海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)安裝方法及技術(shù)研究

陳志遠(yuǎn) 米振寶

摘要：我國為了深入推進(jìn)能源改革，海上風(fēng)電作為電力能源行業(yè)的新寵，受到了各方關(guān)注。其中，海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)建設(shè)充分利用了電力工程和海洋工程的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的電力設(shè)備安裝方法提出了新的挑戰(zhàn)，為了保證電力設(shè)備在海上的高質(zhì)量安全運(yùn)行，要克服潮濕、易腐蝕、振動(dòng)大等不利因素?，F(xiàn)根據(jù)海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)布置形式，介紹了海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)設(shè)備的安裝方法，探索并應(yīng)用了新的電力設(shè)備安裝技術(shù)，對(duì)于海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)設(shè)備的安裝和調(diào)試具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;升壓站平臺(tái);電力設(shè)備安裝

1 海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)布置形式

我國東部海域風(fēng)能資源豐富，在淺海地區(qū)建立風(fēng)力發(fā)電廠，是充分利用自然清潔能源的重要體現(xiàn)形式。海上風(fēng)電充分利用了海洋風(fēng)能作為動(dòng)力能源，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，并通過海纜將電能輸送到陸地電網(wǎng)中，最終并入電網(wǎng)運(yùn)行。

海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)是將風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能通過集電線路進(jìn)行匯集、升壓，并將電能輸送到陸地電網(wǎng)的模塊裝置，它既是海上風(fēng)電場的控制中心，又是海上風(fēng)電場的應(yīng)急避難場所。

目前升壓站平臺(tái)多采用鋼結(jié)構(gòu)形式布置，平臺(tái)通過4根導(dǎo)管架固定到樁基上，利用海上工作平臺(tái)的建造經(jīng)驗(yàn)，將電力設(shè)備分層布置在平臺(tái)上部。平臺(tái)在布置方式上除了需考慮設(shè)備運(yùn)行需求外，還要兼顧安全性和應(yīng)急疏散能力，普遍采用4層甲板、3層布置的方式，采用無人值守的運(yùn)檢方式，因此不用考慮布置運(yùn)檢人員的長期生活設(shè)施。在平臺(tái)最下面一層布置事故油罐、污水處理間和會(huì)議室等，這層也作為電纜層，35 kV和220 kV海纜通過J型管穿過本層甲板，然后采用橋架方式敷設(shè)電纜;平臺(tái)第二層為大型設(shè)備層，布置有變壓器、GIS設(shè)備、高壓盤柜、電抗器等高壓設(shè)備;平臺(tái)第三層為保護(hù)控制設(shè)備和附屬設(shè)備層，布置有控制及保護(hù)屏、低壓盤柜、直流設(shè)備、柴油發(fā)電機(jī)、暖通消防等附屬設(shè)備;平臺(tái)屋頂甲板布置有避雷針、吊機(jī)、設(shè)備檢修孔、通信天線設(shè)備、直升機(jī)懸停區(qū)域和氣象站設(shè)備等，在布置形式上滿足疏散和救援需求。

在設(shè)備選型上，升壓站平臺(tái)在滿足容量需求的同時(shí)，要減小平臺(tái)的自重和體積，在滿足造價(jià)要求的情況下，選用體積小、集成度高的模塊化設(shè)備，同時(shí)要優(yōu)化設(shè)備布局，保持平臺(tái)重心平衡。

2 海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)設(shè)備安裝方法

相對(duì)于陸上升壓站而言，海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)設(shè)備的安裝和運(yùn)行都處于潮濕、易腐蝕、振動(dòng)大等環(huán)境中，這些環(huán)境因素也是造成電力設(shè)備運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)事故的因素，對(duì)設(shè)備的安全、運(yùn)行極為不利。為了克服不利的環(huán)境因素，需要對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)備安裝方法進(jìn)行研究和改進(jìn)。以鐵構(gòu)件焊接為例，陸上電力設(shè)備的安裝焊接滿足搭接面3面焊接即可，但在海洋環(huán)境中，需要考慮潮濕空氣對(duì)橋架鐵構(gòu)件的腐蝕，因此在鐵鉤件焊接時(shí)需要將搭接面的縫隙全部滿焊，為了保證焊接的密封性，采用氣體保護(hù)焊方式，可以避免潮濕空氣進(jìn)入搭接面內(nèi)部，減少腐蝕;在盤柜基礎(chǔ)型鋼焊接時(shí)，同樣要考慮潮濕空氣對(duì)槽鋼內(nèi)層的腐蝕影響，在焊接時(shí)需要將槽鋼與鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)接觸縫全部焊滿，且對(duì)槽鋼兩端開口進(jìn)行封堵，全部焊接。平臺(tái)防腐刷漆要求：室外的電纜橋架及支吊架需涂80 μm環(huán)氧富鋅底漆，涂刷高固態(tài)環(huán)氧漆2道，總厚度300 μm，再涂刷聚氨酯面漆80 μm;室內(nèi)支吊架及盤柜底座需涂80 μm環(huán)氧富鋅底漆，涂刷高固態(tài)環(huán)氧漆2道，總厚度200 μm，再涂刷聚氨酯面漆80 μm。

