海上柔性直流换流平台设计规范.docx
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1、ICS19.020CCSK85CSEE中国电机工程学会标准TCSEEXXXX-YYYY海上柔性直流换流平台设计规范DesignstandardforoffshoreflexibleHVDCconverterplatforms(征求意见稿)XXXX -XX -XX 实施XXXX-XX-XX发布中国电机工程学会发布1范围12规范性引用文件13术语和定义24总体要求25电气一次设计36电气二次设计67换流平台结构设计88换流平台辅助设施159逃救生设施设计20刖百本文件按照中国电机工程学会标准管理办法(暂行)的要求,依据GB/T1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则给出的规
2、则起草。本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国电机工程学会提出。本文件由中国电机工程学会海上风电技术专业委员会技术归口和解释。本文件起草单位:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司、国网智能电网研究院有限公司、华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司、大连船舶重工集团有限公司、上海勘测设计研究院有限公司、中国电力科学研究院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、南京南瑞继保电气有限公司、许继电气股份有限公司和平高集团有限公司。本文件主要起草人:本文件为首次发布。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国
3、电机工程学会标准执行办公室(地址:北京市西城区白广路二条1号,100761,网址:http:/,邮箱:cseebz)海上柔性直流换流平台设计规范1范围本标准规定了海上柔性直流输电换流平台设计的主要内容,包括术语与定义、总体要求、电气一次设计、电气二次设计、结构设计、辅助设施和逃救生设施设计等。本标准适用于50OkV电压等级及以下海上柔性直流输电系统换流平台的设计;适用于对称单极与双极海上柔性直流输电系统换流平台的设计;适用于基础支撑采用导管架结构的固定式换流平台的设计。柔性直流换流平台的设计除应符合本文件外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而
4、构成本文件必不可少的条款。其中注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件,不注日期的引用文件,其最新版本适用于本文件。GB/T51381-2019柔性直流输电换流站设计标准GB/T50064交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范GB/T19963风电场接入电力系统技术规定GB5005935kV110kV变电站设计规范GB50116火灾自动报警系统设计规范DLT5218220kV750kV变电站设计技术规程DLT5459换流站建筑结构设计技术规程DL/T5499换流站二次系统设计技术规程DL/T1193-2012柔性输电术语NB/T31115-2017风电场工程IIokV220kV海上
5、升压变电站设计规范SY/T6560-2018海上石油设施电气安全规范SY/T10030-2018海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法工作应力设计法DNVGL-ST-0145OffshoreSubstationsDNVGL-RP-C205-2019EnvironmentalConditionsandEnvironmentalLoads中华人民共和国国家经济贸易委员会海上固定平台安全规则中国船级社海上生产设施救生设备、无线电通信设备、航行信号设备法定检验指南中国船级社海上升压站平台指南3术语和定义GBb51381-2019和DITTlI93-2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
