海上风电场升压站的电气设计.pdf

海上风电场升压站的电气设计陈晨;丁宏成;石勇【摘要】在介绍海上风电场升压站结构设计和电气设备设计要求的基础上以江苏省某200MW海上风电场升压站工程为背景论述了220kV海上升压站的一次设备选择及二次系统设计.该海上升压站的监控系统设置在集控中心一次系统设备遵循最小化、共用化、模块化的设计原则;采用无人值班运行方式陆上集控中心建立智能一体化监控管理平台在集控中心内实现对海上风电场的实时远程监视与控制.采用整体式海上升压站便于更换和维护也缩短了海上作业时间.【期刊名称】《吉林电力》【年(卷)期】2018(046)006【总页数】4页(P24-27)【关键词】海上风电场;升压站;电气设计【作者】陈晨;丁宏成;石勇【作者单位】国电南瑞科技股份有限公司南京210063;国电南瑞科技股份有限公司南京210063;国电南瑞科技股份有限公司南京210063【正文语种】中文【中图分类】TK89;TM72海上风电场升压站是海上风电并网的枢纽是海上风电开发的重要环节其运行的稳定性对于将离岸距离远、规模大的海上风电场产生的电能汇集并送至陆上的主电网具有重要意义。海上环境与陆地环境差异大海上升压站的建设对设备选型、安装、运行维护等方面提出更高要求。我国东部沿海地区经济发达、用电量大水力、煤炭等电能资源相对匮乏而海上风能资源却非常丰富。海上风电的开发利用可以缓解东部经济发展对电能的需求[1]但是海上气候环境恶劣故要求海上风电电气系统的可靠性高、体积小、安装调试方便、耐腐蚀、寿命长因此海上风电开发、建设、施工、运行维护成本较高[2-4]。海上风电开发成本是较陆地的1.5～2.0倍[5]。我国目前建成并投入使用的海上风电场升压站极少海上变电站设计还未形成统一的标准和规范。海上升压站的变压器等一次设备的选择有别于陆上变电站[6]。文献[7]分析了适合近海风电场的高压交流传输技术风机发出的交流电经过换流器转换成恒压恒频工频交流电经海上升压站后通过海底电缆传输至陆上变电站该方式电能传输方式简单、成本较低但传输距离因电缆电容充电电流的影响而受限一般适合额定容量小于200MW、距离岸上100km的风电场。文献[8]针对高压交流传输技术面临的技术难题提出了治理方案。对于离岸距离更远的海上风电场有学者提出采用高压直流输电方式[9-10]即将风机产生的交流电转换成直流电后通过海底电缆传输至陆上。针对海上电气设备检修和运行维护难题设置可靠的、具备故障诊断能力监控系统能有效解决[11]。由于海上风电电气系统使用的电气一次和二次设备运行控制复杂、技术难度大海上升压站在设备选型、布置、结构型式上需要充分优化设置。海上升压站运行方式适宜采用无人值班方式这对二次监控系统的可靠性提出严苛要求[12-14]目前海上升压站的监控平台设置在陆上集控中心。1海上升压站结构设计目前海上升压站主要有模块式升压站和整体式升压站2种。模块式海上升压站是将升压站分为若干个模块每个模块都采用钢结构每个模块在陆地完成组装和模块内的设备安装调试各模块单独运输至海上升压站进行安装再整体连接各模块而形成升压站。整体式海上升压站是在陆地完成整个升压站一次设备和二次设备的制造、安装和调试后整体运输至现场采用大型起重船进行安装。以220kV海上升压站为例2种安装方式的优缺点见表1。一般在施工环境条件和施工设备满足的前提下优先采用整体式海上升压站。表1模块化结构和整体式结构设计比较装配模式设备装配运输难度海上作业时间工程量模块化结构设备模块在工厂完成装配、调试小长比整体式海上升压站工程量增加40%整体式结构全部设备在港口完成安装、调试大短小2海上升压站的电气设备设计要求2.1电气设备基本要求海上升压站位于潮间带地区属环境潮湿、重盐雾区域在电气设计时应考虑以下因素。a.防腐要求。对于户内布置的设备应满足C4或C5-I等级要求而户外布置的设备应满足C5-M等级要求。设备的外壳、连接部件、裸露金属部分、其他与大气长时间直接接触部分应进行防腐蚀特殊处理并保证设备能安全可靠的运行30年以上。金属结构的部分材质应选用316不锈钢部分金属材料表面处理应满足《涂装前钢材表面锈蚀等级和防锈等级》要求油漆喷涂应满足HG/T4077—2009《防腐蚀涂层涂装技术规范》要求。b.抗倾斜、抗震动要求。台风、浪涌、地震等自然因素会对布置在海上平台的变压器等设备造成器身振动因此设备应具有一定抗倾、抗震动的能