柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接方法及連接結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接方法及連接結構，適用于柔性直流輸電換流站。屬于柔性直流輸電技術領域。
【背景技術】
[0002]基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術是第三代直流技術，其第一個試驗工程于1997年在瑞典投運，隨后得到了迅速發展。ABB公司將該技術命名為“輕型直流(HVDC-Light) ”，西門子公司將其命名為“新型直流(HVDC-Plus) ”。而在國內，一般將其命名為“柔性直流(HVDC-Flexible) ”。
[0003]柔性直流相對常規傳統直流，最大的不同之處在于使用了全控型開關器件、電壓源換流器和PWM調制技術。它可以實現有功功率和無功功率獨立控制并不需無功補償裝置；不需要電網短路電流的支撐而獨立換相；在潮流反轉時只需改變電流方向而無需調整電壓極性；可以實現近似正弦的交流輸出波形而無需大容量濾波器。這些優點使得柔性直流輸電技術的應用前景越來越廣闊，隨著全控型功率器件等技術水平的提高，柔性直流輸電已經在一定范圍內取代了常規直流。
[0004]現有的柔性直流換流站，閥電抗器與換流器的連接通常采用穿墻套管(如圖8所示)，穿墻套管實現交流側的閥電抗器與閥廳內的換流器的連接。由于交流側接至閥電抗器的相序為ABC或CBA，交流側若不采取相關處理措施，則閥電抗器連接至換流器側的相序為A’ A”B’ B”C’ C”或C’ C”B’ B”A’ A”，而換流器側的相序要求為A’ B’ C’ A”B”C”或C”B”A”C’ B’ A’，二者相序不匹配，需要考慮相關的相序變換措施。因此，為了滿足接線要求，便于換流器上、下橋臂匯接，引出換流器正、負極，需要在交流側設置過渡母線來實現閥電抗器側的相序變換(如圖8所示)。現有的這種連接方式存在如下缺點:(I)為了實現閥電抗器側的相序變換，需設置過渡母線，工程投資高。(2)過渡母線體積龐大，占地面積大。
(3)運行維護工作量大。(4)靈活適應性差，尤其是針對多層全戶內柔性直流換流站。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一，是為了解決上述現有技術的缺陷，提供一種柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接方法。
[0006]本發明的目的之二，是為了解決上述現有技術的缺陷，提供一種柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構。
[0007]本發明的目的之一可以通過采取如下技術方案達到:
[0008]柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接方法，其特征在于:采用氣體絕緣金屬封閉輸電線路結構GIL將交流側的閥電抗器和閥廳內的換流器連接起來，利用氣體絕緣金屬封閉輸電線路結構GIL自身的管路變化，將交流側閥電抗器的相序轉變為與閥廳內的換流器的相序要求相一致，實現交流側與直流側的相序相匹配，以省略交流側的過渡母線結構。
[0009]本發明的目的之一還可以通過采取如下技術方案達到:
[0010]進一步地，GIL出線套管的布置根據閥電抗器、換流器的布置要求靈活調整，則交流側閥電抗器按照上、下橋臂平行雙列布置。
[0011]進一步地，柔性直流輸電的換流站按戶內多層布置設計，全站按照電氣功能劃分為IlOkV交流配電裝置區域、連接變壓器區域、啟動回路及閥電抗器區域、閥廳區域和直流場區域；其中，IlOkV交流配電裝置區域、連接變壓器區域、啟動回路及閥電抗器區域位于交直流配電裝置樓的一層，閥廳和直流場布置于交直流配電裝置樓的二層，閥電抗器與換流器的連接采用GIL，利用GIL實現位于一層閥電抗器與位于二層的換流器的連接，且利用GIL設備自身來實現二者相序連接的一致。
[0012]本發明的目的之二可以通過采取如下技術方案達到:
[0013]柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構，包括交流側的閥電抗器和閥廳內的換流器，其結構特點在于:在交流側的閥電抗器和閥廳內的換流器的連接處設置氣體絕緣金屬封閉輸電線路結構GIL，所述氣體絕緣金屬封閉輸電線路結構GIL為SF6GIL，具有如下結構特點:
[0014]其分段組裝和試驗在工廠內完成，最大段長18米，彎管段在廠內預組裝，其彎折角為79°至179°，用來改變線路走向以減少布線總長，GIL還有預組裝的T型管段，便于連接分支回路及其他系統元件，包括SF6避雷器及電壓互感器；
[0015]每一相GIL，由接地鋁合金導體組成，外殼與導體同心布置，導體支架為環氧樹脂絕緣子；
[0016]GIL管道母線輸電回路，由三條并聯的離相管道母線組成，輸電導體與外殼為同心結構，輸電回路的每一相各由接地合金鋁外殼和內置管狀合金鋁導體組成，導電支架為實心絕緣子，管殼內填充SF6氣體，保護導體與外殼的電氣絕緣；
[0017]管道母線的每一段，各采用不同形狀的母線段，包括直線段、彎管段、T型段或交叉段，一個母線段組件，配有一個固定式絕緣子，以固定管殼內的導體，如母線段較長，應加配一個或幾個活動絕緣子，其沿管壁移動，以適應導體的熱脹冷縮。
