一种半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路的制作方法

1.本发明涉及换流站布置技术领域，特别是涉及一种半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路。


背景技术：

2.随着我国经济的发展，电网结构越来越复杂，存在三大主要问题：电网交直流相互影响、主网短路电流水平过高、大面积停电风险，影响了主网运行的灵活性。背靠背直流工程对优化电网结构提出了一个很好的解决思路，可以保留和维持现有通道电力交换能力，继续发挥联网容量效益；事故情况下可提供紧急支援；远景背靠背直流还起到事故隔离的作用。
3.背靠背作为两个电网之间的联络通道，落点多在负荷密集地区，城镇化水平高，站址周边可能有住宅小区。现有的背靠背启动回路均采用户外布置型式，但是启动回路采用户外布置时，电抗器运行时产生的噪声较大，对降噪要求较高；而电抗器一般位于站区中部，两侧均有连接设备，设备运行时发热量也较大，加装隔声屏障难度大、效果有限，降噪难度大。同时启动回路区域设备较高，占地面积大，户外布置时严重影响站址周围居民的感官。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种将启动回路布置在半户内，从而减小换流站对周边环境的噪音及感官影响的半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路。
5.本发明提供了一种半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路，所述启动回路包括：
6.若干组桥臂电抗器，所述桥臂电抗器包括并列运行的第一桥臂电抗器和第二桥臂电抗器；
7.所述第一桥臂电抗器的一侧通过支柱绝缘子连接到阀厅的穿墙套管，所述第一桥臂电抗器的另一侧连接到旁路隔离开关；
8.所述第二桥臂电抗器的一侧通过支柱绝缘子连接到阀厅的穿墙套管，所述第二桥臂电抗器的另一侧通过支柱绝缘子连接到启动电阻；
9.所述启动电阻与支路电流测量装置串联连接，且所述启动电阻与所述旁路隔离开关并联连接后与回路电流测量装置串联连接；
10.所述回路电流测量装置依次串联连接电压测量装置、hgis高压开关设备和启动回路避雷器，所述启动回路避雷器通过支柱绝缘子和跨路管母连接到柔直变室的柔直变套管。
11.进一步地，所述第一桥臂电抗器和所述第二桥臂电抗器为同相序，且所述第一桥臂电抗器和所述第二桥臂电抗器分别并联连接有第一电抗器避雷器和第二电抗器避雷器。
12.进一步地，所述旁路隔离开关和所述启动电阻并排布置，且在所述旁路隔离开关
和所述启动电阻之间布置所述支路电流测量装置。
13.进一步地，所述回路电流测量装置与所述hgis高压开关设备并排布置，且所述电压测量装置和所述启动回路避雷器分别布置在所述hgis高压开关设备的两侧。
14.进一步地，所述电压测量装置和所述启动回路避雷器并排布置，且所述电压测量装置和所述启动回路避雷器与所述hgis高压开关设备为平行布置。
15.进一步地，所述桥臂电抗器面向所述启动回路避雷器的一侧布置有钢结构柱，所述桥臂电抗器其余三侧布置有墙体，所述墙体上方布置有墙顶。
16.进一步地，所述钢结构柱到所述桥臂电抗器中心的距离为所述桥臂电抗器直径的预设倍数。
17.进一步地，所述桥臂电抗器为干式空心电抗器。
18.进一步地，所述预设倍数为2.6倍
19.上述本发明提供了一种半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路，将启动回路半户内布置阻挡了噪声的传播，有效降低了电抗器对站内运行人员及周边环境的噪声影响，并且无需再使用防雨罩节约了人力和物力的消耗，避免了日晒导致的电抗器表面防护层的老化，同时有效减少了设备外绝缘的积污，降低了粉尘及外部环境对设备的影响，有利于设备的运行和维护。
附图说明
20.图1是本发明实施例提供的半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路的平面布置图；
21.图2是本发明实施例提供的半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路的接线示意图；
