CN104631410B - 一种用于海上风电场交流升压站的海上平台 - Google Patents
一种用于海上风电场交流升压站的海上平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于海上风电场交流升压站的海上平台，其特征在于：它包括一分为底层、一层、二层和顶层的联合钢结构建筑，每一层钢结构建筑都是由多个功能房间组成，且每一层钢结构建筑底部由若干钢板构成甲板，本发明共设置有底层甲板、一层甲板、二层甲板和顶层甲板四层甲板。一层甲板通过若干钢板分为前端部分和后端部分，前端部分通过钢板分为五个电气房间，中间电气房间为35kV配电装置室、关于35kV配电装置室对称设置两主变室和两主变散热器室。后端部分也分为五个电气房间，从左向右依次设置有220kV配电装置室、接地变室、SVG控制室、SVG设备室和户外户内散热设备区。本发明节约海上平台面积，出线方便，节省投资，可以广泛应用于海上风电交流升压站的平台设计中。
Description
技术领域
本发明涉及新能源与电力系统领域，特别是关于一种用于海上风电场交流升压站的海上平台。
背景技术
世界海上风电发展迅速，已进入大规模开发阶段。我国的海上风电建设也拉开了序幕，然而由于缺乏海上风电的设计建设经验，海上风电建设的技术体系还未得到发展与完善。根据沿海各省市的海上风电规划，海上风电在未来30年内将会得到大力发展。目前单个海上风电场的规划容量大都在200MW～300MW以上，距离海岸的距离在15公里以上，参照国际通行经验，此类风电场一般都需要建设海上升压站，以便将海上风电以更高电压等级的海缆输送至陆地，以取得更大的经济效益。
对于离岸距离较近且装机规模较小的海上风电场而言，采用陆上升压站方案技术风险较小，经济性较好。我国现已建设的两座海上风电场，上海东海大桥海上风电场和江苏如东潮间带海上风电场，便采用的是陆上升压站方案。然而，对于离岸距离超过15km的大型海上风电场，35kV集电线路长度过长，一般会导致线路压降超标、损耗过大、占用海域面积过大的问题，技术经济性不合理，因此需要考虑建设海上升压站。海上升压站是建造在海洋固定平台的升压变电设施，与常规陆上升压站相比，在站址选择、站址环境条件、土建基础设计、施工运行维护以及辅助设施方面均有很大的不同，具有其特殊性。海上升压平台费用昂贵，施工难度大，而且海上环境复杂、重盐雾、潮湿，设备布置条件受限，运行维护不便，建设成本高。目前国内尚无海上升压站的建设实例，因而研究海上升压站的平台设计问题是非常有必要的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种安全稳定、便于安装调试的用于海上风电场交流升压站的海上平台。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于海上风电场交流升压站的海上平台，其特征在于：它包括一由底层、一层、二层和顶层钢结构建筑构成的联合钢结构建筑，每一层所述钢结构建筑都是由多个功能房间组成，且每一层所述钢结构建筑底部由若干钢板构成甲板，用于海上风电场交流升压站的海上平台共设置有底层甲板、一层甲板、二层甲板和顶层甲板四层甲板；位于所述一层钢结构建筑中，所述一层甲板上通过钢结构柱及若干钢板纵向分割成前后端两部分：前端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间，其中，中间电气房间为35kV配电装置室，所述35kV配电装置室内设置有两列35kV开关柜以及35kV干式接地电阻柜；靠近中间电气房间两侧分别为两主变室，且两所述主变室关于所述35kV配电装置室对称；两所述主变室内分别设置两套主变压器本体；最外侧的两个电气房间分别为两主变散热器室，两所述主变散热器室分别通过通风百叶与外界联通，且两所述主变散热器室关于所述35kV配电装置室对称；两所述主变散热器室内分别设置两套主变压器的散热器；两所述主变室、两主变散热器室分别与所述二层钢结构建筑连