CN112688221B - 双层海上升压站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双层海上升压站，该升压站，包括上部组块、导管架结构和桩基础结构，上部组块由一层甲板、二层甲板及顶层甲板分割成两层混合钢结构建筑，分别为第一设备层和第二设备层。将传统底层电缆层优化为35kV电缆夹层室，取消传统设计电缆层，将原电缆层内布置主变压器事故油收集装置，焊接于海上升压站平台底部，将原有海上升压站的三层结构优化为两层。35kV开关柜与主变压器采用铜管母线上进线方式连接，主变压器与GIS设备采用高压油气套管上进线方式连接，进一步提高海上升压站空间利用率，相较于相同装机规模传统海上升压站布置，本发明总面积可缩减为1461平方米，减少约36％，总高度可缩减为13.5m，降低约30.7％。

Description

双层海上升压站

技术领域

本发明涉及新能源与电力系统领域，具体涉及一种双层海上升压站。

背景技术

海上风电与陆上风电相比，具有风力资源丰富、不占用土地、发电利用小时数高、适宜大规模开发等诸多优势。但由于海洋环境复杂，海上风电主机设备价格更高，单桩、导管架等风机基础重量大、制造成本高，海上施工还需配备大型施工船舶、打桩锤等专业装备，随着海上风电向深远海发展，埋设海底电缆长度不断增加，这导致了海上风电建设成本远高于陆上风电，约是陆上风电的2～3倍。从2019年开始，国内海上风电开始实行竞价上网，因此，降低开发成本成为海上风电持续发展的重要措施。

海上升压站作为海上风电场的重要组成部分，建设复杂，成本高昂，因此通过优化海上升压站布置，降低海上平台面积及负载，降低开发成本是非常必要的研究内容。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种结构紧凑、造价较低的双层海上升压站。

本发明采用的技术方案是：一种双层海上升压站，包括上部组块、导管架结构和桩基础结构，所述上部组块通过导管架结构固定设置在桩基础结构之上，其特征在于：所述上部组块由一层甲板、二层甲板及顶层甲板分割成两层混合钢结构建筑，分别为第一设备层和第二设备层。

作为优选，所述第一设备层内设置有主变室、主变压器散热装置、高压电缆竖井、水泵房、暖通机房、避难室、蓄电池室、柴油机室、一层电缆竖井、400V配电室、一层楼梯间和35kV电缆夹层室。

进一步的，所述第二设备层内设置有高压配电室、安全工具室、应急配电室、电子设备间、备品备件间、二层电缆竖井、二层楼梯间和35kV配电室。

更进一步的，所述主变室采用双分裂油浸式变压器，占高两层设备层，上部挑空，通过冷却油管与冷却装置连接。

更进一步的，所述主变室包括变压器本体和主变室上空，所述变压器本体布置于第一设备层，所述主变室上空布置于第二设备层，设有回形主变检修通道。

更进一步的，所述主变室高压侧采用高压油气套管与110kV/220kV配电装置连接，110kV/220kV配电装置布置于所述高压配电室内，所述高压配电室下布置有高压电缆竖井，作为110/220kV海底送出电缆敷设通道(送出至陆上升压站海上送出电缆)；所述主变室低压侧按照上出线接线方式通过铜管母线与35kV配电室连接。

更进一步的，所述主变室内设置有用作主变间隔相关动力、控制电缆敷设通道的1#一层电缆竖井。

作为优选，所述高压配电室内设有气体绝缘全封闭组合电器(GIS设备)，单层布置。

作为优选，所述35kV电缆夹层室为海底集电进线位置，所述35kV电缆夹层室结合桥架与夹层布置海底集电线进线电缆。

作为优选，所述第一设备层下方布置有主变压器事故油收集装置，所述主变压器事故油收集装置包括事故油罐和事故排油管。

作为优选，所述顶层甲板上布置有小型直升机停机坪。

作为优选，所述双层海上升压站适用于150MW及以下装机单台110kV/220kV主变方案海上风电场，高压并联电抗器和动态无功补偿装置布置于陆上汇集站。

作为优选，海上风电机组发出电能经升压变压器升压至35kV电压等级，通过35kV集电线路海缆接至所述双层海上升压站，由所述双层海上升压站汇集升压至110/220kV电压等级后送出至陆上。

作为优选，35kV海底集电电缆汇集至所述电缆夹层室下部，配合J型管引入电缆夹层室，并向上引至35kV配电室两排开关柜内。

作为优选，35kV配电室内布置安装有一列气体绝缘开关柜及1#、2#接地变兼站用变。

本发明取得的有益效果是：相比于传统海上升压站具有以下优点：

1、通过将传统设计电缆夹层优化为电缆夹层室，事故油罐由传统电缆夹层布置优化为第一设备层下焊接复层布置，将传统海上升压站层数由三层优化为两层，减少海上升压站空间占比，优化设备布置；

