海上柔性直流輸電系統換流站的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種海上柔性直流輸電系統換流站，其特征在于：它包括一聯合鋼結構建筑，聯合鋼結構建筑橫向分成上、下端兩部分；上端部分縱向分成三個電氣房間；中間電氣房間為直流場，直流場兩側的兩電氣房間為換流閥廳；下端部分縱向分成五個電氣房間，中間電氣房間為換流站水冷設備間，換流站水冷設備間通過一電纜豎井縱向分成前后兩部分，靠近換流站水冷設備間兩側的每一電氣房間分別縱向分成前后端兩部分，每一前端部分電氣房間分別為控制保護室；每一后端部分電氣房間分別為蓄電池間，最外側的兩個電氣房間為聯接區，位于聯合鋼結構建筑的外側且緊挨任一聯接區間隔放置兩聯接變壓器。本實用新型可廣泛應用于海上石油平臺的柔性直流輸電系統中。
【專利說明】海上柔性直流輸電系統換流站
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種柔性直流輸電系統換流站，特別是關于一種適用于海上石油平臺的海上柔性直流輸電系統換流站。
【背景技術】
[0002]海上石油平臺一般采用海上自發電方式，通過自建電站及35kV交流海底電纜給周圍平臺供電，或通過35kV交流海底電纜在自建電站之間實現電力組網。隨著區域油田開發規模越來越大，海上油田平臺面臨自建電站龐大、燃料氣源不足以及節能減排等問題，因此通過柔性直流輸電技術實現陸地大電網給海上石油平臺供電將是未來的選擇。
[0003]目前柔性直流輸電換流站主要針對陸地工程應用，陸地換流站采用鋼混結構，由于不受空間、面積限制，因此布置寬松，對設備及房屋結構重量沒有限制，同時也不需要整體吊裝。然而，由于海上石油平臺空間緊張、環境條件惡劣(潮濕、鹽霧)，且換流站模塊需要整體吊裝，陸地換流站的設備選型、布置與結構設計不適應海上石油平臺應用。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種適用于海上石油平臺的，緊湊型模塊化，且運行安全可靠的海上柔性直流輸電系統換流站。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案:一種海上柔性直流輸電系統換流站，其特征在于:它包括一由多個功能房間組成的聯合鋼結構建筑，所述聯合鋼結構建筑通過結構梁及若干鋼板橫向分割成上、下端兩部分；上端部分通過鋼柱及若干鋼板縱向分割成三個電氣房間；其中，中間電氣房間為直流場；所述直流場兩側的兩個電氣房間分別為換流閥廳，且兩所述換流閥廳關于所述直流場對稱；下端部分通過鋼柱及若干鋼板縱向分割成五個電氣房間；其中，中間電氣房間為換流站水冷設備間，所述換流站水冷設備間通過一電纜豎井縱向分割成前后端兩部分，所述直流場通過所述電纜豎井連接海底電纜；所述換流站水冷設備間的前后端兩部分分別放置有冷卻水循環泵和預留管路接口，其中，所述冷卻水循環泵連接兩所述換流閥廳內換流閥的冷卻水管道，所述預留管路接口連接海上石油平臺管網系統；靠近所述換流站水冷設備間兩側的每一電氣房間分別縱向分割成前后端兩部分，每一前端部分電氣房間分別為控制保護室，每一所述控制保護室內放置有站用電源屏，所述站用電源屏連接海上石油平臺電氣系統；每一后端部分電氣房間分別為蓄電池間；其中，兩所述控制保護室和兩所述蓄電池間分別關于所述換流站水冷設備間對稱；最外側的兩個電氣房間分別為聯接區，每一所述聯接區內放置有交流電氣設備及油氣套管；位于所述聯合鋼結構建筑的外側且緊挨任一所述聯接區間隔設置有兩聯接變壓器，每一所述聯接變壓器通過油氣套管分別與每一所述聯接區內所述交流電氣設備連接；所述直流場、兩換流閥廳、兩控制保護室、兩蓄電池間與兩聯接區均通過穿墻套管方式進行電氣連接。
[0006]所述聯合鋼結構建筑的前后兩端均設置有上下樓梯，所述聯合鋼結構建筑的底部間隔設置有若干支墩。
[0007]所述交流電氣設備采用GIS設備。
[0008]所述聯接區與兩聯接變壓器之間的墻壁采用A60防火墻。