通；两套所述主变压器的散热器通过油管连接两所述主变压器主体，两所述主变压器本体的35kV侧分别通过绝缘母线与两所述35kV开关柜连接，两所述35kV开关柜通过电缆由所述底层甲板引出至外界；后端部分通过若干钢板依次纵向分割成五个电气房间；最左端电气房间为220kV配电装置室，所述220kV配电装置室与所述二层钢结构建筑物连通，其内设置有两套220kVGIS设备，两所述220kVGIS设备分别与两所述主变压器的220kV侧连接，并通过电缆由所述底层甲板引出至外界；所述220kV配电装置室另一侧的电气房间为接地变室，所述接地变室内设置两套干式接地变压器，且两套所述干式接地变压器通过钢板隔开；所述接地变室另一侧的电气房间并排设置第一SVG控制室和休息室，所述第一SVG控制室内设置有第一SVG控制柜；所述第一SVG控制室和休息室另一侧的电气房间为第一SVG设备室，所述第一SVG设备室内设置有第一35kVSVG设备，所述第一35kVSVG设备通过电缆与一所述35kV开关柜连接，并由所述第一SVG控制柜对其进行调节控制；所述第一SVG设备室另一侧并排设置第一户外散热设备区和第一户内散热设备区，所述第一户外散热设备区内设置有第一SVG水冷机组，所述第一户内散热设备区内设置有第一SVG水-风换热装置，所述第一35kVSVG设备所发热量通过所述第一SVG水-风换热装置传递至所述第一SVG水冷机组进行冷却。
位于所述二层钢结构建筑中，所述二层甲板上通过若干钢板纵向分割成前后端两部分；前端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间，中间电气房间为二次设备室，所述二次设备室内设置有二次系统设备屏柜；靠近所述二次设备室两侧的两个电气房间关于所述二次设备室对称，且分别与所述一层甲板的两所述主变室连通；最外侧的两个电气房间也关于所述二次设备室对称，且分别与所述一层甲板的两所述主变散热器室连通；后端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间，最左端的电气房间与所述一层甲板的所述220kV配电装置室连通；最左端电气房间另一侧的电气房间为蓄电池室，所述蓄电池室内设置两组蓄电池，且两组所述蓄电池通过钢板隔开；所述蓄电池室另一侧的电气房间为第二SVG控制室，所述第二SVG控制室内设置有第二SVG控制柜；所述第二SVG控制室另一侧的电气房间为第二SVG设备室，所述第二SVG设备室内设置有第二35kVSVG设备，所述第二35kVSVG设备通过电缆与另一35kV开关柜连接，并由所述第二SVG控制柜对所述第二35kVSVG设备进行调节控制；所述第二SVG设备室另一侧并排设置第二户外散热设备区和第二户内散热设备区，所述第二户外散热设备区内设置有第二SVG水冷机组，所述第二户内散热设备区内设置有第二SVG水-风换热装置；所述第二35kVSVG设备所发热量通过所述第二SVG水-风换热装置传递至所述第二SVG水冷机组进行冷却。
位于所述底层钢结构建筑中，所述底层甲板上通过钢结构柱及若干钢板纵向分割成若干辅助设备房间；其中，所述底层甲板左端，位于所述一层甲板的所述第一主变散热器室下方，依次纵向并排设置消防设备间、通风泵室和消防泵房；所述消防设备间和消防泵房内分别设置有消防设备和消防泵，用于升压平台及电气设备的消防；所述通风泵室内设置有通风泵设备，用于各电气房间微正压防腐蚀；位于所述一层甲板的所述第一主变压器室下方，设置有事故油罐及油处理设备间；所述底层甲板另一端，位于所述第二主变散热器、第一户外散热设备区和第一户内散热设备区下方，依次纵向并排设置有两站变室、救生设备及安全用具室、油品间和柴油发电机室；所述救生设备及安全用具室内设置有安全用具；所述柴油发电机室和油品间分别设置有柴油机及柴油，用于提供紧急事故电源；所述底层甲板中部，位于所述一层甲板的所述35kV配电装置室下侧铺设有电缆固定支架，用于为海上风电场交流升压站的海上平台内各电气设备的连接电缆敷设通道，同时提供出线电缆通道引至J型管处与外部连通。