22.图3是本发明实施例提供的户外布置的背靠背柔直换流站启动回路的平面布置图；
23.图4是本发明实施例提供的户外布置的背靠背柔直换流站启动回路的断面图；
24.图5是本发明实施例提供的半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路的断面图。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1，本发明实施例提出的一种半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路，启动回路区域和阀厅区域以阀厅穿墙套管为界，电气设备配置依次包括：穿墙套管(17～18)、支柱绝缘子(3～4)、桥臂电抗器(1～2)、电抗器避雷器(5～6)、旁路隔离开关(7)、支柱绝缘子(8)、回路电流测量装置(9)、支路电流测量装置(10)、启动电阻(11)、电压测量装置(12)、hgis高压开关设备(13)、启动回路避雷器(14)、支柱绝缘子(15)、跨路管母(16)。
27.下面结合图1详细描述启动回路的连接结构：本实施例的启动回路对应于支撑式的电抗器，每个单元的启动回路包括6个电抗器，图1以两个单元的启动回路为例，其中相邻
的两个电抗器为同相序，每相的启动回路设备连接类似，具体的定位随着连接的柔直变套管位置调整，在此不做过多解释。
28.在半户内布置的启动回路包括若干组桥臂电抗器，桥臂电抗器包括并列运行的第一桥臂电抗器(1)和第二桥臂电抗器(2)；第一桥臂电抗器(1)一侧通过支柱绝缘子(3)连接到阀厅的穿墙套管(17)，第一桥臂电抗器(1)的另一侧连接到旁路隔离开关(7)；第二桥臂电抗器(2)的一侧通过支柱绝缘子(4)连接到阀厅的穿墙套管(18)，第二桥臂电抗器(2)的另一侧通过支柱绝缘子(8)连接到启动电阻(11)；启动电阻(11)与支路电流测量装置(10)串联连接，且启动电阻(11)与旁路隔离开关(7)并联连接后与回路电流测量装置(9)串联连接；回路电流测量装置(9)依次串联连接电压测量装置(12)、hgis高压开关设备(13)和启动回路避雷器(14)，启动回路避雷器(14)通过支柱绝缘子(15)和跨路管母(16)连接到柔直变室的柔直变套管，其中第一桥臂电抗器(1)和第二桥臂电抗器(2)还分别并联了第一电抗器避雷器(5)和第二电抗器避雷器(6)。
29.通过图1的平面图我们可以清楚的看到在半户内布置的启动回路的电气配置以及连接关系，请参阅图2，对启动回路区域的接线进行说明：
30.柔性直流输电系统在启动时由交流系统通过换流器中的二级管向直流侧电容进行充电。由于mmc换流器中电容量较大，为了避免充电过程中在电容上产生较大的冲击电流及冲击电压，在回路中串联一个启动电阻(r0)。当系统启动时，先通过启动电阻(r0)进行充电，在直流充电结束后，合上电阻两端的旁路隔离开关(-q90-q51)将启动电阻退出运行。启动电阻(r0)与旁路隔离开关(-q90-q51)的并联支路后设置hgis，一方面是为了当直流侧故障时，在交流电网侧断路器故障情况下通过该hgis尽快将阀与交流网侧跳开，减少故障持续时间；另一方面为了便于设备检修或试验时进行隔离。电抗器(l1/l2)与避雷器(f1)并联，一侧与阀厅内套管(z1/z2)相连，另一侧与启动电阻(r0)、旁路隔离开关(-q90-q51)连接。启动电阻回路串联了支路电流测量装置(r2)，回路电流测量装置(r1)测量通过启动电阻(r0)、隔离开关(-q90-q51)的总电流，再和hgis、启动回路避雷器串联。
31.为了更直观的说明本实施例的启动回路相比现有的户外布置的启动回路之间的区别以及优点，下面先对户外布置的启动回路的连接关系进行说明，如图3所示的为启动回路户外布置的示意图：
32.桥臂电抗器(1～2)与阀厅的交流穿墙套管(17～18)相连，相邻的电抗器(1～2)为同相序，桥臂电抗器(1～2)与启动电阻(11)、旁路隔离开关(7)连接，再经过hgis(13)、启动回路避雷器(14)与柔直变压器相连。在旁路隔离开关(7)与启动电阻(11)并联后的节点设有电压测量装置(12)与回路电流测量装置(9)，启动电阻回路也设有支路电流测量装置(10)，其中图中的(19～21)均为支柱绝缘子。
