和法利 李國(guó)慶 姚龍

摘 要：簡(jiǎn)要介紹江蘇東臺(tái)200MW海上風(fēng)電項(xiàng)目及其海上升壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概況。從總體布局優(yōu)化、導(dǎo)管架基礎(chǔ)選型、上部結(jié)構(gòu)建造布置、上部平臺(tái)主變壓器安裝方案、動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置布置、上部組塊裝船方案優(yōu)化、上部組塊海上安裝方案優(yōu)化、采用微正壓裝置保持干燥及創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念等方面研究該升壓站結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化及施工工藝。實(shí)踐證明，該海上升壓站的設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)今后海上風(fēng)電項(xiàng)目的開發(fā)及施工具有很重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：海上升壓站；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；施工工藝

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

1 概況

江蘇東臺(tái)200MW海上風(fēng)電工程位于鹽城東臺(tái)市東部海域，中心離岸距離約36km，規(guī)劃海域面積29.8km2，總裝機(jī)容量200MW。建設(shè)1座220kV海上升壓站，位于風(fēng)電場(chǎng)中間海域，以1回220kV海纜送至陸上集控中心。在升壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，按照相關(guān)聯(lián)設(shè)備就近布置，進(jìn)行多次優(yōu)化，平臺(tái)結(jié)構(gòu)重量由初步設(shè)計(jì)時(shí)的2600噸降低到2250噸；主變壓器由單臺(tái)容量200MW調(diào)整為2臺(tái)容量120MW配置，明顯減少全場(chǎng)停電時(shí)間和升壓站設(shè)備停電幾率，有效提高風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的可靠性和靈活性，同時(shí)增加全運(yùn)行周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 升壓站結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化及施工工藝

（1）總體布局優(yōu)化。兩臺(tái)主變重量較大，采用主變居中布置，35kV、220kV分列主變兩側(cè)；為減少高壓電纜在平臺(tái)走線，采用接地變與35kV開關(guān)柜就近布置減少高壓電纜走線，減輕上部平臺(tái)重量；針對(duì)暖通設(shè)備功率消耗大，將暖通機(jī)房與400V相近布置；三層主要按照相關(guān)聯(lián)設(shè)備就近布置的原則，方便后期運(yùn)維檢修方便，蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)布置在繼保室上方，吊機(jī)吊臂范圍內(nèi)，因柴油機(jī)需兩側(cè)通風(fēng)，將柴油機(jī)房布置在平臺(tái)三層?xùn)|北角。

（2）導(dǎo)管架基礎(chǔ)選型。導(dǎo)管架基礎(chǔ)提供安全的靠船方式以及合理的電纜保護(hù)管支撐。東臺(tái)項(xiàng)目海上升壓站基礎(chǔ)為斜樁基礎(chǔ)，這是國(guó)內(nèi)海上升壓站基礎(chǔ)首次采用斜樁型式。斜樁基礎(chǔ)可以提供水平抗力，有利于靠船等水平?jīng)_擊荷載以及波浪力等疲勞荷載作用下升壓站的整體穩(wěn)定性。斜樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)一般采用先放導(dǎo)管架后打樁的施工順序，導(dǎo)管架放下后，進(jìn)行調(diào)平標(biāo)高，再進(jìn)行打樁。主導(dǎo)管為打樁提供導(dǎo)向，可保證打樁時(shí)的高精度，且施工過程安全、可控，無需其他工裝設(shè)備。由于斜樁在可提供水平抗力，在同樣地質(zhì)條件和位移要求下，保持樁徑不變，采用斜樁時(shí)樁長(zhǎng)比直樁短；或保持樁長(zhǎng)不變，直樁所需樁徑更大。因此，采用斜樁更節(jié)約鋼材量。

（3）上部結(jié)構(gòu)建造布置。上部組塊陸地建造采用分片預(yù)制，整體吊裝的方法，盡量加大地面預(yù)制深度，減少高空作業(yè)工作量，同時(shí)各層甲板片上的相關(guān)設(shè)備待甲板片吊裝完成后進(jìn)行就位安裝。工藝管線、電氣、儀表、舾裝、通風(fēng)、涂裝等系統(tǒng)全部在陸地完成施工，并進(jìn)行吹掃、試壓和預(yù)試運(yùn)，減少海上工作量。結(jié)構(gòu)總裝遵循“甲板片分層預(yù)制、從下往上，由里及外”原則。主結(jié)構(gòu)甲板片地面預(yù)制完成，經(jīng)涂裝完成面漆后，將在滑車上進(jìn)行陸地總裝。各分片可以進(jìn)行同步獨(dú)立制作，大大縮短主結(jié)構(gòu)制造時(shí)間，提高整體施工效率。

