[发明专利]一种用浮托法安装的紧凑式海上换流站

说明书

本发明提供一种用浮托法安装的紧凑式海上换流站，包括上部组块和导管架，所述上部组块的平面四角设置竖向通道，所述上部组块的南侧、北侧和中间位置各设一条水平交通道以形成工字形走廊布置，所述上部组块的底部设置整体式底部框架，所述整体式底部框架作为主厂房的梁，所述整体式底部框架作为上部组块和导管架的结构转换层。本发明采用单侧副厂房布置和直流室隔层布置的组合可以有效利用直流室的垂向空间，进而使得各层交通走道的布置形式可以由“回”字形简化为“工”字形，同时兼顾了结构整体重心与几何形心的水平位置偏差在可接受的范围内，使得海上换流站上部组块的平面横向尺寸较传统的双侧副厂房可减小15米左右。

技术领域

本发明涉及一种海上换流站，尤其是涉及一种用浮托法安装的紧凑式海上换流站，适用于海上风力发电领域。

背景技术

海上风力发电为战略性新兴产业，近几年发展迅速，但目前我国海上风电场离岸距离一般都在30 km以内，所以现阶段的电能输出都是通过交流海缆，尚未有直流输出技术应用的案例。

随着海上风电向更大规模、更远距离发展，传统交流输电方式的经济性已不再适用。一般情况下，当海上风电场离岸距离超过60km时，应考虑直流输电的方式。采用直流输电的海上风电场，需要建设海上换流站，海上换流站是将海上风电场的电能用交流线路汇集、然后转换成直流输出的核心装置。

我国陆上直流输电领域已发展多年，已建成有数座陆上换流站。常规的陆上换流站，一般按照交流~直流的工艺流程，设置有换流变压器、高压开关、桥臂电抗器、换流阀、限流电抗器、直流场内设备等功能模块，换流变压器一般布置在室外，其余设备则设置在一列单层厂房内。但海上换流站由于建造方法和所处环境有所不同，其布置方案、结构型式、冷却方式等均与陆上存在显著差异。

现有的海上换流站的技术方案（ZL 201910302415.7）一般为：采用一主二副的厂房布置模式；主厂房布置阀厅（内部为换流阀相关组件）、直流室（内部为桥臂电抗器相关组件），相应空间的大跨度结构采用大型实腹梁；双侧对称副厂房布置给排水、暖通、电气二次等辅助性功能模块；海上安装采用高位浮托技术，施工期设置甲板临时支撑框架（DSF），在大跨度的主厂房中央提供支撑。该方案初步解决了设备的对称、紧凑布置问题，使海上换流站的功能得以实现，但仍然存在一些缺陷：第一，由于对称性的要求在双侧设置副厂房，导致平面尺寸较大，空间利用率低且上部结构重量较大；第二，主厂房的大跨度实腹梁刚度小，阀厅垂向变形较大，可能影响换流阀的正常使用性能；第三，DSF重量可达3000余吨，但安装就位后即与结构分离，在长期运行状态下起不到支撑结构的作用，性价比较低。综上，有必要对现有技术方案进行改进，进一步降低海上换流站结构的施工难度，提升工程经济性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

海上换流站是一种超大型海洋工程结构组块，既需要保障各类电气设备的功能实现，又必须兼顾施工的可行性与造价的经济性。针对传统技术方案中的不足，本发明需解决的技术问题包括：

1、海上换流站上部组块的平面尺度与重量过大，空间利用率不足。

2、大跨度实腹梁重量大且刚度小，设备房间地板变形较大，影响精密设备的正常使用。

3、施工期设置的DSF仅能在役前状态提供临时性作用，长期在位状态与结构分离，该部分工程量投入与效益比较低。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种用浮托法安装的紧凑式海上换流站，其特征在于：所述用浮托法安装的紧凑式海上换流站包括上部组块和导管架，所述上部组块的平面四角设置竖向通道，所述上部组块的南侧、北侧和中间位置各设一条水平交通道以形成工字形走廊布置，所述上部组块的底部设置整体式底部框架，所述整体式底部框架作为主厂房的梁，所述整体式底部框架作为上部组块和导管架的结构转换层。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：