥臂电抗器室12和阀厅13。将控制室8位于联合建筑I内的区域划分成控制区域，位于控制区域两侧布置一致，划分为极I区域和极2区域。
[0027]2)将整个控制区域设置为一个独立的电磁屏蔽单元，控制保护系统单元9安装在控制区域内。由于控制保护系统单元9硬件部分包含较多的控制保护屏柜和若干安装在其他设备单元中的传感器，控制保护屏柜中含各种类的电子元器件；控制保护软件部分则是安装在硬件系统中的各种类软件。因此，控制保护系统单元设备易受外部电磁辐射干扰，影响正常的运行，将整个控制楼区域设置为一个独立的电磁屏蔽单元可以有效避免外部电磁辐射干扰。
[0028]3)极I区域和极2区域布置一致，以极I区域为例进行说明:
[0029](I)换流变压器单元11与桥臂电抗器单元5的布置和连接:由于换流变压器单元11与桥臂电抗器单元5的消防保护差异及电磁屏蔽要求，换流变压器单元11和桥臂电抗器单元5采用分离布置，桥臂电抗器单元5布置在桥臂电抗器室12内，换流变压器单元11布置在由相邻两个防火墙10构成的空间内。桥臂电抗器单元5通过导线与换流变压器单元11连接，导线套管穿过联合建筑I设置有金属屏蔽层和防火墙的横向墙。
[0030](2)桥臂电抗器单元5与换流阀单元6的布置和连接:换流阀单元6在工作过程中包含光电转换，以及其本身工作过程会产生电磁辐射，桥臂电抗器单元5工作过程中也会产生电磁干扰，因此，将换流阀单元6布置在与桥臂电抗器室12相邻的阀厅13中，桥臂电抗器室12与阀厅13之间的墙壁上设置有金属屏蔽网和防火墙用于电磁波隔离，且换流阀单元6与桥臂电抗器单元5通过穿墙套管14完成电气连接，防止桥臂电抗器单元5和换流阀单元6工作过程中产生的电磁辐射互相干扰。这样，既满足桥臂电抗器单元5与换流变压器单元11和换流阀单元6的尽量短的电气连接要求，又满足电磁干扰屏蔽要求。
[0031](3)换流阀单元6与平波电抗器单元3、直流转换开关单元4的布置和连接:换流阀单元6与平波电抗器单元3分离布置，平波电抗器单元3布置在户内直流场2的一侧，阀厅13与户内直流场2之间的墙壁上设置有金属屏蔽网和防火墙用于电磁波隔离，换流阀单元6和平波电抗器单元3通过穿墙套管14完成电气连接，防止换流阀单元6与平波电抗器单元3工作过程中产生的电磁辐射互相干扰。直流转换开关单元4与平波电抗器单元3紧邻布置在户内直流场2内，用导线连接，中间无隔墙。
[0032]综上所述，本发明在使用时，各换流变压器单元11分别连接室外的交流电力系统，换流变压器单元11的套管穿过联合建筑I设置有金属屏蔽层和防火墙的横向墙伸入桥臂电抗器室12内，与桥臂电抗器单元5连接。交流电流通过桥臂电抗器单元5后顺着穿墙套管14进入阀厅13中，通过换流阀单元6将交流转换成直流，再通过穿墙套管14进入户内直流场2，经过平波电抗器单元3去除杂波后，通过直流转换开关单元4流出换流站，此过程为整流。与之相反，电流可从直流转换开关单元4流入，从换流变压器单元11流出至交流电力系统，此过程称之为逆变。
[0033]上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的连接和结构都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种柔性直流输电工程换流站，其特征在于:它包括联合建筑，所述柔性直流输电工程换流站设置在所述联合建筑内；位于所述联合建筑室内一侧横向墙设置有户内直流场，平波电抗器单元与直流转换开关单元安装在所述户内直流场内；位于所述联合建筑室内其余空间的两侧纵向墙分别设置有用于安装桥臂电抗器单元和换流阀单元的功能室，位于两所述功能室之间设置为控制室，将控制保护系统单元安装在所述控制室内；位于所述联合建筑另一侧横向墙室外，纵向间隔设置有若干防火墙，换流变压器单元安装在相邻两个所述防火墙之间形成的空间内。
