海上风电升压站平台安装方法及技术研究

陈志远 米振宝

摘要：我国为了深入推进能源改革，海上风电作为电力能源行业的新宠，受到了各方关注。其中，海上风电升压站平台建设充分利用了电力工程和海洋工程的特点，对传统的电力设备安装方法提出了新的挑战，为了保证电力设备在海上的高质量安全运行，要克服潮湿、易腐蚀、振动大等不利因素。现根据海上风电升压站平台布置形式，介绍了海上风电升压站平台设备的安装方法，探索并应用了新的电力设备安装技术，对于海上风电升压站平台设备的安装和调试具有指导意义。

关键词：海上风电;升压站平台;电力设备安装

1 海上风电升压站平台布置形式

我国东部海域风能资源丰富，在浅海地区建立风力发电厂，是充分利用自然清洁能源的重要体现形式。海上风电充分利用了海洋风能作为动力能源，将风能转换为电能，并通过海缆将电能输送到陆地电网中，最终并入电网运行。

海上风电升压站平台是将风电机组发出的电能通过集电线路进行汇集、升压，并将电能输送到陆地电网的模块装置，它既是海上风电场的控制中心，又是海上风电场的应急避难场所。

目前升压站平台多采用钢结构形式布置，平台通过4根导管架固定到桩基上，利用海上工作平台的建造经验，将电力设备分层布置在平台上部。平台在布置方式上除了需考虑设备运行需求外，还要兼顾安全性和应急疏散能力，普遍采用4层甲板、3层布置的方式，采用无人值守的运检方式，因此不用考虑布置运检人员的长期生活设施。在平台最下面一层布置事故油罐、污水处理间和会议室等，这层也作为电缆层，35 kV和220 kV海缆通过J型管穿过本层甲板，然后采用桥架方式敷设电缆;平台第二层为大型设备层，布置有变压器、GIS设备、高压盘柜、电抗器等高压设备;平台第三层为保护控制设备和附属设备层，布置有控制及保护屏、低压盘柜、直流设备、柴油发电机、暖通消防等附属设备;平台屋顶甲板布置有避雷针、吊机、设备检修孔、通信天线设备、直升机悬停区域和气象站设备等，在布置形式上满足疏散和救援需求。

在设备选型上，升压站平台在满足容量需求的同时，要减小平台的自重和体积，在满足造价要求的情况下，选用体积小、集成度高的模块化设备，同时要优化设备布局，保持平台重心平衡。

2 海上风电升压站平台设备安装方法

相对于陆上升压站而言，海上风电升压站平台设备的安装和运行都处于潮湿、易腐蚀、振动大等环境中，这些环境因素也是造成电力设备运行过程中容易出现事故的因素，对设备的安全、运行极为不利。为了克服不利的环境因素，需要对传统的设备安装方法进行研究和改进。以铁构件焊接为例，陆上电力设备的安装焊接满足搭接面3面焊接即可，但在海洋环境中，需要考虑潮湿空气对桥架铁构件的腐蚀，因此在铁钩件焊接时需要将搭接面的缝隙全部满焊，为了保证焊接的密封性，采用气体保护焊方式，可以避免潮湿空气进入搭接面内部，减少腐蚀;在盘柜基础型钢焊接时，同样要考虑潮湿空气对槽钢内层的腐蚀影响，在焊接时需要将槽钢与钢平台结构接触缝全部焊满，且对槽钢两端开口进行封堵，全部焊接。平台防腐刷漆要求：室外的电缆桥架及支吊架需涂80 μm环氧富锌底漆，涂刷高固态环氧漆2道，总厚度300 μm，再涂刷聚氨酯面漆80 μm;室内支吊架及盘柜底座需涂80 μm环氧富锌底漆，涂刷高固态环氧漆2道，总厚度200 μm，再涂刷聚氨酯面漆80 μm。