6、海上换流平台OffshoreconverterpIatform用于将海上风电场各风电机组发出的电能进行汇集和经过柔性直流输电送出的海上设施,包括基础支撑和上部组块。3.2 基础支撑foundationsupport海上换流平台的下部支撑结构。3.3 上部组块uppermodule海上换流平台基础支撑以上的结构、设备和设施。3.4 阀厅valveha11安装换流阀塔及其连接设备的舱室。3.5 交流室alternatingcurrentroom安装联接变压器及其连接设备的舱室。3.6 直流室direct-currentroom安装桥臂电抗器及其连接设备的舱室。3.7 GIS室GISroom安装GI
7、S及其连接设备的舱室。4总体要求4.1 选址要求对于单个风电场开发模式,海上换流平台选址可参考现行标准风电场工程IlOkV-220kV海上升压变电站设计规范NBT311152017的规定。对于多个风电场打捆集中送出开发模式,海上换流平台选址应根据集电线路与外送线路经济性最优原则确定。4.2 环境条件4.2.1 换流平台环境设计条件应基于具体海域特点研究和确定。4.2.2 换流平台环境条件应包括但不限于:风、波浪、潮汐、流、冰、水深、地震、海底冲刷、海生物、腐蚀、海床地貌、工程地质等水文气象条件。4.2.3 换流平台用于结构设计的环境条件,至少应包括操作环境条件和极端环境条件。4.2.4 设计环
8、境条件的重现期,应根据设计寿命和预计用途、人员生命损失的危险性、设备损坏概率、财产损失情况等进行选取;操作环境条件的重现期应不小于1年,极端环境条件的重现期应不小于100年,对于无人驻守的海上换流平台,极端环境条件的重现期可采用50年。4.3 交流系统基本条件4.3.1 海上风电场接入系统应符合国家现行标准风电场接入电力系统技术规定GB/T19963的有关规定。4.3.2 交流系统基本数据可参考现行标准柔性直流输电换流站设计标准GB/T51381-2019的有关规定。4.3.3 对于单个风电场开发模式,宜采用66kV及以上风电机组汇集线路直接接入换流平台的方式;对于多个风电场打捆集中送出开发模
9、式,也可采用各风电场接入交流升压平台后再接入换流平台的方式。4.4 柔性直流输电系统的性能要求4.4.1 柔性直流输电系统的规模和电压等级,应根据风电场规模、离岸距离、海缆路由、接入系统要求确定。4.4.2 柔性直流输电系统的性能要求可参考现行标准柔性直流输电换流站设计标准GB/T51381-2019的有关规定。4.4.3 柔性直流输电系统应具有有功和无功四象限运行能力,有功功率仅考虑海上风电孤岛送出方式。4.4.4 对于采用双极金属中线接线的两端柔性直流输电系统,可选择的运行方式包括双极金属中线运行方式、单极金属回线运行方式、动态无功补偿(STATCOM)运行方式、试验运行方式等。5电气一次
10、设计5.1 电气主接线5.1.1 柔性直流输电系统可选择对称单极、双极接线,应根据传输功率水平、接入系统承受能力、成本造价等因素综合考虑,主接线设计应满足接入系统设计的要求,遵循可靠性、灵活性、经济性的原则。5.1.2 当采用双极接线,电气主接线还应满足下列功能要求:(1)应能实现为检修而对换流平台内一极或一个换流器进行隔离并接地;(2)应能实现为检修而对一极的直流线路进行隔离并接地;(3)切除一极或换流器进行检修时,不应影响另一极、其他换流器的稳态输送功率;(4)为防止海水中流通电流,如金属中线进行检修,则整个直流系统停运。5.1.3 电气主接线应包括换流器接线、联接变压器接线、交流室接线以
11、及直流室接线。5.1.4 换流器接线应符合下列规定:(1)在满足系统要求的前提下,换流器接线应根据换流阀的制造能力,结合直流系统电压等级和输送容量情况,通过技术经济比较后确定;(2)换流器的每个桥臂应设置桥臂电抗器,桥臂电抗器宜位于换流阀的直流侧。5.1.5 交流室接线应符合下列规定:(1)交流室接线应符合国家现行标准35kV-IlOkV变电站设计规范GB50059220kV750kV变电站设计技术规程DL/T5218的规定;(2)风电场电能可汇集后经交流升压平台接入换流平台或直接接入换流平台;(3)双极结构下,交流室接线应保证具有风电功率在双极间功率转带的能力。(4)联接变压器的联接组别根据