2、通过优化电缆接线方式，降低GIS设备(气体绝缘全封闭组合电器)占空，进一步优化海上升压站设备布置；本发明的双层海上升压站相较与传统海上升压站，整体平面面积约可减少36％，升压站高度可降低30％。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明双层海上升压站的第一设备层平面示意图；

图3为本发明双层海上升压站的第二设备层平面示意图；

图中：1、水泵房；2、高压电缆竖井；3、主变压器散热装置；4、35kV电缆夹层室；5、主变压器本体；6、暖通机房；7、避难室；8、蓄电池室；9、柴油机室；10、400V配电室；11、一层楼梯间；12、1#一层电缆竖井；13、2#一层电缆竖井；14、高压配电室；15、1#二层电缆竖井；16、主变室上空；17、35kV配电室；18、安全工具室；19、应急配电室；20、电子设备间；21、备品备件室；22、2#二层电缆竖井；23、二层楼梯间；26、主变室；29、主变压器事故油收集装置；30(31)、导管架结构；32、小型吊机；33、顶层甲板；34、二层甲板；35、一层甲板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1-3所示，本发明的一种双层海上升压站，包括上部组块、导管架结构(30、31)和桩基础结构，导管架结构(30、31)竖管之间采用横撑、斜撑相互连接组成空间桁架，加强导管架侧向刚度，并嵌套海上升压站底部桩基础结构(图中未示)；上部组块通过导管架结构(30、31)固定设置在桩基础结构之上。

上部组块采用框架—支撑体系，主体为两层混合钢结构建筑，主体由一层甲板35、二层甲板34及顶层甲板33分割成两层，分别为第一设备层和第二设备层；每层钢结构建筑由钢板划分为若干功能房间，单层钢结构建筑底部由若干钢板组成甲板，分别为一层甲板35、二层甲板34及顶层甲板33。

结合图2所示，第一设备层内设置有主变室26、主变压器散热装置3、高压电缆竖井2、水泵房1、暖通机房6、避难室7、蓄电池室8、柴油机室9、电缆竖井(1#电缆竖井12和2#电缆竖井13)、400V配电室10、楼梯间11和35kV电缆夹层室4。

本实施例中，一层甲板35由钢板划分为若干功能房间，高压电缆竖井2、水泵房1、1#电缆竖井室12、主变室5、35kV电缆夹层室4、暖通机房6、避难室7、蓄电池室8、柴油机室9、400V配电室10、2#电缆竖井室13和一层楼梯间11设置一层甲板35上对应的功能房间内。水泵房1作为升压站生活、消防用水来源；暖通机房6用于各电气房间微正压防腐蚀及温湿度调节；紧急避难室7作为紧急避难间使用；蓄电池室8内布置有两套阀控式密封铅酸蓄电池，架式布置，电池架间采用防火隔断隔开，提供所述海上升压站全站直流电源供给；柴油机室9包括柴油机及柴油罐，作为海上升压站紧急使用电源；400V配电室10海上升压站常用站用电源使用；2#电缆竖井室13作为升压站内设备连接电缆敷设通道；一层楼梯间11作为海上升压站一层二层连接通道。

结合图3所示，第二设备层内设置有高压配电室14、安全工具室18、应急配电室19、电子设备间20、备品备件间21、2#电缆竖井22、二层楼梯间和35kV配电室17。

本实施例中，二层甲板34由钢板划分为若干功能房间，高压配电室14、1#二层电缆竖井15、主变室上空16、35kV配电室17、安全工具室18、应急配电室19、电子设备间20、备品备件室21、2#二层电缆竖井室22和二层楼梯间23设置二层甲板34上对应的功能房间内。应急配电室19配合柴油机室9内的柴油发电机作为海上升压站使用应急电源配电装置；电子设备间20内布置海上升压站内综合自动化系统、继电保护、调度通信等相关功能屏柜，实现所述海上升压站的保护控制功能，并设置有小型中控台，便于运维人员查看所述海上升压站运行状态。

本实施例中，顶层甲板33设置有小型吊机32，高压配电室14、主变室26和35kV配电室17对应的顶层甲板33上空位置设置整体可开启式屋顶，配合小型吊机32以便当主变、GIS、开关柜受损严重时更换使用。

本发明的海上升压站平台方案适用于150MW及以下装机单台110kV/220kV主变方案海上风电场，高压并联电抗器和动态无功补偿装置布置于陆上汇集站。

海上风电场通常采用一机一变的接线方式，海上风电机组发出电能经就地升压变压器升压至35kV电压等级，通过若干35kV集电线路海缆接至海上升压站，由海上升压站相关电气设备升压至110/220kV后送出至陆上。

35kV电缆夹层室4为海底集电进线位置，35kV电缆夹层室4结合桥架与夹层布置海底集电线进线电缆；35kV海底集电电缆汇集至海上升压站一层35kV电缆夹层室4下部，配合J型管引入35kV电缆夹层室4，并向上引至35kV配电室17两排开关柜内；35kV开关柜与主变压器低压侧经铜管母线连接，海上风电场所发送电能经两段35kV开关柜输送至110kV/220kV主变低压侧，主变压器升压至110kV/220kV后，升压后电能经GIS设备转接，由一回110kV/220kV海底电缆送出至岸上汇流站，相应容量高压并联电抗器和动态无功补偿装置布置于陆上汇集站。

