CN202068113U - 用于海上风电场的固定式海上升压站 - Google Patents

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孙杏建
方滔
赵生校
俞华锋
杨文斌
冯卫江
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Abstract

本实用新型涉及一种海上升压站。本实用新型的目的是提供一种结构简单、安装方便的用于海上风电场的固定式海上升压站,提升海上风电场风力发电机所发的电能,消除低压输电至陆上再升压带来的高成本、高损耗、多占海域等问题。本实用新型的技术方案是:用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:它包括竖直固定于海床上的基础、位于基础上方的甲板层以及位于甲板层上方并用于安装各种设备的设备层,所述甲板层和设备层加工成一个整体后直接固定安装于基础顶部。本实用新型适用于海上风力发电领域。

Description

用于海上风电场的固定式海上升压站
技术领域
本实用新型涉及一种海上升压站,特别是一种用于海上风电场的固定式海上升压站,主要用于海上风力发电领域。
背景技术
在我国,海上风力发电是一个新兴的产业,2007年以后我国开始逐步发展海上风力发电产业。我国海上风力发电产业尚属起步阶段,目前国内已建的海上风电场是将风力发电机所发的电能送至陆上,由陆上升压站升压后送入电网。
随着我国海上风力发电技术的发展,海上风电场离岸距离越来越远、风电场规模越来越大,传统的在陆上设置陆上升压站的方式因为低压输电线损大、电缆的铜材消耗量大、费用高而不再合适,为了将海上风电场产生的电能安全可靠的、经济的送到内陆,就必须在海上设置海上升压站。海上升压站就是将风力发电机所发的电能升压至110kV、220kV或更高,然后通过高压海底电缆登陆,再经高压架空线送入大电网。
海上升压站设置在海上,其环境条件、施工条件、运行条件与陆上升压站相差很大,所以海上升压站的结构型式、布置方式、建造方式与陆上升压站截然不同。由于海上升压站设置在海域,需解决由此带来的环境腐蚀、运行不便、结构受波浪、潮汐作用、建造困难,以及如何实现高可靠性、自动控制、自动保护、自动消防等难题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是:针对上述存在的问题提供一种结构简单、安装方便的用于海上风电场的固定式海上升压站,将海上风电场风力发电机所发的电能升压至110kV、220kV或更高,然后通过高压海底电缆登陆,再经高压架空线送入电网,以消除多回路中低压输电登陆至陆上再升压带来的高成本、高损耗、多占海域等一系列问题,同时解决由于海上升压站设置在海域而带来的环境腐蚀、运行不便、结构受波浪、潮汐作用、建造困难,以及如何实现高可靠性、自动控制、自动保护、自动消防等难题。
本实用新型所采用的技术方案是:用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:它包括竖直固定于海床上的基础、位于基础上方的甲板层以及位于甲板层上方并用于安装各种设备的设备层,所述甲板层和设备层加工成一个整体后直接固定安装于基础顶部。
所述基础为采用钢管桩组成的高桩基础,其顶部高于海平面。
所述甲板层上设有主变事故油罐、自动灭火装置发生罐、动力电缆和控制电缆。
所述甲板层为空间桁架结构。
所述设备层共分上、下两层,且各层均为封闭结构,四周布置安全通道,并设置连通各层的楼梯。
所述下层布置有主变压器、35kV开关设备、站用变、低压配电柜、自动控制装置、后备电源,其中35kV开关设备和站用变布置在同一个设备房内,其余各设备单独位于各自的设备房内,且各设备房之间采用防火隔墙隔开。
所述主变压器有两个,各自独立密闭布置,采用强制油循环冷却,其散热片布置在主变室外,且两主变压器之间采用防火隔墙隔开,该主变压器顶部伸至设备层的上层。
所述主变压器设置有事故油罐和自动灭火系统。
所述上层密闭布置有220kV配电装置,该220kV配电装置通过六氟化硫管道母线与主变压器连接。该层内也可根据需要布置高压电抗器和无功补偿设备,各设备单独位于各自的设备房内,并采用防火隔墙隔开。
所述220kV配电装置采用六氟化硫绝缘组合开关设备。
本实用新型的有益效果是:1、甲板层和设备层在陆上加工成一个整体后运输至现场直接固定安装于基础顶部,其结构紧凑、体积小,便于运输和安装,克服了分层或分模块安装时,海上作业风浪大、风险大、效率低、成本高的难点;2、设备层采用封闭结构,主要设备用房与外界不形成直接的空气流通,有效的阻止了主要设备与重盐雾、高湿度的外界空气接触,避免了主要设备被腐蚀,延长了设备使用寿命,同时采用强制冷却散热系统(其中主变压器采用强制油循环冷却,其余设备采用空调器散热),解决了设备通风散热的问题;3、基础采用高桩基础或导管架基础,能较好的抵抗潮流、波浪及风产生的水平作用,同时使甲板层和设备层位于海平面以上,避免了电气设备受波浪和潮汐的影响;4、设置自动灭火系统和自动控制系统,使海上风电场能够在无人值班的情况下自动、安全的运行,并能对海上升压站和风力发电机组实行远程监控,解决了海上风电场运行不便的问题。
附图说明
图1是本实用新型的立面图。
图2是本实用新型设备层的下层平面图。
图3是本实用新型设备层的上层平面图。
具体实施方式
如图1所示,本实施例为一个200MW容量、220kV电压等级的固定式海上升压站。它包括竖直固定于海床上的基础11、位于基础11上方的甲板层12以及位于甲板层12上方并用于安装各种设备的设备层13,所述甲板层12和设备层13在陆上加工成一个整体后,整体运输至海上,直接固定安装于基础11顶部。
所述基础11为高桩基础或导管架基础,其底部固定于海床上,本例采用高桩基础(可以是一根或多根桩),由四根钢管桩组成,用于支撑甲板层12和设备层13的竖向和水平荷载,其桩顶高于海平面,将甲板层12和设备层13托离水面,使海上升压站内的设备避免受潮汐和波浪的影响。
所述甲板层12位于基础11上、设备层13下,甲板层12主要由钢桁架组成,用于连接基础11和设备层13并支承设备层13的所有结构和设备的重量。本实施例甲板层12的平面尺寸为30mx30m,位于平均海平面以上10m的位置(即甲板层的底面高于平均海平面10m),甲板层高9m,为四跨的空间桁架结构。甲板层12同时也作为电缆层,用于铺设各种动力电缆和控制电缆,甲板层12上还设有主变事故油罐、自动灭火装置发生罐。
设备层13用于安装所有电气设备和控制设备,本实施例的设备层13共分上、下两层,根据需要也有设置一层或多层。本实例设备层13各层的层高均为8m。且各层均为封闭结构,将设备密闭于其内部,仅四周布置安全通道29,并设置连通各层的楼梯27,其主要设备均封闭在防火隔墙28内。
如图2所示,所述设备层13的下层平面尺寸为31mx34m,分别布置有两台100MVA的主变压器21、35kV开关设备22、站用变23、低压配电柜24、自动控制装置25、后备电源26,各设备紧邻布置,其中35kV开关设备22和站用变23布置在同一个设备房内,其余各设备单独位于各自的设备房内,且各设备房之间采用防火隔墙28隔开。
两个主变压器21各自独立密闭布置,采用强制油循环冷却,其散热片布置在主变室外,且两主变压器21之间采用防火隔墙28隔开,该主变压器高度较高(大于8m),其顶部伸至设备层13的上层,并设置有事故油罐和自动灭火系统。
所述35kV开关设备22采用六氟化硫绝缘的成套开关柜,与主变压器21之间采用穿过防火隔墙28的35kV电缆相连。所述站用变23为两台35kV降压至400V的变压器。所述低压配电柜24用于380V站用电的控制。自动控制装置25包括储电池组、海上升压站自动控制系统、风力发电机自动控制系统,使海上风电场能够在无人值班的情况下自动运行,并能对海上升压站和风力发电机组实行远程监控;其中储电池组在主电源和后备电源停电后,可以给自动控制系统供电。后备电源26为一台能够实施自动启动的柴油发电机。各设备所在设备室内均设置空调器,用于设备冷却散热。
如图3所示,所述设备层13的上层平面尺寸为31m×34m,分别布置有220kV配电装置31、高压电抗器32、无功补偿设备33,各设备单独位于各自的设备房内,采用防火隔墙28隔开,并设置空调器,用于设备冷却散热;所述220kV配电装置31采用六氟化硫绝缘组合开关设备,由2个进线间隔和1个出线间隔组成,并通过穿过防火隔墙28的六氟化硫管道母线(220V电缆)与主变压器21连接;所述高压电抗器32、无功补偿设备33可以按需要设置,也可以不设置。
此外,柴油机等易燃设备设置自动灭火系统。
在实际操作中,首先利用打桩船完成基础11的施工,同时甲板层12和设备层13整体在陆上加工制造,在陆上完成整体结构制作、所有设备安装和全部涂层、装饰,并在陆上完成整个系统的调试后,由大型驳船整体运输至海上,固定安放在基础11上,然后与基础11牢固连接,即可完成整个海上升压站的建造。

