海上變電站的製作方法
2023-09-23 06:55:00 3
專利名稱：海上變電站的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力設備技術領域，尤其涉及一種適應海上特殊環境的海 上變電站。
背景技術：
隨著可持續發展理論的深入貫徹，綠色能源技術得到了前所未有的重視。 在風力資源豐富的海面上建造風力發電廠一直是電力技術領域的研究重點。但 由於海洋的特殊環境，給變電站的建造帶來很多技術難題。
具體如，由於海上鹽霧水汽較陸地上要大得多，鹽霧水汽對於電站設備的 外殼腐蝕也比陸地上嚴重得多。根據鹽霧試驗，鹽霧對變壓器等鐵質設備腐蝕 非常明顯。這種腐蝕，不僅影響到設備的使用壽命，也嚴重影響了作業的安全 性和可靠性。特別是法蘭、閥門等零部件的防腐措施比較複雜，腐蝕後的及時 巡檢、更換都非常麻煩，這些都給電力生產和電網運行帶來很大的安全隱患。
雖然，將不耐鹽霧腐蝕的設備安裝在封閉環境中可以較好地解決鹽霧對電 站中鐵質設備的腐蝕問題，但封切的運行環境與變電設備的通風散熱要求又形 成一對矛盾。
另外，在海面上建造變電站的工程對設備的運輸、裝配等技術都提出了新 的要求。
因此，本領域的技術人員致力於開發一種防鹽霧腐蝕能力好、通風散熱符 合要求的變電站。
實用新型內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種 防鹽霧腐蝕能力好、通風散熱符合要求的海上變電站。
為實現上述目的，本實用新型提供了一種海上變電站，包括海上承臺，所 述海上承臺上固定設置變壓器模塊、配電設備模塊、輔助設備模塊及戶外設備 模塊；所述變壓器模塊包括設置在封閉鋼結構中的變壓器本體及高壓配電裝 置；所述配電設備模塊包括設置在封閉鋼結構中的GIS設備、站用變壓器、接 地變壓器。
在本實用新型的較佳實施方式中，所述高壓配電裝置中的高壓GIS設備可 以通過油氣套管與所述變壓器本體連接，以使變壓器本體無高壓外露部分，儘可能減少鹽霧對關鍵設備的腐蝕。
在本實用新型的較佳實施方式中，所述變壓器模塊、所述配電設備模塊、 所述輔助設備模塊及所述戶外設備模塊採用模塊拼接方式固定設置在所述海 上承臺上。
採用模塊化設計與拼接的結構，有利於對不耐腐蝕的設備部件的封閉設 置，也有利於對涉及通風散熱的設備部件的戶外設置，以較好地解決防腐蝕和 通風散熱的矛盾，也有利於運輸和安裝。
以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一 步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。
圖1是本實用新型一具體實施例的結構示意圖； 圖2是圖1所示具體實施例的側視圖。
具體實施方式
通常地，海上變電站的站內一般要配置高低壓配電裝置、升壓主變壓器、 動態無功補償裝置、保安電源、站內自用變等設備。海上承臺的周邊還應留有 運行維護人員從船艇上登陸的設施。
由於變電站建造在海面上，容易受到大風和海浪衝擊，為了減少對海上平 臺的強度要求， 一般儘可能降低海上變電站的高度。
本具體實施例中，風力發電場的終期規模為1500MW，需建設750臺2匿 等級的風力發電機組。根據風力發電場的建設規模和場址位置，在海面上建造 風電場升壓變電站，最終通過220kV海纜敷設至海岸就近接入電網。升壓變電 站分為終端變電站及中心變電站，連接各區域風力發電機組的多個220kV終端 站均先接入中心站220kV母線，然後通過海纜送出入網。
圖l、圖2是本實用新型一具體實施例的結構示意圖。其中，海上承臺IO 上固定設置有變壓器模塊20、配電設備模塊30、輔助設備模塊40及戶外設備 模塊50。