位于所述顶层钢结构建筑中，所述顶层甲板的中间部位设置有直升机平台，用于方便工作人员对本发明电气设备进行维护。
两所述主变压器的散热器外部涂覆有防腐涂层。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1)本发明由于主变压器采用分体式自冷方案，主变压器的主体与散热器分开布置，且主体布置在室内，能够有效防止设备腐蚀；散热器通过通风百叶与外界联通，确保了通风散热效果。2)本发明由于采用整体的钢结构建筑，可整体吊装在指定区域，便于安装和运输。3)本发明由于各电气房间均采用钢板隔开，可以有效减少各电气设备之间的电磁干扰，且各功能区域相互隔开，安全稳定，便于现场调试和维护。4)本发明由于设置有通风泵设备，可以保证各电气房间微正压防腐蚀，能够适应海上风电的特殊环境。本发明节约海上平台面积，出线方便，节省投资，因而可以广泛应用于海上风电场交流升压站的平台设计中。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是图1中一层甲板平面布置俯视图
图3是图1中二层甲板平面布置俯视图
图4是图1中底层甲板平面布置俯视图
图5是图1中顶层甲板平面布置俯视图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一由底层、一层、二层和顶层钢结构建筑构成的联合钢结构建筑，每一层钢结构建筑都是由多个功能房间组成，且每一层钢结构建筑底部由若干钢板构成甲板，本发明用于海上风电交流升压站的平台共设置有底层甲板1、一层甲板2、二层甲板3和顶层甲板4四层甲板。
如图1、图2所示，位于一层钢结构建筑中，一层甲板2上通过钢结构柱及若干钢板纵向分割成前后端两部分。
前端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间。其中，中间电气房间为35kV配电装置室20，35kV配电装置室20内设置有两列35kV开关柜以及35kV干式接地电阻柜。靠近中间电气房间两侧分别为两主变室21，且两主变室21关于35kV配电装置室20对称。两主变室21内分别设置两套主变压器本体。最外侧的两个电气房间分别为两主变散热器室22，两主变散热器室22分别通过通风百叶与外界联通，且两主变散热器室22关于35kV配电装置室20对称。两主变散热器室22内分别设置两套主变压器的散热器。两主变室21、两主变散热器室22分别与二层钢结构建筑连通。两套主变压器的散热器通过油管连接两主变压器主体，两主变压器本体的35kV侧分别通过绝缘母线与两35kV开关柜连接，两35kV开关柜通过电缆由底层甲板1引出至外界。
后端部分通过若干钢板依次纵向分割成五个电气房间。最左端电气房间为220kV配电装置室23，220kV配电装置室23与二层钢结构建筑连通，其内设置有220kVGIS设备，220kVGIS设备分别与两主变压器的220kV侧连接，并通过电缆由底层甲板1引出至外界。220kV配电装置室23另一侧的电气房间为接地变室24，接地变室24内设置两套干式接地变压器，且两套干式接地变压器通过钢板隔开。接地变室24另一侧的电气房间并排设置SVG控制室25和休息室26，SVG控制室25内设置有一套SVG控制柜。SVG控制室25和休息室26另一侧的电气房间为SVG设备室27，SVG设备室27内设置有一套35kVSVG设备，35kVSVG设备通过电缆与一35kV开关柜连接，并由SVG控制柜对其进行调节控制。SVG设备室27另一侧并排设置户外散热设备区29和户内散热设备区28，户外散热设备区29内设置有一套SVG水冷机组，户内散热设备区28内设置有一套SVG水-风换热装置。35kVSVG设备散发热量通过SVG水-风换热装置传递到SVG水冷机组进行冷却。户外设备区28外侧设置有吊车，用于运行检修期间小型设备材料或工器具的吊装。
如图1、图3所示，位于二层钢结构建筑中，二层甲板3上通过若干钢板纵向分割成前后端两部分。