海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)在陸上建造完成后，需要用大型船舶將平臺(tái)整體運(yùn)至安裝海域，在海上運(yùn)輸過程中必然有晃動(dòng)、振動(dòng)的產(chǎn)生，為了及時(shí)檢測振動(dòng)值和平臺(tái)晃動(dòng)傾斜情況，在出海前需要對(duì)變壓器、GIS等對(duì)振動(dòng)敏感的設(shè)備加裝振動(dòng)檢測裝置，定量分析振動(dòng)大小，從而根據(jù)技術(shù)規(guī)范判斷振動(dòng)對(duì)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的影響。目前比較簡單的方法是應(yīng)用單體沖撞記錄儀檢測設(shè)備振動(dòng)情況，可以定量記錄三維方向上振動(dòng)值的大小，但是無法實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，只有達(dá)到終點(diǎn)后將沖撞記錄儀打開，才能對(duì)運(yùn)輸全程的振動(dòng)狀況有所了解。為了克服這一問題，項(xiàng)目人員組成研究小組，對(duì)沖撞記錄儀加裝了數(shù)字輸出模塊和GPS定位模塊，這樣就能及時(shí)輸出振動(dòng)值及振動(dòng)發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)曲線走勢，及時(shí)調(diào)整運(yùn)輸船舶的行進(jìn)參數(shù)，為設(shè)備的安全運(yùn)輸提供保障。

在電纜型號(hào)選擇方面，首先采用船用柔性電纜，該類型電纜具有耐腐蝕、防水性好、曲折度高等優(yōu)點(diǎn)，在海上平臺(tái)中得到了廣泛應(yīng)用。但是，該電纜在施工和電纜終端制作方法上與常用的硬質(zhì)電纜有很大區(qū)別。在電纜敷設(shè)時(shí)，要避免其曲折度高，造成電纜劃傷等現(xiàn)象;在電纜綁扎整理時(shí)，相對(duì)于硬質(zhì)電纜較復(fù)雜一些，綁扎前要先順直，否則就會(huì)出現(xiàn)蛇形走向，影響電纜的整體美觀度。在電纜終端制作時(shí)，要采用傳統(tǒng)的鍍錫工藝，避免在壓接時(shí)造成芯線松散和脫股。35 kV電纜采用柔性獨(dú)芯電纜，電纜終端采用內(nèi)錐插拔式連接，這樣可以減小盤柜電纜室體積，以免導(dǎo)體裸露在自然環(huán)境中，兼顧了電纜的防潮防腐性能。

為了充分利用海洋風(fēng)能，減少電力損耗，在變壓器設(shè)置上采用散熱器分體布置的形式，將散熱器布置在變壓室外，可以充分利用海洋風(fēng)帶走變壓器熱量，達(dá)到散熱目的，較常規(guī)布置方式而言，減少了散熱風(fēng)機(jī)的電力損耗。

3 新技術(shù)探索與應(yīng)用

在海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)項(xiàng)目策劃和實(shí)施過程中，應(yīng)充分利用海洋工程和電力工程特點(diǎn)，在保證電力設(shè)備安全的前提下，積極研究和探索新技術(shù)，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供保障。

在防火封堵方面，電纜選用模塊化封堵方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無機(jī)堵料澆筑方式，傳統(tǒng)的無機(jī)堵料澆筑方式給設(shè)備維修更新帶來很多麻煩。而模塊化封堵方式很好地解決了上述問題，具有設(shè)計(jì)方便、應(yīng)用靈活、便于安裝、易于拆卸、嚴(yán)密性好、耐壓、抗振等優(yōu)點(diǎn)，但是模塊化封堵需要在電纜敷設(shè)前對(duì)電纜型號(hào)和敷設(shè)通道進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，明確每根電纜的具體路徑。

采用模塊化封堵方式的主要部件為穿艙框架、封堵模塊、隔層板和壓緊件。穿艙框架為封堵模塊提供安裝空間和支撐臺(tái)，應(yīng)在電纜敷設(shè)前焊接完成，為保證封堵效果，穿艙框架與平臺(tái)甲板或艙板間縫隙應(yīng)采用滿焊的方式，以達(dá)到隔絕火焰的目的。在電纜經(jīng)過穿艙框架時(shí)應(yīng)預(yù)留裕量，以滿足模塊安裝要求。

電纜敷設(shè)完成后，根據(jù)電纜外徑選擇適配電纜直徑的模塊，每個(gè)模塊由兩個(gè)半塊模塊組成，安裝時(shí)將模塊內(nèi)芯去掉，根據(jù)電纜外徑剝掉合適的內(nèi)層數(shù)，并將模塊內(nèi)外涂抹潤滑油，要求兩個(gè)半模塊層數(shù)不能相差一層以上，放入電纜后兩個(gè)半模塊之間要有0.1～1.0 mm間隙。當(dāng)一層模塊安裝完成后，兩層模塊之間要安裝一個(gè)隔層板;框架內(nèi)預(yù)留部分嚴(yán)格按圖紙安裝匹配預(yù)留模塊。最后放入壓緊件，交替擰緊螺絲，直到擰不動(dòng)為止。

模塊防火封堵各部件如圖1所示。電纜模塊化防火封堵安裝效果如圖2所示。

緊固件及其安裝方法如圖3所示。

4 結(jié)語

海上風(fēng)電作為新興行業(yè)，海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)的建造應(yīng)充分結(jié)合電力工程和海洋工程的特點(diǎn)，克服潮濕、易腐蝕、振動(dòng)大等不利因素，才能保證平臺(tái)設(shè)備的安全運(yùn)行。本文對(duì)海上風(fēng)電升壓站平臺(tái)設(shè)備安裝方法及技術(shù)進(jìn)行了介紹與分析，可以為同類項(xiàng)目建設(shè)提供技術(shù)支撐。

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收稿日期：2020-07-15

作者簡介：陳志遠(yuǎn)（1985—），男，河北衡水人，工程師，研究方向：電力設(shè)備安裝技術(shù)。

米振寶（1993—），男，河北衡水人，助理工程師，研究方向：電力設(shè)備安裝技術(shù)。