[0018]進一步地，為了提高可靠性，在每個絕緣子支架處，以及在每個管道母線的最低點各設有導電顆粒吸附器，使管道母線設施適應惡劣條件，并具有長期的可靠性。
[0019]進一步地，固定式絕緣子的材料為環氧樹脂，有兩種形式:三支柱式和錐形。帶有濾清器的錐形絕緣子，作為攔污板使用；氣隔絕緣子把母線管道阻隔成許多個單獨的氣腔。
[0020]進一步地，導體的連接方式為插接，外殼可對焊拼接，或法蘭連接。法蘭盤的密封件為雙層密封環。
[0021]進一步地，三支柱式絕緣子，這種絕緣子先是直接鑄塑在鋁質套管上，然后再把套管固定在導體上，在每個支柱絕緣子的周圍，布置有導電顆粒吸附器。
[0022]進一步地，管道母線的每一段包括彎管段、T型段和交叉段，其中:彎管段的折角為79。至179°，可以任一角度改變管路走向，使回路結構變化多樣；彎管段、T型段和交叉段的外殼為斜接，導體為專用鑄造件，絕緣子靠近接頭放置，將導體置于管殼中心。
[0023]由于支架絕緣子布置在直管段，所以彎管段、T型段和交叉段在出廠前至少與一節直管段組裝在一起。
[0024]進一步地，導體連接結構，GIL管道母線相鄰二段導體的連接，采用HM型壓指插接組件，接觸元件布置在導體插口的底部，其相鄰導體的插頭鍍銀，插頭滑入插口，實現連接。
[0025]進一步地，外殼連接結構，采用螺栓法蘭連接，法蘭盤上設置二層密封圈，以阻止SF6氣體泄漏；內層密封圈用來維持管內氣壓，外層密封圈用作環境屏障，保護內層密封圈為被氧化。
[0026]本發明具有如下突出的有益效果:
[0027]1、本發明利用氣體絕緣金屬封閉輸電線路結構GIL自身的管路變化，將交流側閥電抗器的相序轉變為與閥廳內的換流器的相序要求相一致，實現交流側與直流側的相序相匹配，以省略交流側的過渡母線結構，具有減少占地面積、節約工程投資、靈活布置和適應性強等有益效果。
[0028]2、本發明涉及的柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構，特別適用于三相、50Hz或60Hz的電力系統，其分段組裝和試驗在工廠內完成，最大段長18米，彎管段在廠內預組裝，其彎折角為79°至179°，用來改變線路走向，更靈活地減少布線總長，為系統設計提供選擇余地和經濟布置方案。可適應不同的交流場、換流器布置方式，如多層的全戶內柔性直流換流站。
[0029]3、本發明涉及的柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構由于GIL采用氣體絕緣，GIL母線外殼不帶電，可靈活布置，可根據套管位置，靈活調整GIL母線來實現同相套管的連接，具有安裝便捷，便于運行維護；布置緊湊，可節省占地多達15%，解決用地緊張問題，并降低了工程投資；連接靈活，適應性強，尤其是針對多層全戶內柔性直流換流站。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明涉及的柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構的一個具體實施例的結構示意圖。
[0031]圖2是圖1中柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構的局部結構剖視圖之一。
[0032]圖3是圖1中柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構的局部結構剖視圖之二。
[0033]圖4是本發明涉及的柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構的一個應用實例示意圖之一。
[0034]圖5是本發明涉及的柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構的一個應用實例示意圖之二。
[0035]圖6是圖4、5的局部結構示意圖。
[0036]圖7是圖4、5的局部結構示意圖。
[0037]圖8是本發明涉及的模塊化多電平換流器電路原理圖。
[0038]圖9是本發明涉及的單H橋子模塊電路原理圖。
[0039]圖10是本發明涉及的全橋子模塊電路原理圖。
[0040]圖11是本發明涉及的鉗雙子模塊電路原理圖。
[0041]圖12是現有閥電抗器與換流器布置示意圖。
【具體實施方式】
[0042]以下結合附圖及實施例對發明作進一步的詳細描述:
[0043]具體實施例1:
[0044]參照圖1至圖3，本實施例涉及的柔性直流輸電中閥電抗器與電壓源換流器的連接結構，包括交流側的閥電抗器和閥廳內的換流器，其結構特點在于:在交流側的閥電抗器和閥廳內的換流器的連接處設置氣體絕緣金屬封閉輸電線路結構GIL，所述氣體絕緣金屬封閉輸電線路結構GIL為SF6GIL，其分段組裝和試驗在工廠內完成，最大段長18米，彎管段在廠內預組裝，其彎折角為79°至179°，用來改變線路走向以減少布線總長，GIL還有預組裝的T型管段，便于連接分支回路及其他系統元件，包括SF6避雷器及電壓互感器；每一相GIL，由接地鋁合金導體組成，外殼與導體同心布置，導體支架為環氧樹脂絕緣子；GIL管道母線輸電回路，由三條并聯的離相管道母線組成，輸電導體與外殼為同心結構，輸電回路的每一相各由接地合金鋁外殼和內置管狀合金鋁導體組成，導電支架為實心絕緣子，管殼內填充SF6氣體，保護導體與外殼的電氣絕緣；管道母線的每一段，各采用不同形狀的母線段，包括直線段、彎管段、T型段或交叉段，一