前端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间。中间电气房间为二次设备室30，二次设备室30内设置有二次系统设备屏柜，二次系统设备屏柜用于本发明全部电气设备的控制和保护。靠近二次设备室30两侧的两个电气房间关于二次设备室30对称，且分别与一层甲板2的两主变室21连通。最外侧的两个电气房间关于二次设备室30对称，且分别与一层甲板2的两主变散热器室22连通。
后端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间。最左端的电气房间与一层甲板2的220kV配电装置室23连通。最左端电气房间另一侧的电气房间为蓄电池室31，蓄电池室31内设置两组蓄电池，且两组蓄电池通过钢板隔开，用于为本发明提供直流电能。蓄电池室31另一侧的电气房间为SVG控制室32，SVG控制室32内设置有另一套SVG控制柜。SVG控制室32另一侧的电气房间为SVG设备室33，SVG设备室33内设置有另一套35kVSVG设备，另一套35KVSVG设备通过电缆与另一35kV开关柜连接，并由另一SVG控制柜对其进行调节控制。SVG设备室33另一侧并排设置户外散热设备区35和户内散热设备区34，户外散热设备区35内设置有另一套SVG水冷机组，户内散热设备区34内设置有另一套SVG水-风换热装置。户外散热设备区34外侧为一层甲板2的吊车吊装空间。
如图1、图4所示，位于底层钢结构建筑中，底层甲板1通过钢柱及若干钢板纵向分割成若干辅助设备房间。其中，底层甲板左端，位于一层甲板2的一主变散热器室22下方，依次纵向并排设置消防设备间11、通风泵室12和消防泵房13。消防设备间11和消防泵房13内分别设置有消防设备和消防泵，用于升压平台及电气设备的消防。通风泵室12内设置有通风泵设备，用于各电气房间微正压防腐蚀。位于一层甲板2的一主变压器室21下方，设置有事故油罐及油处理设备间14。底层甲板1另一端，位于另一主变散热器22、户外散热设备区28和户内散热设备区29下方，依次纵向并排设置有两站变室15、救生设备及安全用具室16、油品间17和柴油发电机室18。救生设备及安全用具室16内设置有安全用具。柴油发电机室18和油品间17分别设置有柴油机及柴油，用于提供紧急事故电源。底层甲板1中部，位于一层甲板2的35kV配电装置室20下侧铺设有电缆固定支架，用于为本发明内各电气设备的连接电缆敷设通道，同时提供电缆通道引至J型管处与外部连通。
如图1、图5所示，位于顶层钢结构建筑中，顶层甲板的中间部位设置有直升机平台，用于方便工作人员对本发明电气设备进行维护。
上述实施例中，两列35kV开关柜均采用气体绝缘开关柜。
上述实施例中，两主变压器的容量根据实际海上风电场的规模设置，比如采用主变压器容量为120MVA、180MVA、240MVA，可以分别适用于200MW、300MW、400MW规模的海上风电场。两35kVSVG设备的容量决定于第一、第二主变压器的容量。
上述实施例中，两主变压器的散热器外部涂覆有高质量的防腐涂层。
上述实施例中，二次系统设备包括全站综合自动化系统屏柜、控制和保护装置屏柜、交直流系统屏柜、通信系统屏柜等二次屏柜，实现全站设备的控制和保护。二次系统的交流回路电源来自低压交流电源屏。蓄电池室布置两组蓄电池，提供全站二次系统的直流电源，为控制、保护、通信等二次设备直流回路供电。
本发明在使用时，首先将本发明整体吊装到指定区域，将海上风电场所发电能通过35kV海缆集电线路分别连接至本发明35kV配电装置室20内的开关柜，升压后通过220kVGIS设备转接至1回220kV海缆线路输送到岸上进行分配。下面详细介绍本发明的工作原理。