12、接地方式、站用电配置、零序电流隔离、暂态电流等要求,并经技术经济比较后确定;5.1.6 直流室接线应符合下列规定:(1)直流室接线应按极配置,正极与负极之间应相互独立;(2)对于双极金属中线接线,宜根据运行方式转换的要求在直流中性线侧配置中性母线开关、金属中线开关。5.1.7 换流器应采用直流侧启动方式,宜只在陆上换流平台配置启动电阻。5.1.8 直流接地装置应设置于陆上换流站。5.1.9 耗能装置宜设置于陆上换流站。5.2 过电压保护、绝缘配合及防富接地5.2.1 换流平台过电压保护可参照现行国家标准柔性直流换流站绝缘配合导则GB/T364982018、绝缘配合第3部分:高压直流换流站绝缘配
13、合程序GB/T311.3的有关规定执行。5.2.2 换流平台过电压保护和避雷器配置应符合现行国家标准柔性直流输电换流站设计标准GB/T51381-2019的规定。5.2.3 换流平台的直击雷防护与接地设计应符合现行国家标准交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范)GB/T50064和交流电气装置的接地设计规范GB/T50065的有关规定。5.2.4 换流平台应设置避雷针及金属结构物作为接闪器进行直击雷保护,并通过接地引下线和平台自身钢柱,与海底基础钢管桩连接。平台屋内外应按照雷电防护区(LpZ)的相关要求采取防护措施,平台屋顶和侧面外露的通信天线、充油设备外壳应处于直击雷保护范围内。5.3
14、主要设备选择5.3.1 换流平台主要电气设备选择应满足以下要求:(1)能够在无人值守条件下可靠运行;(2)能够适应海上换流平台的运行环境;(3)能够适应海上换流平台在运输、安装及运行期的倾斜、摇晃及振动。5.3.2 换流平台主要电气设备选择可参考现行国家标准柔性直流输电换流站设计标准GB/T51381-2019的规定。5.3.3 换流阀选择应符合下列规定:(1)换流阀宜采用模块化设计,子模块冗余度不宜小于3%;(2)换流阀可采用支撑式或悬吊式,应适应海上运输、检修、运行的条件,如抗震等级,运输条件,加固措施,加速度等指标。5.3.4 联接变压器选择应符合下列规定:(1)换流平台每站/极设置2台
15、及以上联接变压器时,单台变压器容量宜考虑冗余,当一台变压器故隙退出运行时,剩余变压器可送出对应站/极60%及以上的容量;(2)联接变压器冷却方式根据技术经济比较后确定,功率较大时宜采用强迫导向油循环水冷(ODWF)o5.3.5 联接变压器高/低压侧、直流室开关设备宜选用气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)。5.3.6 直流侧避雷器的配置和参数选择应根据换流平台过电压计算和绝缘配合结果确定,宜采用高荷电率配置方案。5.3.7 直流导体与母线的选择应根据现行行业标准导体和电器选择设计技术规定DL/T5222的规定进行校核。5.3.8 交流设备的选择应符合国家现行标准导体和电器选择设计技术规定DL/T
16、5222.220kV-750kV变电站设计技术规程DL/T5218的有关规定。5.4 电气设备布置5.4.1 换流平台布置应结合换流阀塔、联接变压器、桥臂电抗器以及换流平台舱室的布置,通过技术经济比较后确定。5.4.2 阀厅及阀厅内设备布置应符合下列规定:(1)若采用双极接线,换流平台宜按每极设置阀厅;(2)阀厅内宜设置便于搬运和检修的通道,门和通道需考虑紧急疏散的需求;(3)阀厅内阀塔间的布置方式应根据空气净距取值,通过技术分析比较来选择同相上下桥臂相邻布置或同极桥臂三相相邻布置两种方案;(4)每极每相换流阀塔数量应根据电压等级进行合理化配置,每个换流阀塔的子模块数量应均匀分配;(5)换流阀
17、塔与相邻设备间的距离应以绝缘配合为主要因素,同时应满足搬运、检修及更换的场地的要求。5.4.3 联接变压器应符合换流平台总体布置需要,布置方式应便于设备的操作、搬运、检修和试验,宜布置于换流平台的上层。5.4.4 直流室布置应符合下列规定:(1)直流室宜按极对称分区布置,布置方式应便于设备的操作、搬运、检修和试验;(2)桥臂电抗器应采用户内布置,宜与阀厅隔开;(3)桥臂电抗器应考虑电抗器磁场对周边钢结构及设备的影响,防止钢结构发热及对其他设备产生干扰;(4)桥臂电抗器布置应符合现行标准中对静电感应场强等电磁环境的有关规定。5.4.5 联接变压器、气体绝缘金属封闭开关设备(GlS)的主要维护通道