33.请参阅图4所示的启动回路户外布置的断面图，具体电气设备不再一一叙述，需要说明的是，由于旁路隔离开关7和启动电阻11、电压测量装置12和支柱绝缘子21、以及启动回路避雷器14和支柱绝缘子15为直线布置，在视觉上是重合的，因此在断面图上并为示出旁路隔离开关7、电压测量装置12和支柱绝缘子15。
34.可以很明显的看到，户外布置的启动回路，电抗器运行时产生的噪声较大，对降噪要求较高；而电抗器一般位于站区中部，两侧均有连接设备，设备运行时发热量也较大，加装隔声屏障难度大、效果有限，降噪难度大。同时启动回路区域设备较高，占地面积大，户外
布置时严重影响站址周围居民的感官。为此，本发明实施例提出的半户内布置的启动回路，旨在减小换流站对周边环境的噪音及感官影响，而在半户内布置启动回路时，由于桥臂电抗器磁场较强，对较近的金属可能形成涡流、造成发热，因此需充分考虑桥臂电抗器对周边金属的发热影响，并且为了减少土建投资，应当尽量压缩启动回路的尺寸，为此，结合图1和图5所示的半户内布置的启动回路的平面布置图和断面图，详细说明本实施例启动回路的半户内布置：
35.启动回路区域设备采用半户内布置，在靠近支柱绝缘子(15)的一侧设置了钢结构柱，而另外三侧均布置有墙面以及墙顶，由于一侧没有墙面，可以实现桥臂电抗器的自然对流通风，有效减少了风机以及空调噪音，同时从建筑外观基本看不到启动回路设备，实现了环境友好型布置。
36.桥臂电抗器(1～2)采用干式空心电抗器，通过管母引接至阀厅穿墙套管(17～18)。进线旁路隔离开关(7)以及启动电阻(11)并排布置，充分利用宽度方向空间，节省纵向尺寸。旁路隔离开关(7)与启动电阻(11)间布置启动电阻支路电流测量装置(10)，回路电流测量装置(9)、hgis(13)呈直线布置，电压测量装置(12)与启动回路避雷器(14)布置在侧边，利用支柱绝缘子(15)与跨路管母(16)与柔直变套管相连。布置时充分利用平面空间，单相启动回路的设备占地尽量方正，并使设备整齐布置。在桥臂电抗器与阀厅穿墙套管之间预留位置，主要用于桥臂电抗器与套管的运输和吊装，其中，由于旁路隔离开关(7)与启动电阻(11)、回路电流测量装置(9)和hgis高压开关设备(13)、以及电压测量装置(12)与启动回路避雷器(14)均为直线布置，在视觉上重合，因此在图4中为示出旁路隔离开关(7)、回路电流测量装置(9)和电压测量装置(12)。
37.启动回路户外布置时，启动电阻支路电流测量装置(10)是布置在一侧、与启动电阻(11)相连，电压测量装置(12)、hgis(13)与启动回路避雷器(14)分别呈直线布置。hgis(13)、启动回路避雷器(14)、绝缘子(15)基本将启动回路长度方向占满。
38.而本实施例的启动回路半户内布置，启动电阻支路电流测量装置(10)布置在隔离开关(7)与启动电阻(11)间，有效缩短了宽度方向的尺寸，hgis(13)与回路电流测量装置(9)呈直线布置。电压测量装置(12)与启动回路避雷器(14)插空布置，占用启动回路长度方向仅一半空间，相比户外布置，明显的减少了占用空间。
39.由于半户内布置具有钢结构柱，大容量交流干式空心电抗器运行时会产生较强的交变磁场，在交变磁场中处于一定区域范围内的金属结构件(如钢筋、钢构等)会产生涡流损耗导致异常发热，因此钢结构布置尽量远离电抗器中心，根据《
±
800kv及以下换流站干式平波电抗器施工及验收规范》(gb 50774-2012)中要求：5.6.1在距离电抗器本体中心两倍电抗器本体直径的范围内不得形成磁闭合回路，并考虑一定的裕度，为此，本实施例中将钢结构柱到电抗器本体中心的最小距离设置为约2.6倍电抗器直径，大于规范要求。并且根据工程的实际布置尺寸，对距离电抗器中心最近的各种钢结构：矩形格构柱、四肢格构柱、双肢格构柱、金属墙面进行建模与磁场计算，得出温升分布仿真结果，温升不大于6.757k。同时做出钢结构的实物，按照工程的实际布置尺寸，对距离电抗器中心最近的各种钢结构进行温升试验；试验结果与仿真结果接近，温升较小，温升小于0.9k。因此本实施例的布置，桥臂电抗器不会造成周围金属结构件过热。应当理解的是，本实施例中钢结构柱与电抗器的距离并非是限定，本实施例只是为了减少占地面积的一种优选的距离，也可以根据实际
