海上升压站结构布置优化及施工工艺研究

和法利 李国庆 姚龙

摘 要：简要介绍江苏东台200MW海上风电项目及其海上升压站结构设计优化概况。从总体布局优化、导管架基础选型、上部结构建造布置、上部平台主变压器安装方案、动态无功功率补偿装置布置、上部组块装船方案优化、上部组块海上安装方案优化、采用微正压装置保持干燥及创新设计理念等方面研究该升压站结构布置优化及施工工艺。实践证明，该海上升压站的设计优化对今后海上风电项目的开发及施工具有很重要的借鉴意义。

关键词：海上升压站；结构优化；施工工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.185

1 概况

江苏东台200MW海上风电工程位于盐城东台市东部海域，中心离岸距离约36km，规划海域面积29.8km2，总装机容量200MW。建设1座220kV海上升压站，位于风电场中间海域，以1回220kV海缆送至陆上集控中心。在升压站结构设计优化方面，按照相关联设备就近布置，进行多次优化，平台结构重量由初步设计时的2600吨降低到2250吨；主变压器由单台容量200MW调整为2台容量120MW配置，明显减少全场停电时间和升压站设备停电几率，有效提高风电场运行的可靠性和灵活性，同时增加全运行周期内的经济效益。

2 升压站结构布置优化及施工工艺

（1）总体布局优化。两台主变重量较大，采用主变居中布置，35kV、220kV分列主变两侧；为减少高压电缆在平台走线，采用接地变与35kV开关柜就近布置减少高压电缆走线，减轻上部平台重量；针对暖通设备功率消耗大，将暖通机房与400V相近布置；三层主要按照相关联设备就近布置的原则，方便后期运维检修方便，蓄电池、柴油发电机布置在继保室上方，吊机吊臂范围内，因柴油机需两侧通风，将柴油机房布置在平台三层东北角。

（2）导管架基础选型。导管架基础提供安全的靠船方式以及合理的电缆保护管支撑。东台项目海上升压站基础为斜桩基础，这是国内海上升压站基础首次采用斜桩型式。斜桩基础可以提供水平抗力，有利于靠船等水平冲击荷载以及波浪力等疲劳荷载作用下升压站的整体稳定性。斜桩导管架基础一般采用先放导管架后打桩的施工顺序，导管架放下后，进行调平标高，再进行打桩。主导管为打桩提供导向，可保证打桩时的高精度，且施工过程安全、可控，无需其他工装设备。由于斜桩在可提供水平抗力，在同样地质条件和位移要求下，保持桩径不变，采用斜桩时桩长比直桩短；或保持桩长不变，直桩所需桩径更大。因此，采用斜桩更节约钢材量。

（3）上部结构建造布置。上部组块陆地建造采用分片预制，整体吊装的方法，尽量加大地面预制深度，减少高空作业工作量，同时各层甲板片上的相关设备待甲板片吊装完成后进行就位安装。工艺管线、电气、仪表、舾装、通风、涂装等系统全部在陆地完成施工，并进行吹扫、试压和预试运，减少海上工作量。结构总装遵循“甲板片分层预制、从下往上，由里及外”原则。主结构甲板片地面预制完成，经涂装完成面漆后，将在滑车上进行陆地总装。各分片可以进行同步独立制作，大大缩短主结构制造时间，提高整体施工效率。

（4）上部平台主变压器安装方案。该升压站主变压器安装采用预留吊装孔整体吊装的安装工艺。海上升压站上部平台陆上建造工期紧、设备供货晚，按正常施工工艺不能满足工期要求，需先施工结构，后安装设备，经过反复论证，海上升压站上部平台主变压器安装采用预留吊装孔整体吊装的安装工艺，这在国内海上升压站主变安装尚属首次。

（5）动态无功功率补偿装置布置。动态无功功率补偿装置移至陆上集控中心布置，不仅降低海上升压站上部平台内设备重量，而且有利于设备的后期运行维护；海上升压站上部平台结构在符合设计规范要求的前提下，最大限度縮减结构尺寸。

（6）上部组块装船方案优化。海上升压站上部组块有两种装船方案，一种是采用大型浮吊直接吊装就位于运输驳船，另一种是采用轨道滑移方式装船。考虑江苏东台海上升压站上部组块总重2250t，采用大型浮吊船成本过高，且大型浮吊船可使用数量较少，等待调度安排可能会影响到项目整体工期；同时，胜利油建龙口建造基地有完备的滑移设备，并在滑移装船方面已具备丰富经验，因此，选用轨道滑移方式装船。同时这也是我国海上风电项目上部组块装船首次采用滑移装船方案，意义重大。

（7）上部组块海上安装方案优化。海上升压站施工区域水浅流急，正常水深难以满足大型施工船舶作业要求，浮吊吊装需候潮作业，有效施工周期短，吊装方案控制需十分精确，船靠泊、起钩、吊装各环节环环相扣，吊装需一次成功，作业风险大。吊装前对现场情况及水深进行测量，选用合适窗口期进行施工。根据水深条件选择合适的起重船舶进行吊装。

（8）采用微正压装置保持干燥。为保持海上升压站内部干燥，采用微正压装置，该装置是使离相封闭母线外壳内部产生一个略高于外部大气压的干燥气压差，迫使外界环境中的潮气、灰尘、盐雾等不能侵入到封闭母线的外壳内，使绝缘子、外壳与导体间的工作环境始终保持洁净、干燥状态，避免封闭母线绝缘下降、闪烙、漏氢等不正常现象。

（9）创新设计理念。将传统“量体裁衣”式的设计变革为“成衣定制”式的标准化、模块化设计，建立起以海上风电场并网方案为基础的涵盖海上变电站、集电系统、二次系统的海上风电场电气系统典型设计方案，对于海上风电场并网、海上升压平台的主接线、绝缘配合、设备选型和布置、二次系统设计、土建设计等提出标准化、模块化方案。形成海上风电接入系统设计规范，提高工程标准化建设水平，发挥规模建设的效益和效率，促进设备、材料的标准化。

通过优化，平台结构较原初设尺寸长度压缩1.4米，结构和设备总重量由2600吨降低到2250吨，扩大升压站平台整体吊装船机的选择范围，施工区域不需挖泥就可以满足施工船机的吃水深度要求，降低材料和施工费用。

3 总结

江苏东台200MW海上风电项目是目前我国单位容量最大、离岸距离最远、电压等级最高、海况最复杂的海上风电项目。江苏公司深入调研、精心策划，在东台项目海上升压站平台建造、海上吊装施工（船舶、方案、准备、吊装）等方面做好工作，确保海上升压站建造、设备安装、海上吊装的顺利完成。江苏东台200MW海上风电工程海上升压站的设计优化对今后海上风电项目的开发及施工具有很强的借鉴意义。

参考文献：

[1]李书建，李俊林.“三峡大丰”海上升压站总布置设计与建造方案研究[J].山东工业技术，2018（13）：96+62.

[2]张宝峰.国内外风电场海上升压站布置型式标准概述[J].中国标准化，2017（24）：222-223.