海上承臺10需要根據變電站的規模及使用模塊數量進行設計。考慮到海 上風速較大，變電站造成為平頂模式，以減少風力對變電站的影響，同時也方 便在變電站頂部設置直升機升降平臺。
變壓器模塊20包括設置在封閉鋼結構中的變壓器本體21及高壓配電裝置 22。變壓器本體21固定在鋼結構基礎上，周圍設檔油坎。模塊外部封閉鋼結 構和變壓器本體可在變壓器工程安裝完畢，作為一個單元運輸，高壓GIS設備 可分開運輸到現場安裝，變壓器到現場注油。
4當海上變電站設置一臺主變壓器時，高壓側採用線路變壓器組接線，低壓 側採用單母線接線型式。
變電低壓側採用35kV電壓等級。
高壓側如採用llOkV電壓等級，則變壓器的容量可為63MVA或90MVA。選 擇這兩個容量，主要考慮到63MVA和90MVA變壓器是陸上變電站常用的變壓 器，製造技術成熟，送出的110kV電纜截面適中、技術成熟，經濟性較好，考 慮到海纜敷設的費用，宜選擇截面較大的電纜及容量較大的變壓器。
海上變電站由於進出採用電纜連接，需根據電纜長度等核算無功補償，視 計算結果確定是否配置無功補償設備。對於海上變電站宜不配置或少配置無功 補償設備。對於220kV或110kV送出較長的電纜可在登陸的第一個變電站內設 置電抗器補償。
在其他實施例中，高壓側如採用220kV電壓等級，則變壓器的容量宜採用 180MVA。選擇這一容量，主要考慮到18畫VA變壓器是陸上變電站常用的220kV 變壓器，製造技術成熟，送出的220kV電纜截面適中、技術成熟，經濟性較好， 同時對於35kV的GIS設備其額定電流最大為3150A，所以採用18畫VA變壓器 也是與之匹配的。
在其他實施例中，當海上變電站設置2臺主變壓器時，高壓側採用線路變 壓器組接線，低壓側採用單母線分段接線型式。
變電低壓側採用35kV電壓等級，採用GIS設備後可靠性較高，所以採用 單母線分段，在故障時通過合分段，轉移負荷。
高壓側由於採用電纜，在電纜中預留2倍的輸送容量。採用橋接線，使一 臺變壓器故障時線路能帶2臺變壓器的容量，顯然不夠經濟，所以一般考慮一 條電纜線路足夠輸送一臺主變的容量，採用線路變壓器組接線時最佳的選擇。 同時採用線路變壓器組接線布置也比較方便。故對設2臺變壓器的變電站，高 壓側宜採用線路變壓器組接線。
升壓主變壓器是海上變電站的主要設備，也是最重要的設備。本實用新型 中，設置在海面上的主變壓器採用水平分體式變壓器，變壓器本體21封閉在 密封的變電站房間內，降低鹽霧對設備的腐蝕。採用水平分體是經過特殊設計 的方案。水平分體可使變壓器油枕布置在室內，減少腐蝕影響。如散熱器布置 在上面，則需上設油枕；布置在下面，則散熱效果較差。
散熱器設置為戶外設備模塊50，布置在戶外，以便散熱。散熱器片表面塗 抹防腐蝕油漆，同時做到多組備用，即使調換部分組散熱器亦不影響變壓器的 運行。
高壓配電裝置22中的高壓GIS設備可以通過油氣套管與變壓器本體21連 接，以使變壓器本體21無高壓外露部分。220kV及llOkV設備應選擇六氟化硫封閉式組合電器(GIS)設備。GIS設 備是把斷路器、隔離開關、母線、接地開關、互感器、出線套管或電纜終端頭 等分別裝在各自密封間中集中組成一個整體外殼充以六氟化硫氣體作為絕緣 介質。GIS設備結構緊湊體積小重量輕不受大氣條件影響，檢修間隔長，無觸 電事故和電噪聲幹擾等優點。海上變電站的220kV和110kV GIS設備採用戶外 型，但布置在戶內。根據鹽霧試驗，鹽霧對GIS等鋁合金設備也有腐蝕，但通 過實驗，按照戶外或鹽霧地區嚴格的抗腐蝕要求處理外殼和塗油漆後，可以符 合設計要求。