（4）上部平臺(tái)主變壓器安裝方案。該升壓站主變壓器安裝采用預(yù)留吊裝孔整體吊裝的安裝工藝。海上升壓站上部平臺(tái)陸上建造工期緊、設(shè)備供貨晚，按正常施工工藝不能滿足工期要求，需先施工結(jié)構(gòu)，后安裝設(shè)備，經(jīng)過反復(fù)論證，海上升壓站上部平臺(tái)主變壓器安裝采用預(yù)留吊裝孔整體吊裝的安裝工藝，這在國(guó)內(nèi)海上升壓站主變安裝尚屬首次。

（5）動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置布置。動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置移至陸上集控中心布置，不僅降低海上升壓站上部平臺(tái)內(nèi)設(shè)備重量，而且有利于設(shè)備的后期運(yùn)行維護(hù)；海上升壓站上部平臺(tái)結(jié)構(gòu)在符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下，最大限度縮減結(jié)構(gòu)尺寸。

（6）上部組塊裝船方案優(yōu)化。海上升壓站上部組塊有兩種裝船方案，一種是采用大型浮吊直接吊裝就位于運(yùn)輸駁船，另一種是采用軌道滑移方式裝船。考慮江蘇東臺(tái)海上升壓站上部組塊總重2250t，采用大型浮吊船成本過高，且大型浮吊船可使用數(shù)量較少，等待調(diào)度安排可能會(huì)影響到項(xiàng)目整體工期；同時(shí)，勝利油建龍口建造基地有完備的滑移設(shè)備，并在滑移裝船方面已具備豐富經(jīng)驗(yàn)，因此，選用軌道滑移方式裝船。同時(shí)這也是我國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目上部組塊裝船首次采用滑移裝船方案，意義重大。

（7）上部組塊海上安裝方案優(yōu)化。海上升壓站施工區(qū)域水淺流急，正常水深難以滿足大型施工船舶作業(yè)要求，浮吊吊裝需候潮作業(yè)，有效施工周期短，吊裝方案控制需十分精確，船靠泊、起鉤、吊裝各環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，吊裝需一次成功，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大。吊裝前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況及水深進(jìn)行測(cè)量，選用合適窗口期進(jìn)行施工。根據(jù)水深條件選擇合適的起重船舶進(jìn)行吊裝。

（8）采用微正壓裝置保持干燥。為保持海上升壓站內(nèi)部干燥，采用微正壓裝置，該裝置是使離相封閉母線外殼內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)略高于外部大氣壓的干燥氣壓差，迫使外界環(huán)境中的潮氣、灰塵、鹽霧等不能侵入到封閉母線的外殼內(nèi)，使絕緣子、外殼與導(dǎo)體間的工作環(huán)境始終保持潔凈、干燥狀態(tài)，避免封閉母線絕緣下降、閃烙、漏氫等不正?，F(xiàn)象。

（9）創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念。將傳統(tǒng)“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)變革為“成衣定制”式的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，建立起以海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)方案為基礎(chǔ)的涵蓋海上變電站、集電系統(tǒng)、二次系統(tǒng)的海上風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)方案，對(duì)于海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)、海上升壓平臺(tái)的主接線、絕緣配合、設(shè)備選型和布置、二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)、土建設(shè)計(jì)等提出標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方案。形成海上風(fēng)電接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，提高工程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)水平，發(fā)揮規(guī)模建設(shè)的效益和效率，促進(jìn)設(shè)備、材料的標(biāo)準(zhǔn)化。

通過優(yōu)化，平臺(tái)結(jié)構(gòu)較原初設(shè)尺寸長(zhǎng)度壓縮1.4米，結(jié)構(gòu)和設(shè)備總重量由2600噸降低到2250噸，擴(kuò)大升壓站平臺(tái)整體吊裝船機(jī)的選擇范圍，施工區(qū)域不需挖泥就可以滿足施工船機(jī)的吃水深度要求，降低材料和施工費(fèi)用。

3 總結(jié)

江蘇東臺(tái)200MW海上風(fēng)電項(xiàng)目是目前我國(guó)單位容量最大、離岸距離最遠(yuǎn)、電壓等級(jí)最高、海況最復(fù)雜的海上風(fēng)電項(xiàng)目。江蘇公司深入調(diào)研、精心策劃，在東臺(tái)項(xiàng)目海上升壓站平臺(tái)建造、海上吊裝施工（船舶、方案、準(zhǔn)備、吊裝）等方面做好工作，確保海上升壓站建造、設(shè)備安裝、海上吊裝的順利完成。江蘇東臺(tái)200MW海上風(fēng)電工程海上升壓站的設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)今后海上風(fēng)電項(xiàng)目的開發(fā)及施工具有很強(qiáng)的借鑒意義。

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