海上风电升压站平台在陆上建造完成后，需要用大型船舶将平台整体运至安装海域，在海上运输过程中必然有晃动、振动的产生，为了及时检测振动值和平台晃动倾斜情况，在出海前需要对变压器、GIS等对振动敏感的设备加装振动检测装置，定量分析振动大小，从而根据技术规范判断振动对设备内部产生的影响。目前比较简单的方法是应用单体冲撞记录仪检测设备振动情况，可以定量记录三维方向上振动值的大小，但是无法实时在线监测，只有达到终点后将冲撞记录仪打开，才能对运输全程的振动状况有所了解。为了克服这一问题，项目人员组成研究小组，对冲撞记录仪加装了数字输出模块和GPS定位模块，这样就能及时输出振动值及振动发生的时间、地点，通过数据曲线走势，及时调整运输船舶的行进参数，为设备的安全运输提供保障。

在电缆型号选择方面，首先采用船用柔性电缆，该类型电缆具有耐腐蚀、防水性好、曲折度高等优点，在海上平台中得到了广泛应用。但是，该电缆在施工和电缆终端制作方法上与常用的硬质电缆有很大区别。在电缆敷设时，要避免其曲折度高，造成电缆划伤等现象;在电缆绑扎整理时，相对于硬质电缆较复杂一些，绑扎前要先顺直，否则就会出现蛇形走向，影响电缆的整体美观度。在电缆终端制作时，要采用传统的镀锡工艺，避免在压接时造成芯线松散和脱股。35 kV电缆采用柔性独芯电缆，电缆终端采用内锥插拔式连接，这样可以减小盘柜电缆室体积，以免导体裸露在自然环境中，兼顾了电缆的防潮防腐性能。

为了充分利用海洋风能，减少电力损耗，在变压器设置上采用散热器分体布置的形式，将散热器布置在变压室外，可以充分利用海洋风带走变压器热量，达到散热目的，较常规布置方式而言，减少了散热风机的电力损耗。

3 新技术探索与应用

在海上风电升压站平台项目策划和实施过程中，应充分利用海洋工程和电力工程特点，在保证电力设备安全的前提下，积极研究和探索新技术，为设备的安全运行提供保障。

在防火封堵方面，电缆选用模块化封堵方式代替传统的无机堵料浇筑方式，传统的无机堵料浇筑方式给设备维修更新带来很多麻烦。而模块化封堵方式很好地解决了上述问题，具有设计方便、应用灵活、便于安装、易于拆卸、严密性好、耐压、抗振等优点，但是模块化封堵需要在电缆敷设前对电缆型号和敷设通道进行详细规划，明确每根电缆的具体路径。

采用模块化封堵方式的主要部件为穿舱框架、封堵模块、隔层板和压紧件。穿舱框架为封堵模块提供安装空间和支撑台，应在电缆敷设前焊接完成，为保证封堵效果，穿舱框架与平台甲板或舱板间缝隙应采用满焊的方式，以达到隔绝火焰的目的。在电缆经过穿舱框架时应预留裕量，以满足模块安装要求。

电缆敷设完成后，根据电缆外径选择适配电缆直径的模块，每个模块由两个半块模块组成，安装时将模块内芯去掉，根据电缆外径剥掉合适的内层数，并将模块内外涂抹润滑油，要求两个半模块层数不能相差一层以上，放入电缆后两个半模块之间要有0.1～1.0 mm间隙。当一层模块安装完成后，两层模块之间要安装一个隔层板;框架内预留部分严格按图纸安装匹配预留模块。最后放入压紧件，交替拧紧螺丝，直到拧不动为止。

模块防火封堵各部件如图1所示。电缆模块化防火封堵安装效果如图2所示。

紧固件及其安装方法如图3所示。

4 结语

海上风电作为新兴行业，海上风电升压站平台的建造应充分结合电力工程和海洋工程的特点，克服潮湿、易腐蚀、振动大等不利因素，才能保证平台设备的安全运行。本文对海上风电升压站平台设备安装方法及技术进行了介绍与分析，可以为同类项目建设提供技术支撑。

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[3] 吴红菊，贺银涛.海上风电升压变压器散热方式选择[J].电工技术，2019（13）：55-56.

收稿日期：2020-07-15

作者简介：陈志远（1985—），男，河北衡水人，工程师，研究方向：电力设备安装技术。

米振宝（1993—），男，河北衡水人，助理工程师，研究方向：电力设备安装技术。