18、不宜小于1000mm:开关柜设备的柜前通道不宜小于柜深加400mm,柜后通道不宜小于600mm。对于无需柜后检修的柜体可采用靠墙布置,柜后离墙距离不宜小于50mm。5.4.6 不同舱室间的连接应根据舱室间相对位置选择不同的方式,相邻舱室宜采用电缆或穿墙套管相连接,不相邻舱室宜采用电缆或GIL相连接,同时换流平台应设置专门的电缆夹层。5.4.7 主要电气设备之间的连接设备,应能适应海上换流平台在运输、安装及运行过程中的振动环境。5.5 站用电系统换流平台应设置两回站用工作电源和一回站用应急电源。两回站用工作电源可从联接变压器的第三绕组引接,也可设置专用的高压站用变压器从交流侧配电装置母线引接,应
19、进行综合技术经济比较后确定。6电气二次设计6.1 一般要求6.1.1 换流平台电气二次系统应依据换流平台的建设规模、电气主接线、运行方式和控制模式来设计。6.1.2 换流平台控制保护系统通常包括计算机监控系统、直流控制系统、直流保护系统、直流线路故障测距系统、暂态故障录波系统、换流平台主时钟系统和交流保护系统等。6.1.3 换流平台的通信系统应包括系统通信和站内通信。6.1.4 换流平台通信设施可包括光纤通信设备、载波通信设备、调度交换机、行政交换机、调度数据网设备、综合数据网设备、会议电视终端设备、通信电源设备、通信机房动力及环境监控系统子站设备、广播设备、综合布线设施和与控制保护的接口设备
20、等。6.1.5 换流平台电气二次系统可参考现行国家标准柔性直流输电换流站设计标准GB/T5138L2019的规定。6.2 电气二次系统配置6.2.1 计算机监控系统除应满足现行行业标准换流站二次系统设计技术规程DL/T5499的有关规定外,还应符合本标准的要求。6.2.2 海上换流平台按无人值班设计,不宜设置远方监控通讯设备,监控系统网络通过站间通信通道与陆上换流站网络互连,组成统的平台,实现两站所有系统和设备的数据采集和处理、监视和控制、记录等功能。6.2.3 远动系统与换流平台的监控系统应统一布置在陆上换流站,远动信息除送至电网调度中心外,还应送至相应的风电运行管理部门。6.2.4 陆上换
21、流站监控系统除了对陆上换流站的监控外,还应考虑对海上换流平台、海上升压平台(如有)、海上风电场的监控功能。6.2.5 海上换流平台可不配置就地操作系统,站内LAN网与站间通信LAN网可合并为统一的LAN网,站内监控LAN网信息通过站间通信送至陆上换流站,陆上换流站配置海上换流平台运行人员控制系统。6.2.6 站控设备功能可集成到极控层,取消站控硬件设备。6.2.7 交、直流保护和暂态故障录波装置应各自单独组网,交流保护和直流保护均通过保护子网与保护及故障信息管理子站进行通信。交、直流故障录波应通过录波专网与保护及故障信息管理子站通信。6.2.8 换流平台应配置1套独立的一体化辅助监控系统,采用
22、统一的辅助系统综合监控平台,实现换流平台辅助系统的信息集成和共享、智能化监控和管理。一体化辅助监控系统由视频监控子系统、安全警卫子系统、阀厅红外测温子系统、门禁子系统、环境监测子系统、灯光智能控制子系统等组成。6.2.9 换流平台应配置1套火灾报警系统,具有火灾探测、火灾监视、火灾自动报警以及自动(或手动)消防联动控制功能。6.2.10 海上换流平台若具备数字化接口,则可取消现场测控装置。6.3 电气二次设备及布6.3.1 海上换流平台的特殊应用环境要求控制保护系统在具备高可靠性的同时应尽可能的优化控制保护功能分布,减少屏柜数量。6.3.2 海上换流平台控制保护系统可按照无人值守原则设计,应结
23、合工程实际运行需求尽量减少系统各层不必要的设备。6.3.3 控制及保护功能应进行合理划分,在满足系统可用率、可靠性情况下,不同的控制或保护功能可集成在统一主机上实现。63.4 控制保护装置应尽量缩小尺寸,控制保护机箱尺寸不宜大于4U。63.5 5屏柜布置应充分利用内部空间,对直流系统安全、稳定运行不存在较大影响的设备,可不进行冗余配置,并可进行合理划分统一组屏,提高屏柜空间利用率,但控制功能主机与保护功能主机应相互独立。6.4电气二次设备电磁兼容6.4.1 海上换流平台电气二次设备应具有抗电磁干扰措施,保证换流平台内运行的电气二次设备在受到各种传导、辐射电磁骚扰的影响时,仍能按规定的性能继续运
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