本实施例中，35kV配电室17内布置安装有一列气体绝缘开关柜及1#、2#接地变兼站用变，35kV开关柜分为两段经铜管母线与主变压器低压侧连接；主变室26采用双分裂油浸式变压器，占高两层设备层，上部挑空，主变室26包括变压器本体5和主变室上空16，变压器本体5布置于第一设备层，主变室上空16布置于第二设备层，设有回形主变检修通道，以便于后期运维检修；主变压器冷却装置3布置于海上升压站第一设备层室外主变压器散热装置区域内，经油管与主变压器本体5连接；主变室26内设置有1#一层电缆竖井12，用作主变间隔相关动力、控制电缆敷设通道。

主变室26高压侧采用高压油气套管与110kV/220kV配电装置连接，110kV/220kV配电装置布置于高压配电室14内，高压配电室14下布置有高压电缆竖井2，作为110/220kV海底电缆敷设通道；主变室26低压侧按照上出线接线方式通过铜管母线与35kV配电室17连接。

本实施例中，主变压器事故油收集装置29以焊接方式凸型布置于变压器室26下方，经事故排油管与主变压器本体连接。

本实施例中，顶层甲板33上另布置有小型直升机停机坪，用于日常人员登站维护。

本实施例中，高压配电室14内设有气体绝缘全封闭组合电器(GIS设备)，单层布置。

本发明的双层海上升压站，通过合理优化电气设备布置，将传统底层电缆层优化为35kV电缆夹层室，取消传统设计电缆层，将原电缆层内布置主变压器事故油收集装置接于海上升压站平台底部，将原有海上升压站的三层结构优化为两层。

通过优化传统海上升压站电气设备接线方式，35kV开关柜与主变压器采用铜管母线上进线方式连接，主变压器与GIS设备采用高压油气套管上进线方式连接，进一步提高海上升压站空间利用率，相较于相同装机规模传统海上升压站布置，本发明提出的技术方案总面积可缩减为1461平方米，计减少约36％，总高度可缩减为13.5m，计减少约30.7％。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种双层海上升压站，包括上部组块、导管架结构和桩基础结构，所述上部组块通过导管架结构固定设置在桩基础结构之上，其特征在于：所述上部组块由一层甲板(35)、二层甲板(34)及顶层甲板(33)分割成两层混合钢结构建筑，分别为第一设备层和第二设备层；

所述双层海上升压站适用于150MW及以下装机单台110kV/220kV主变方案海上风电场，高压并联电抗器和动态无功补偿装置布置于陆上汇集站；海上风电机组发出电能经升压变压器升压至35kV电压等级，通过35kV集电线路海缆接至所述双层海上升压站，由所述双层海上升压站汇集升压至110/220kV电压等级后送出至陆上；

所述第一设备层内设有35kV电缆夹层室(4)，所述35kV电缆夹层室(4)为海底集电进线位置，所述35kV电缆夹层室(4)结合桥架与夹层布置海底集电线进线电缆；35kV海底集电电缆汇集至所述第一设备层内的35kV电缆夹层室(4)下部，配合J型管引入电缆夹层室(4)，并向上引至所述第二设备层内的35kV配电室(17)两排开关柜内；

所述第一设备层内设置有主变室(26)、主变压器散热装置(3)、高压电缆竖井(2)、水泵房(1)、暖通机房(6)、避难室(7)、蓄电池室(8)、柴油机室(9)、一层电缆竖井、400V配电室(10)、一层楼梯间(11)和35kV电缆夹层室(4)；

所述第二设备层内设置有高压配电室(14)、安全工具室(18)、应急配电室(19)、电子设备间(20)、备品备件间(21)、二层电缆竖井、二层楼梯间(23)和35kV配电室(17)；

所述主变室(26)采用双分裂油浸式变压器，占高两层设备层，上部挑空，通过冷却油管与主变压器散热装置(3)连接；所述主变室(26)包括变压器本体(5)和主变室上空(16)，所述变压器本体布置于第一设备层，所述主变室上空(16)布置于第二设备层，设有回形主变检修通道； 所述主变室(26)高压侧采用高压油气套管与110kV/220kV配电装置连接，110kV/220kV配电装置布置于所述高压配电室(14)内，所述高压配电室(14)下布置有作为110/220kV海底送出电缆敷设通道的高压电缆竖井(2)；所述主变室(26)低压侧按照上出线接线方式通过铜管母线与35kV配电室(17)连接；所述主变室(26)内设置有用作主变间隔相关动力、控制电缆敷设通道的1#一层电缆竖井(12)；

所述高压配电室(14)内设有气体绝缘全封闭组合电器，单层布置；所述顶层甲板(33)上布置有小型直升机停机坪；所述第一设备层下方布置有主变压器事故油收集装置(29)，所述主变压器事故油收集装置(29)包括事故油罐和事故排油管。

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