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论海上风电升压站的结构布置与工程技术

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2020年11月下作者：陈亚健

[导读] 目前我国的海上风电开发规模正在逐渐扩大，并取得了良好的发展成就，人类正逐渐向海域进军，但当前海上风电升压站的设计，面临着线路容易损坏、传输容量有限、海域使用面积逐渐增大等问题，传统的风电升压站结构设计需要通过交流电缆的应用，在陆地上汇集成升压站在风电机组中接入电网完成交流输电。

中国船级社实业公司南京分公司陈亚健 210000

摘要：目前我国的海上风电开发规模正在逐渐扩大，并取得了良好的发展成就，人类正逐渐向海域进军，但当前海上风电升压站的设计，面临着线路容易损坏、传输容量有限、海域使用面积逐渐增大等问题，传统的风电升压站结构设计需要通过交流电缆的应用，在陆地上汇集成升压站在风电机组中接入电网完成交流输电。这一设计方式已经无法满足现代化社会发展的经济性要求，本文主要探讨了海上风电升压站的结构布置与工程技术，通过对我国目前海上升压站电气设计情况的总结探讨，全面提高电气设计的安全性，并满足项目建设的经济性需求。
关键词：海上风电升压站；结构布置；工程技术
        我国最早一批海上风电升压站已经正式落成，并经历了长时间的发展与完善，制定出了具有针对性的升压变电站设计方案，并获得了国内外科研机构的广泛认可，因此，要以此为基础进行海上风电升压站的结构设计，只有充分掌握风电升压站的工程技术，才能够完成升压变电站的建设工作。
        一、海上风电升压站的结构布置
        1、海上风电升压站总体布局。海上风电升压站由于环境恶劣，主要采用无人值班的设计形式，一切工作开展都需要通过远程技术操控，自动化完成设备的检查与维护，由于海上风电升压站设置在近海海域，在运行过程中属于潮湿、重盐雾的环境，在进行海上升压变电站设计的过程中，需要投入大量的资金作为支持。因此，在进行平台电气设备设置的过程中，要保证整体布局的合理性，尽量选择一些符合工作需求的产品和设备，有效降低设备故障发生的风险问题，如图一所示：海上风电升压站属于钢材质结构，建筑物运用分层布局的方式，在底层夹板设置电缆层，负责主变压器配电装备和无功补偿装置的设置，在夹板设置二次设备室和蓄电池工作室，在顶层设置直升机停靠平台。

图一：主变压器设置图
       2、海上风电升压站选址。在进行海上风电升压站设置地点选择的过程中，需要结合整体结构布置方案，首先需要明确风电场所处的位置，根据虚拟设置画面了解海上风电升压站的整体规模，并合理控制升压站与岸边的距离，结合所处的海洋环境，以及区域的地形地质条件，制定出合理的系统设置方案。分析区域交通情况，保证海底管线的正常运行，要在正式设计前充分考量施工运行标准，投入充足的海上风电升压站建设资金，分析可能对施工过程造成影响的环境和人为因素。
        3、设计施工和运行维护特点。在进行海上风电升压站结构布置的过程中，首先需要充分考量设计施工的基础要求，明确相关设备的运行维护标准，根据所处的海域地理环境，判断可能产生风险问题的主要因素，制定海上升压平台建设的布局标准，对系统进行功能区域划分。
        4、设备选择满足海洋运行环境要求。海上风电升压站的结构布置，首先需要了解当前海域的运行环境，做好生产辅助设施建设，将电气设备的制造与安装作为结构布置的重要环节，同时要充分考量设备使用的安全性，为后续设备的检修与维护工作提供便利，严格遵循集约化、自动化、无油化的设计方针降低维护次数，保证风电升压站性能的优越性，能够在潮湿、重盐雾等恶劣环境的影响下稳定运行。
        二、海上风电升压站的工程技术
        1、上部结构建造设计。在进行海上风电升压站上部分结构设计的过程中，需要总结陆地建造的经验，选择分片预制的组成形式，在固定区域设置综合性较强的吊装装置，能够全面提高地面预制深度，有效降低危险的高空作业工作量。同时，在完成夹板片吊装工作后，分别在每层夹板片上安装基础设备，并在陆地区域完成电器、工艺管线、通风口和涂装等布置工作，并通过实验进行运行测试，这一安装形式的应用，能够有效降低海上工作量。进行海上风电升压站结构布置的过程中，要采用夹板片分层预制的方式，按照从上至下、从里至外的设计原则，在地面完成夹板片主结构预制工作，进行统一技术处理，保证分片的单独作业，有效降低海上风电升压站主结构的设计时间，提高上部结构工程建设的有效性。
        2、平台主变压器安装措施。海上风电升压站的主变压器安装的过程中，需要采用预留吊装孔吊装工艺，在升压站的上端平台建设的过程中，需要参照陆地建造的具体施工时间，了解不同时间段海上风电升压站的供货特点，采用传统的技术工艺难以满足设计需求。因此，需要进行施工结构调整，完成基础设备的安装工作，通过风电升压站结构布置经验汇总，对不同工作环境进行对比分析，选择合适的平台主变压器安装区域和安装技术。
        3、动态无功功率补偿装置布置。在进行海上风电升压站动态无功功率补偿装置结构布置的过程中，需要将该设备转移到陆地集控中心进行统一布置安排，这种设计方式，能够有效简化海上风电场工程建设流程，减轻海上升压站平台设备的负担重量。为动态无功功率补偿装置后期的维护保养工作奠定有力基础，海上升压站上端平台整体结构达到设计标准后，能够适当的减小风电升压站的结构尺寸。
        4、上端组块装船方案的完善。针对海上风电升压站的设计环境，提出两种不同的上端组块装船方案，首先是通过大型浮吊采用吊装工艺完成固定位置的运输驳船工作，或者通过轨道滑移的形式完成装船任务。由于海上风电升压站上端组块的重量较高，想要通过大型浮吊船的设计完成吊装工艺，需要投入大量的资金作为支持，目前大型浮吊船的使用次数较少，在整体设计安排的过程中，会延长工程建设工期，因此，主要采用轨道滑移装船方案。
        三、220KV配电装置室布置优化
        如图二所示：在进行220KV的海上风电升压站结构布置的过程中，主变压器室主要采用单列布置或对称布置的工程技术实现，主要位于一、二层甲板上，主变压器室的所有设备和布置程序都处于海上，主变压器室需要安装油浸变压器，这是因为海上的运行环境十分恶劣，能够更好地达到散热的目的。分体式布置进行主变压器结构布置，要注重自冷装置的运用，或借助油循环冷却完成散热，冷却或散热设备需要设置到户外，主变压器220KV侧需要通过油气套管与GIS终端建立连接，由GIS与电缆连接完成整体布置。主变压器的35KV侧需要采用与之适应的配电装置，两者之间完成双拼大截面电缆连接，或通过与绝缘母线建立连接，敞开式套管符合中性点套管的设计需求。

图二：220KV主接线方案
总结：选择合适的电气设备布置形式，海上风电升压站建立可以采用户内布置形式，做好系统模块化设计，按照设备的功能和电压数值进行功能模块划分，保证模块尺寸的统一性，为海上运输提供便利。在科学技术研究的过程中，了解海上风电升压站结构布置与工程技术的相关问题，提高结构设计的可靠性，助力我国海上风电事业的持续发展。
参考文献：
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