海上风电场所发电能通过若干35kV海缆集电线路分别连接至本发明的两列35kV开关柜。35kV开关柜将所有电能平均分成2组后，分别输送至两台主变压器本体的35kV侧，两台主变压器本体将35kV的电能升压到220kV后，分别通过两组220kVGIS设备汇集到220kV母线上，升压后的全部电能再通过一组220kVGIS设备转接至1回220kV海缆线路由J型管引出，输送到岸上进行分配。两主变压器的散热器分别对两主变压器本体进行散热。两套35kVSVG设备分别通过一35kV开关柜连接在35kV母线上。两SVG控制柜分别根据实时采集的数据对相应SVG设备输出的无功功率进行调节，共同对本发明整套电气系统进行动态无功补偿。两套35kVSVG设备所发热量分别通过SVG水-风换热装置传递至外部SVG水冷机组进行冷却。二次设备室内的二次系统设备屏柜对全站设备进行控制和保护，二次系统设备屏柜所需的直流电源由两蓄电池组提供。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种用于海上风电场交流升压站的海上平台，其特征在于：它包括一由底层、一层、二层和顶层钢结构建筑构成的联合钢结构建筑，每一层所述钢结构建筑都是由多个功能房间组成，且每一层所述钢结构建筑底部由若干钢板构成甲板，用于海上风电场交流升压站的海上平台共设置有底层甲板、一层甲板、二层甲板和顶层甲板四层甲板；
位于所述一层钢结构建筑中，所述一层甲板上通过钢结构柱及若干钢板纵向分割成前后端两部分：前端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间，其中，中间电气房间为35kV配电装置室，所述35kV配电装置室内设置有两列35kV开关柜以及35kV干式接地电阻柜；靠近中间电气房间两侧分别为两主变室，且两所述主变室关于所述35kV配电装置室对称；两所述主变室内分别设置两套主变压器本体；最外侧的两个电气房间分别为两主变散热器室，两所述主变散热器室分别通过通风百叶与外界联通，且两所述主变散热器室关于所述35kV配电装置室对称；两所述主变散热器室内分别设置两套主变压器的散热器；两所述主变室、两主变散热器室分别与所述二层钢结构建筑连通；两套所述主变压器的散热器通过油管连接两所述主变压器主体，两所述主变压器本体的35kV侧分别通过绝缘母线与两所述35kV开关柜连接，两所述35kV开关柜通过电缆由所述底层甲板引出至外界；
后端部分通过若干钢板依次纵向分割成五个电气房间；最左端电气房间为220kV配电装置室，所述220kV配电装置室与所述二层钢结构建筑物连通，其内设置有两套220kVGIS设备，两所述220kVGIS设备分别与两所述主变压器的220kV侧连接，并通过电缆由所述底层甲板引出至外界；所述220kV配电装置室另一侧的电气房间为接地变室，所述接地变室内设置两套干式接地变压器，且两套所述干式接地变压器通过钢板隔开；所述接地变室另一侧的电气房间并排设置第一SVG控制室和休息室，所述第一SVG控制室内设置有第一SVG控制柜；所述第一SVG控制室和休息室另一侧的电气房间为第一SVG设备室，所述第一SVG设备室内设置有第一35kVSVG设备，所述第一35kVSVG设备通过电缆与一所述35kV开关柜连接，并由所述第一SVG控制柜对其进行调节控制；所述第一SVG设备室另一侧并排设置第一户外散热设备区和第一户内散热设备区，所述第一户外散热设备区内设置有第一SVG水冷机组，所述第一户内散热设备区内设置有第一SVG水-风换热装置，所述第一35kVSVG设备所发热量通过所述第一SVG水-风换热装置传递至所述第一SVG水冷机组进行冷却；
其中，位于所述二层钢结构建筑中，所述二层甲板上通过若干钢板纵向分割成前后端两部分，前端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间，后端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间；位于所述底层钢结构建筑中，所述底层甲板上通过钢结构柱及若干钢板纵向分割成若干辅助设备房间；位于所述顶层钢结构建筑中，所述顶层甲板的中间部位设置有直升机平台，用于方便工作人员对本发明电气设备进行维护。
2.如权利要求1所述的一种用于海上风电场交流升压站的海上平台，其特征在于：位于所述二层钢结构建筑中，所述二层甲板上通过若干钢板纵向分割成前后端两部分；