Claims (10)

1.一种用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:它包括竖直固定于海床上的基础(11)、位于基础(11)上方的甲板层(12)以及位于甲板层(12)上方并用于安装各种设备的设备层(13),所述甲板层(12)和设备层(13)加工成一个整体后直接固定安装于基础(11)顶部。
2.根据权利要求1所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述基础(11)为采用钢管桩组成的高桩基础,其顶部高于海平面。
3.根据权利要求1所述的用于海上风电场的固定式海上升压站结构,其特征在于:所述甲板层(12)上设有主变事故油罐、自动灭火装置发生罐、动力电缆和控制电缆。
4.根据权利要求3所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述甲板层(12)为空间桁架结构。
5.根据权利要求1所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述设备层(13)共分上、下两层,且各层均为封闭结构,四周布置安全通道(29),并设置连通各层的楼梯(27)。
6.根据权利要求5所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述下层布置有主变压器(21)、35kV开关设备(22)、站用变(23)、低压配电柜(24)、自动控制装置(25)、后备电源(26),其中35kV开关设备(22)和站用变(23)布置在同一个设备房内,其余各设备单独位于各自的设备房内,且各设备房之间采用防火隔墙(28)隔开。
7.根据权利要求6所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述主变压器(21)有两个,各自独立密闭布置,采用强制油循环冷却,其散热片布置在主变室外,且两主变压器(21)之间采用防火隔墙(28)隔开,该主变压器顶部伸至设备层(13)的上层。
8.根据权利要求6或7所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述主变压器(21)设置有事故油罐和自动灭火系统。
9.根据权利要求5所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述上层密闭布置有220kV配电装置(31),该220kV配电装置通过六氟化硫管道母线与主变压器(21)连接。
10.根据权利要求9所述的用于海上风电场的固定式海上升压站,其特征在于:所述220kV配电装置(31)采用六氟化硫绝缘组合开关设备。
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