[0009]本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1、本實用新型由于根據不同電氣設備對層高需求進行合理安排，充分利用空間的高度，設置了兩個換流閥廳、兩個聯接區、兩個控制保護室、兩個蓄電池間、兩個水冷設備間及直流場，各電氣房間緊湊，有效的節省了占地面積，減輕了聯合鋼結構建筑重量，且可以作為整體吊裝在海上石油平臺的頂層甲板，安裝方式靈活。2、本實用新型由于水冷設備間內預留管路接口與海上石油平臺海水管網系統連接，采用水-水冷方式對主要發熱設備換流閥進行降溫，利用海水對換流閥進行冷卻，充分利用了海上石油平臺的優勢，節省了成本。3、本實用新型由于設置了兩個換流閥廳、兩個聯接區、兩個控制保護室及兩個水冷設備間構成了兩套電能轉換設備，可以同時或單獨運行，有效提高了電能轉換效率和可靠性。4、本實用新型由于兩換流閥廳、兩聯接區、兩控制保護室和兩蓄電池間均對稱設置，無論從電氣連接還是設備布置上均互不影響，有效避免了設備的相互影響和干擾，提高了海上石油平臺供電可靠性。5、本實用新型由于控制保護室內站用電源屏與海上石油平臺電氣系統連接，有效的簡化了換流站內站用電電氣設備。6、本實用新型由于將關鍵易損部件設置在微正壓的電氣房間中，解決了海上石油平臺環境條件惡劣的問題，有效提高了設備運維周期，有利于設備操作與后期維護。本實用新型安裝靈活，可以廣泛應用于海上石油平臺的柔性直流輸電系統中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型結構示意圖
[0011]圖2是圖1的側視圖
[0012]圖3是圖1上端部分俯視圖
[0013]圖4是圖1下端部分俯視圖
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0015]如圖1、圖2所示，本實用新型包括一由多個功能房間組成的聯合鋼結構建筑1，聯合鋼結構建筑I通過結構梁及若干鋼板橫向分割成上、下端兩部分；
[0016]如圖1、圖3所示，上端部分通過鋼柱及若干鋼板縱向分割成三個電氣房間；其中，中間電氣房間為直流場2，直流場2內放置有兩套平波電抗器及相應直流設備；直流場2兩側的兩個電氣房間分別為換流閥廳3，且兩換流閥廳3關于直流場2對稱，每一換流閥廳3內放置有一套換流閥和若干空調裝置；
[0017]如圖1、如4所示，下端部分通過鋼柱及若干鋼板縱向分割成五個電氣房間；其中，中間電氣房間為換流站水冷設備間4，換流站水冷設備間4通過一電纜豎井5縱向分割成前后端兩部分，直流場2通過電纜豎井5連接海底電纜；換流站水冷設備間4的前后端兩部分內分別放置有冷卻水循環泵、補水泵、板式換熱器和預留管路接口，其中，冷卻水循環泵連接兩換流閥廳3內換流閥的冷卻水管道，預留管路接口連接海上石油平臺海水管網系統；靠近換流站水冷設備間4兩側的每一電氣房間分別縱向分成前后端兩部分，每一前端部分電氣房間分別為控制保護室6，每一控制保護室6內放置有控制保護系統、站用電源屏和直流屏，控制保護系統包括二次控制屏和閥控屏，其中，站用電源屏電源連接海上石油平臺電氣系統；每一后端部分電氣房間分別為蓄電池間7,每一蓄電池間7內放置有蓄電池和防爆型電氣設備；其中，兩個控制保護室6和兩個蓄電池間7分別關于換流站水冷設備間4對稱；最外側的兩個電氣房間分別為聯接區8，每一聯接區8內放置有閥電抗器、交流電氣設備及油氣套管；位于聯合鋼結構建筑I的外側且緊挨任一聯接區8間隔放置有兩聯接變壓器9，每一聯接變壓器9通過油氣套管分別與每一聯接區8內的交流電氣設備連接；直流場2、兩換流閥廳3、兩控制保護室6、兩蓄電池間7與兩聯接區8均通過穿墻套管方式進行連接。
[0018]上述實施例中，聯合鋼結構建筑I的前后兩側均設置有上下樓梯10，聯合鋼結構建筑I的底部間隔設置有若干支墩11，使得本實用新型可以放置在海上石油平臺的頂層甲板上。
[0019]上述實施例中，直流場2內直流設備包括直流避雷器、直流隔離開關、直流電壓測量裝置和直流接地刀；兩蓄電池間7內的防爆型電氣設備包括防爆型風機、防爆型燈具與開關及氫氣探測器。
[0020]上述實施例中，兩聯接區8內的交流電氣設備優選GIS(六氟化硫組合電器)設備。GIS設備為市售產品，考慮到海上鹽霧等腐蝕影響，將其布置在室內。
[0021]上述實施例中，聯接區8與兩聯接變壓器9之間的墻壁12優選A60防火墻。
[0022]上述實施例中，兩聯接變壓器9優選容量為45MWA的油浸式絕緣型變壓器。
[0023]上述實施例中，所有電氣房間均采用微正壓系統，進入房間內空氣均經過濾、干燥方可充入，以確保滿足海上石油平臺的防爆與防腐要求。
[0024]根據海上石油平臺用電規模統計，一般海上換流站系統容量可以設置為2X40MW(±60kV)或2X60MW(±80kV)。本實用新型采用雙回路柔性直流輸電，陸地與海上換流站的容量均為2X40MW，直流電壓等級為±60kV，交流電壓等級為35kV。