前端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间，中间电气房间为二次设备室，所述二次设备室内设置有二次系统设备屏柜；靠近所述二次设备室两侧的两个电气房间关于所述二次设备室对称，且分别与所述一层甲板的两所述主变室连通；最外侧的两个电气房间也关于所述二次设备室对称，且分别与所述一层甲板的两所述主变散热器室连通；
后端部分通过若干钢板纵向分割成五个电气房间，最左端的电气房间与所述一层甲板的所述220kV配电装置室连通；最左端电气房间另一侧的电气房间为蓄电池室，所述蓄电池室内设置两组蓄电池，且两组所述蓄电池通过钢板隔开；所述蓄电池室另一侧的电气房间为第二SVG控制室，所述第二SVG控制室内设置有第二SVG控制柜；所述第二SVG控制室另一侧的电气房间为第二SVG设备室，所述第二SVG设备室内设置有第二35kVSVG设备，所述第二35kVSVG设备通过电缆与另一35kV开关柜连接，并由所述第二SVG控制柜对所述第二35kVSVG设备进行调节控制；所述第二SVG设备室另一侧并排设置第二户外散热设备区和第二户内散热设备区，所述第二户外散热设备区内设置有第二SVG水冷机组，所述第二户内散热设备区内设置有第二SVG水-风换热装置；所述第二35kVSVG设备所发热量通过所述第二SVG水-风换热装置传递至所述第二SVG水冷机组进行冷却。
3.如权利要求1所述的一种用于海上风电场交流升压站的海上平台，其特征在于：位于所述底层钢结构建筑中，所述底层甲板上通过钢结构柱及若干钢板纵向分割成若干辅助设备房间；其中，所述底层甲板左端，位于所述一层甲板的所述第一主变散热器室下方，依次纵向并排设置消防设备间、通风泵室和消防泵房；所述消防设备间和消防泵房内分别设置有消防设备和消防泵，用于升压平台及电气设备的消防；所述通风泵室内设置有通风泵设备，用于各电气房间微正压防腐蚀；位于所述一层甲板的所述第一主变压器室下方，设置有事故油罐及油处理设备间；所述底层甲板另一端，位于所述第二主变散热器、第一户外设备区和第一户内设备区下方，依次纵向并排设置有两站变室、救生设备及安全用具室、油品间和柴油发电机室；所述救生设备及安全用具室内设置有安全用具；所述柴油发电机室和油品间分别设置有柴油机及柴油，用于提供紧急事故电源；所述底层甲板中部，位于所述一层甲板的所述35kV配电装置室下侧铺设电缆固定支架，用于为海上风电场交流升压站的海上平台内各电气设备的连接电缆敷设通道，同时提供电缆通道引至J型管处与外部连通。
4.如权利要求2所述的一种用于海上风电场交流升压站的海上平台，其特征在于：位于所述底层钢结构建筑中，所述底层甲板上通过钢结构柱及若干钢板纵向分割成若干辅助设备房间；其中，所述底层甲板左端，位于所述一层甲板的所述第一主变散热器室下方，依次纵向并排设置消防设备间、通风泵室和消防泵房；所述消防设备间和消防泵房内分别设置有消防设备和消防泵，用于升压平台及电气设备的消防；所述通风泵室内设置有通风泵设备，用于各电气房间微正压防腐蚀；位于所述一层甲板的所述第一主变压器室下方，设置有事故油罐及油处理设备间；所述底层甲板另一端，位于所述第二主变散热器、第一户外散热设备区和第一户内散热设备区下方，依次纵向并排设置有两站变室、救生设备及安全用具室、油品间和柴油发电机室；所述救生设备及安全用具室内设置有安全用具；所述柴油发电机室和油品间分别设置有柴油机及柴油，用于提供紧急事故电源；所述底层甲板中部，位于所述一层甲板的所述35kV配电装置室下侧铺设有电缆层，铺设有电缆固定支架，为用于海上风电场交流升压站的海上平台内各电气设备的连接电缆敷设通道，同时提供电缆通道引至J型管处与外部连通。
5.如权利要求1或2或3或4任一项所述的一种用于海上风电场交流升压站的海上平台，其特征在于：两所述主变压器的散热器外部涂覆有防腐涂层。
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