2.如权利要求1所述的一种柔性直流输电工程换流站，其特征在于:每个所述功能室都由桥臂电抗器室和阀厅构成，所述桥臂电抗器室与所述阀厅纵向设置，所述桥臂电抗器室靠近设置有所述防火墙一侧的横向墙，所述阀厅靠近所述户内直流场一侧，所述桥臂电抗器室内用于安装所述桥臂电抗器单元，所述阀厅内用于安装所述换流阀单元。
3.如权利要求1所述的一种柔性直流输电工程换流站，其特征在于:各个所述防火墙采用混凝土制成。
4.如权利要求2所述的一种柔性直流输电工程换流站，其特征在于:各个所述防火墙采用混凝土制成。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种柔性直流输电工程换流站，其特征在于:所述联合建筑的屋面上设置有金属屏蔽网和所述防火墙，地面或地下也设置有所述金属屏蔽网，在所述联合建筑室内的各个墙壁上也都设置有所述金属屏蔽网和所述防火墙，所述屋面、地面及墙壁上的所述金属屏蔽网焊接成一个金属六面体，形成法拉第笼。
6.如权利要求5所述的一种柔性直流输电工程换流站，其特征在于:在所述地面上设置所述金属屏蔽网时，所述地面上还设置有所述防火墙。
7.—种如权利要求1?6任一项所述柔性直流输电工程换流站的布置方法,包括以下步骤: 1)在联合建筑内设置有户内直流场、控制室、防火墙、桥臂电抗器室和阀厅，将控制室位于联合建筑内的区域划分成控制区域，位于控制区域两侧布置一致，划分为极I区域和极2区域； 2)将控制区域设置为一个独立的电磁屏蔽单元，控制保护系统单元安装在控制区域内； 3)极I区域和极2区域布置一致，所述极I区域布置如下: (1)换流变压器单元与桥臂电抗器单元的布置和连接:换流变压器单元和桥臂电抗器单元采用分离布置，桥臂电抗器单元布置在桥臂电抗器室内，换流变压器单元布置在由相邻两个防火墙构成的空间内，桥臂电抗器单元通过导线与换流变压器单元连接，导线套管穿过联合建筑设置有金属屏蔽层和防火墙的横向墙； (2)桥臂电抗器单元与换流阀单元的布置和连接:将换流阀单元布置在与桥臂电抗器室相邻的阀厅中，桥臂电抗器室与阀厅之间的墙壁上设置有金属屏蔽网和防火墙，换流阀单元与桥臂电抗器单元通过穿墙套管完成电气连接； (3)换流阀单元与平波电抗器单元、直流转换开关单元的布置和连接:换流阀单元与平波电抗器单元分离布置，平波电抗器单元布置在户内直流场的一侧，阀厅与户内直流场之间的墙壁上设置有金属屏蔽网和防火墙，换流阀单元和平波电抗器单元通过穿墙套管完成电气连接，直流转换开关单元与平波电抗器单元紧邻布置在户内直流场内，用导线连接，中间无隔墙。
【文档编号】H02M7/00GK104283439SQ201410594784
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】郑家松, 王赞, 常浩, 马为民, 石岩, 林国兴, 陈文兴, 乐波, 梅念, 陈东, 付颖, 程炜, 杜晓磊, 刘思源, 祝全乐, 李琦, 杨媛, 林玉烽, 曾静 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网北京经济技术研究院, 北京网联直流工程技术有限公司, 福建省电力勘测设计院, 中国电力工程顾问集团中南电力设计院