[0025]本實用新型在使用時，首先將本實用新型整體吊裝到海上石油平臺的頂層甲板的預留安全區域，將每一換流站水冷設備間4內的預留管路接口與海上石油平臺海水管網系統連接，每一控制保護室6內的站用電源屏與海上石油平臺電氣系統連接。本實用新型內兩換流閥廳3、兩換流站水冷設備間4、兩控制保護室6、兩蓄電池間7、兩聯接區8和兩聯接變壓器9分別構成兩套電能轉換設備，海底電纜輸送的直流電能經直流場2內設置的兩套平波電抗器及相應直流設備分別進入兩套電能轉換設備，兩套電能轉換設備各自獨立運行，以其中一套的運行為例詳細介紹其工作原理。
[0026]陸地換流站將電網220kV的交流電能轉換為±60kV的直流電能之后，通過雙回路直流海底電纜輸送的直流電能經電纜豎井5進入直流場2，兩路直流電能分別進入直流場2內的平波電抗器及相應的直流設備后，經穿墻套管進入一換流閥廳3內的換流閥，由換流閥將±60kV的直流電能轉換為60kV的交流電能，交流電能經聯接區8內的閥電抗器和交流電氣設備輸送至一聯接變壓器9，聯接變壓器9將60kV的交流電轉換為35kV的交流電之后輸送至海上石油平臺配電間。控制保護室6的控制保護系統對該套電能轉換設備進行監控、控制與保護；站用電源屏用于向聯合鋼結構建筑I內的正常用電負荷與應急用電負荷供電，且站用電源屏的正常電源與應急電源均引自海上石油平臺電氣系統。正常用電負荷包括了暖通風機、正常照明、水冷設備等；應急用電負荷包括直流電源屏、應急照明等。
[0027]本實用新型采用水-水冷方式對主要發熱設備換流閥進行降溫，內冷卻方式采用水冷，外冷卻方式采用海水冷卻方式。以其中一套換流閥的冷卻為例進行詳細描述。內冷卻水在換流閥內加熱升溫之后，由布置在換流站水冷設備間4內的冷卻水循環泵驅動升溫后的內冷卻水進入板式換熱器內，海上石油平臺海水管網系統通過預留管路接口輸送的海水也進入板式換熱器內，與升溫后的內冷卻水進行熱交換，從而使得內冷卻水得到冷卻，降溫后的內冷卻水經冷卻水循環泵驅動再次循環送入換流閥，如此周而復始的對換流閥降溫。其中，內冷卻水在循環冷卻過程中的耗損，由補水泵根據內冷卻循環水的壓力自動補充。
[0028]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種海上柔性直流輸電系統換流站，其特征在于:它包括一由多個功能房間組成的聯合鋼結構建筑，所述聯合鋼結構建筑通過結構梁及若干鋼板橫向分割成上、下端兩部分； 上端部分通過鋼柱及若干鋼板縱向分割成三個電氣房間；其中，中間電氣房間為直流場；所述直流場兩側的兩個電氣房間分別為換流閥廳，且兩所述換流閥廳關于所述直流場對稱； 下端部分通過鋼柱及若干鋼板縱向分割成五個電氣房間；其中，中間電氣房間為換流站水冷設備間，所述換流站水冷設備間通過一電纜豎井縱向分割成前后端兩部分，所述直流場通過所述電纜豎井連接海底電纜；所述換流站水冷設備間的前后端兩部分分別放置有冷卻水循環泵和預留管路接口，其中，所述冷卻水循環泵連接兩所述換流閥廳內換流閥的冷卻水管道，所述預留管路接口連接海上石油平臺海水管網系統；靠近所述換流站水冷設備間兩側的每一電氣房間分別縱向分割成前后端兩部分，每一前端部分電氣房間分別為控制保護室，每一所述控制保護室內放置有站用電源屏，所述站用電源屏連接海上石油平臺電氣系統；每一后端部分電氣房間分別為蓄電池間；其中，兩所述控制保護室和兩所述蓄電池間分別關于所述換流站水冷設備間對稱；最外側的兩個電氣房間分別為聯接區，每一所述聯接區內放置有交流電氣設備及油氣套管；位于所述聯合鋼結構建筑的外側且緊挨任一所述聯接區間隔設置有兩聯接變壓器，每一所述聯接變壓器通過油氣套管分別與每一所述聯接區內所述交流電氣設備連接；所述直流場、兩換流閥廳、兩控制保護室、兩蓄電池間與兩聯接區均通過穿墻套管方式進行連接。
2.如權利要求1所述的海上柔性直流輸電系統換流站，其特征在于:所述聯合鋼結構建筑的前后兩端均設置有上下樓梯，所述聯合鋼結構建筑的底部間隔設置有若干支墩。
3.如權利要求1所述的海上柔性直流輸電系統換流站，其特征在于:所述交流電氣設備采用GIS設備。
4.如權利要求2所述的海上柔性直流輸電系統換流站，其特征在于:所述交流電氣設備采用GIS設備。
5.如權利要求1或2或3或4所述的海上柔性直流輸電系統換流站，其特征在于:所述聯接區與兩聯接變壓器之間的墻壁采用A60防火墻。
【文檔編號】H05K7/20GK204190630SQ201420592952
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月14日 優先權日:2014年10月14日
【發明者】李強, 魏澈, 張麗娜, 洪毅, 周志超, 安春秀, 徐海波, 姜田貴, 徐正海, 劉國鋒, 王祺皓, 李雪, 張暉 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院