海上风电场升压变电站电气布置研究.docx

海上风电场升压变电站电气布置研究郄鑫1，张哲2，胡君慧1，叶军2，苟晓彤1（1.国网北京经济技术研究院，北京市102209；2.上海电力设计院有限公司，上海市200025）摘要:分析了目前国内外海上风电场升压变电站的发展现状，针对其电气布置方案进行了研究分析，提出了海上风电场升压变电站的功能区域划分以及布局的基本要求和原则，结合一个海上风电场升压变电站电气布置案例，对主要电气设备和配电装置在海上风电场升压变电站的优化布置提出了建议。关键词：海上风电场；升压变电站；电气布置；典型布置；配电装置0引言1海上升压变电站发展现状一般不大于200MW，离岸距离10~30km，采用交流输电方式接入电网，电压等级一般采用132kV或170kV。海上升压平台上一般布置单台主变压器或采用单回海缆出线接入电网，其代表工程包括丹麦的HornsRev风电场、Nysted风电场，英国的Barrow风电场和荷兰的PrinsesAmalia风电场，见图1~图3。布置上基本采用3层，第一层为电缆层，主设备布置在第二层和第三层。（2）第二类风电场装机规模一般300~600MW，离岸距离10~30km，采用交流输电方式接近年来随着海上风电的快速发展，其建设关键环节之一海上升压变电站设计技术成为研究重点，目前我国已建的上海东海大桥海上风电场和江苏如东潮间带风电场均采用了陆上升压变电站方案，国内许多科研机构均已经开展了陆上风电场的典型设计研究[1]，但是海上升压变电站尚未实施。因此研究海上升压变电站的设计问题，尤其是掌握电气布置及设备选型等设计的关键技术问题，对海上风电工程大规模建设有着极大的指导作用。国外海上风电场已建成部分海上升压变电站，大多集中在丹麦、英国、德国等欧洲国家。国内尚无海上布置的220kV和110kV变电站，目前也缺少关于海上升压变电站的专门设计规程。根据已收集到的国外海上风电场资料[2-8]，目前国外海上升压变电站的建设和发展主要有三个趋势：规模不断增大，离岸距离越来越远，接入电网方式日益多样。主要有以下几类：（1）第一类风电场装机规模图1丹麦HornsRev风电场海上升压变电站图2丹麦Nysted风电场海上升压变电站入电网，电压等级一般采用132kV或170kV。海上升压平台上一般布置多台主变压器或采用多回海缆出基金项目：国家电网公司科技项目“海上风电场开发与并网关键技术研究”（B3440912K005）。64供用电2015.01DISTRIBUTIONUTILIZATION技术考虑到海上平台造价昂贵，因此在布置中尽量减少平台尺寸，方便安装和运行维护，同时需兼顾基础结构设计。海上升压变电站宜采用户内型式，模块化布置。按功能和电压等级划分各功能室模块，模块的长宽高宜统一，便于海上运输、拼接和更换[9-12]。（3）设备选择应满足海洋运行环境要求。海上升压变电站设备及生产辅助设施应满足海洋运行环境的要求。电气设备的设计、制造与安装应考虑安全和便于检修，注重集约化、小型化、无油化、自动化、免维护或少维护的技术方针，选择性能优越、可靠性高、免维护或少维护、能满足潮湿重盐雾等恶劣环境条件下稳定运行要求的设备[13]。（4）电气布置应充分考虑基础平台结构要求。海上布置的变电站的建设成本较高、难度较大，变电站基础平台的面积由电气设备的布置决定，同时海上平台结构对电气设备布置也提出了很高的要求和大量的限制条件。因此电气布置应充分考虑基础平台结构要求，布置尽量紧凑、设备荷载均匀、结构受力合理、基础型式经济。一般情况下，海上升压变电站主变压器、高压配电装置室、35kV配电装置室宜布置在海上平台主结构层。土建工程宜一次建设完成不考虑扩建。2海上升压变电站总体布置和设备选择原则海上升压变电站是建造在海洋固定平台上的升压变电设施，与常规陆上变电站相比，在站址选择、站址环境条件、土建基础设计、施工运行维护以及辅助设施方面均有很大的不同，具有其特殊性，海上升压变电站总体布置和设备选择应充分考虑以下原则：（1）站址选择应结合海上风电场布置整体考虑。应根据风电场位置、装机规模、离岸距离、接入系统方案、海洋环境、地形地质条件、海底管线（缆线）、场内外交通情况，综合考虑设计、施工、运行及维护、投资、建设用海等因素合理选择海上升压变电站的站址。（2）总平面布置应考虑设计施工和运行维护特点。应综合考虑设计施工和运行维护特点、海洋环境要求等因素，确定海上升压平台的总体布局方案，布置划分各功能系统区域、选择合理的电气设备布置型式。图3荷兰PrinsesAmalia风电场海上升压变电站线接入电网，其代表工程有英国的InnerGabbard风电场和Galloper风电场，见图4、图5。布置上基本采用4层，第一层为电缆层，主设备布置在第二层和第三层，第四层一般为直升机平台。（3）第三类风电场采用