配電設備模塊30包括設置在封閉鋼結構中的GIS設備31、站用變壓器32、 接地變壓器33。將35kV GIS設備、站用變壓器、接地變和接地電阻布置在配 電設備模塊中，模塊為封閉鋼結構，內部分二層，上層布置設備，下層為電纜 通道。
輔助設備模塊40為封閉的鋼結構型式，成標準尺寸封閉結構箱體，類似
貨櫃，根據功能布置不同設備，主要包括
1) 控制設備室輔助模塊41:放置保護監控設備和人員值班。
2) 輔助電源輔助模塊42:放置交直流電源。
3) 保安電源輔助模塊43:放置柴油發電機，配電屏和儲存油料。
4) 消防設施輔助模塊放置消防設備。
5) 生活設備輔助模塊44:放置生活設施，休息室，衛生間，廚房等，設 置在控制設備室輔助模塊41、輔助電源輔助模塊42、保安電源輔助模塊43等 的上層。
海上變電站遠離大陸，變電站站用電源的安全非常重要，由於變電站站變 電源取自自己的電壓母線，當送出線故障跳閘後，風力發電機亦會保護性切機， 可能引起站用電失電，影響變電站安全，因此需設保安電源輔助模塊。保安電 源輔助模塊按常規選擇柴油發電機，站內設置能連續運行2小時油量的油庫。 同時站內設置足夠的直流蓄電池容量，運行到外部系統恢復或救援到達。
戶外設備模塊50，放置必須放在外部的設備，如變壓器散熱器，具有一定 遮陽，擋風雨功能。
通過上述模塊的拼接，完成海上風電變電站的組裝。上述模塊亦可根據變 電站的規模進行拼接。
以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通 技術無需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思作出諸多修改和變化。因 此，凡本技術領域中技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏 輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本實用新型的權利 要求保護範圍內。
權利要求1、一種海上變電站，包括海上承臺，所述海上承臺上固定設置變壓器模塊、配電設備模塊、輔助設備模塊及戶外設備模塊；其特徵在於所述變壓器模塊包括設置在封閉鋼結構中的變壓器本體及高壓配電裝置；所述配電設備模塊包括設置在封閉鋼結構中的GIS設備、站用變壓器、接地變壓器。
2、 如權利要求1所述的海上變電站，其特徵在於所述輔助設備模塊包括 設置在封閉鋼結構中的控制設備室輔助模塊、輔助電源輔助模塊、保安 電源輔助模塊、消防電源輔助模塊及生活設備輔助模塊。
3、 如權利要求1所述的海上變電站，其特徵在於所述高壓配電裝置中的 高壓GIS設備通過油氣套管與所述變壓器本體連接。
4、 如權利要求1所述的海上變電站，其特徵在於所述變壓器模塊、所述 配電設備模塊、所述輔助設備模塊及所述戶外設備模塊採用模塊拼接方 式固定設置在所述海上承臺上。
專利摘要本實用新型公開了一種海上變電站，包括海上承臺，所述海上承臺上固定設置變壓器模塊、配電設備模塊、輔助設備模塊及戶外設備模塊；所述變壓器模塊包括設置在封閉鋼結構中的變壓器本體及高壓配電裝置；所述配電設備模塊包括設置在封閉鋼結構中的GIS設備、站用變壓器、接地變壓器。本實用新型採用上述結構，使變電站的關鍵部件封閉在鋼結構中，而將涉及通風散熱的設備部件布置在戶外，較好地解決變電站在海上的防腐蝕和通風散熱的矛盾，也有利於運輸和安裝。
文檔編號H02B5/00GK201323400SQ200820157669
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月23日 優先權日2008年12月23日
發明者軍 葉, 池釗偉, 尊 龔 申請人:上海電力設計院有限公司