情况灵活设置。
40.应当注意的是，对于大容量电抗器，由于电抗器重量大、支撑高、中心高等因素，地基基础必须安装基础钢筋，空心电抗器产生的磁力线是从电抗器线圈的内一上一外一下一内的空间闭合而构成的磁路，当磁力线穿过基础内闭合的钢筋环(水平钢筋环路和垂直钢筋环路)平面时，使每一闭合的钢筋环均产生环流。要解决钢筋环流问题，应该明确钢筋断环断开的是电流环路，可以采用高强度漆包线或绝缘材质绑扎带进行绑扎，同时需要绝缘材料(绝缘软管)对钢筋搭接处进行隔离，达到切断环流的目的。并且尽量避免桥臂电抗器周围地面基础里的交错钢筋，如果无法避免采用交错钢筋，则可以采用绝缘材料对钢筋搭接处进行隔离。
41.对于实际的工程设备，可以根据电抗器的额定电流按照规范要求，分别分析各个电流情况下的磁场计算结果，并根据结果进行分析是否符合dl/t《
±
800kv特高压直流换流站电磁环境限值》的要求“地面上方1.5m处的直流磁感应强度不超过400mt”，为满足dl799.7-2010《电力行业劳动环境监测技术规范第7部分：工频电场、磁场监测》以及icnirp导则规定，在距离电抗器轴心7.5m处，可满足50hz电流下的磁感应强度≤0.5mt。基于工程的设备参数，为满足相关规范要求，电抗器设置围栏，围栏距离电抗器轴心距离不小于7.5m。也就是说，根据电流的磁场计算可以确认是否需要设置围栏，并且通过计算结果能够表明本实施半户内布置的启动回路符合相关的规范要求，具体的计算和分析过程在此不再一一赘述。
42.由于启动回路采用半户内布置，布置主要决于主要设备外形尺寸、电抗器对其他设备距离要求、电抗器对金属构件距离要求、电抗器户内吊装距离要求、空气净距要求、检修维护空间要求等。启动回路高度主要由吊装高度决定。电抗器室纵向尺寸由主要设备外形尺寸、设备布置、电气净距要求、电抗器离其他设备距离要求、电抗器离金属构件距离要求及设备吊装检修维护空间等综合确定。电抗器室的横向尺寸由桥臂电抗器间距、桥臂电抗器对金属构件距离要求、电气净距要求、检修空间要求等综合确定。横向尺寸取决于电抗器间距、紧邻侧墙电抗器对侧墙净空及金属构件距离要求。具体的尺寸需要根据实际情况综合确定，在此不再做过多描述。
43.综上，本发明实施例提出的一种半户内布置的背靠背柔直换流站启动回路，所述启动回路包括若干组桥臂电抗器，所述桥臂电抗器包括并列运行的第一桥臂电抗器和第二桥臂电抗器；所述第一桥臂电抗器一侧通过支柱绝缘子连接到阀厅的穿墙套管，所述第一桥臂电抗器的另一侧连接到旁路隔离开关；所述第二桥臂电抗器的一侧通过支柱绝缘子连接到阀厅的穿墙套管，所述第二桥臂电抗器的另一侧通过支柱绝缘子连接到启动电阻；所述启动电阻与支路电流测量装置串联连接，且所述启动电阻与所述旁路隔离开关并联连接后与回路电流测量装置串联连接；所述回路电流测量装置依次串联连接电压测量装置、hgis高压开关设备和启动回路避雷器，所述启动回路避雷器通过支柱绝缘子和跨路管母连接到柔直变室的柔直变套管。本发明的启动回路半户内布置，一面敞开，同时户外紧邻柔直变室、阻挡了噪声的传播，有效降低了电抗器对站内运行人员及周边环境的噪声影响。经过仿真，对敏感点的噪音贡献值本方案较户外布置方案降低10～19db，并且降低了裸露设备对站址周边居民的感观影响，符合环境友好型换流站的设计理念。电抗器半户内布置，没有淋雨的风险，同时设备无需考虑防雨罩，节约了设备费用，也避免了干式空心电抗器线圈表
面曝露于日光中，减慢了电抗器表面防护层的老化，同时有效减少了设备外绝缘的积污，降低了粉尘及外部环境对设备的影响，有利于设备的运行维护，进一步地的，启动回路半户内布置，形成天然屏障；柔直变一字型布置在启动回路侧边，减少柔直变的噪声传播。
44.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
45.以上所述实施例仅表达了本技术的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，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技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。