一种模块化海上升压站论文和设计-徐蒋桐

全文摘要

本实用新型公开了一种模块化海上升压站，包括：底部支撑系统和海上升压系统；所述底部支撑系统包括墩台单元和桩基单元；所述海上升压系统位于墩台单元上方；所述墩台单元位于桩基单元上方；所述海上升压系统包括工作楼单元、防雷设备、吊装设备、爬梯、靠船构件和支撑筒；所述工作楼单元上方设置有防雷设备；所述防雷设备一侧设置有吊装设备；所述支撑筒的顶部固定在所述工作楼单元的中央位置；所述支撑筒侧壁上设置有爬梯和靠船构件；所述爬梯下端与靠船构件上端相连；所述爬梯上端与工作楼单元相连；所述靠船构件的下端距离海平面垂直距离约0.8~1.2m。

主设计要求

1.一种模块化海上升压站，其特征在于：包括：底部支撑系统和海上升压系统（1）；所述底部支撑系统包括墩台单元（2）和桩基单元（3）；所述海上升压系统（1）位于墩台单元（2）上方；所述墩台单元（2）位于桩基单元（3）上方；所述海上升压系统（1）包括工作楼单元（11）、防雷设备（12）、吊装设备（13）、爬梯（14）、靠船构件（15）和支撑筒（16）；所述工作楼单元（11）上方设置有防雷设备（12）；所述防雷设备（12）一侧设置有吊装设备（13）；所述支撑筒（16）的顶部固定在所述工作楼单元（11）的中央位置；所述支撑筒（16）侧壁上设置有爬梯（14）和靠船构件（15）；所述爬梯（14）下端与靠船构件（15）上端相连；所述爬梯（14）上端与工作楼单元（11）相连；所述靠船构件（15）的下端距离海平面垂直距离约0.8~1.2m。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述工作楼单元（11）包括主设备模块（111）、生产生活模块（112）、低压设备室（113）、中压设备室（114）、应急供电模块（115）、无功补偿设备室（116）、水泵房（117）、通信机房（118）和继保室（119）；所述主设备模块（111）位于生产生活模块（112）的下方；所述低压设备室（113）位于生产生活模块（112）的上方；所述应急供电模块（115）位于生产生活模块（112）的一侧，所述中压设备室（114）位于应急供电模块（115）的上方；所述无功补偿设备室（116）位于应急供电模块（115）的下方；所述应急供电模块（115）远离生产生活模块（112）的一侧设置有通信机房（118）；所述通信机房（118）下方设置有水泵房（117）；所述通信机房（118）上方设置有继保室（119）。

3.根据权利要求2所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述主设备模块（111）包括主变压器室和高压六氟化硫设备室；所述主变压器室内设置有两台主变压器。

4.根据权利要求3所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述生产生活模块（112）包括消防设备室、备品备件室和休息室。

5.根据权利要求4所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述低压设备室（113）设置有35kV 开关柜、站用变和低压配电盘；所述中压设备室（114）设置有一套 220kVGIS和一台高压电抗器；所述应急供电模块（115）包括柴油机室和柴油机油罐室。

6.根据权利要求5所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述主设备模块（111）与应急供电模块（115）之间设置有楼梯；所述生产生活模块（112）和中压设备室（114）之间设置有楼梯；所述低压设备室（113）到楼顶设置有楼梯。

7.根据权利要求6所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述主设备模块（111）、生产生活模块（112）、低压设备室（113）、中压设备室（114）、应急供电模块（115）、无功补偿设备室（116）、水泵房（117）、通信机房（118）和继保室（119）边缘均设置有一圈走道平台，且所述主设备模块（111）、无功补偿设备室（116）和水泵房（117）的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述生产生活模块（112）、应急供电模块（115）和通信机房（118）的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述低压设备室（113）、中压设备室（114）和继保室（119）的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述走道平台外均设有栏杆。

8.根据权利要求7所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述相邻两模块的走道平台拼合形成 2~4m宽的通道；所述通道的两走道平台连接处设置 5~30cm 结构缝。

9.根据权利要求1所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述桩基单元（3）包括桩基（31）、固定架（32）、连接杆（33）、电缆管（34）和现滩面线（35）；所述固定架（32）两端与桩基（31）相连；所述连接杆（33）位于固定架（32）的下方；所述现滩面线（35）位于连接杆（33）的下方；所述电缆管（34）位于其中一个桩基（31）的远离固定架的一侧；所述电缆管（34）内部设置有海底电缆线（341）。

10.根据权利要求1所述的一种模块化海上升压站，其特征在于：所述墩台单元（2）包括钢筋混凝土墩台（21）和加强筋（22）；所述钢筋混凝土墩台（21）内部设置有加强筋（22）；所述桩基（31）上端嵌入钢筋混凝土墩台（21）中；所述支撑筒（16）下端嵌入钢筋混凝土墩台（21）中。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于海上风力发电技术领域，特别涉及一种模块化海上升压站。

背景技术

在我国，海上风力发电是一个新兴的产业，2007 年以后我国开始逐步发展海上风力发电产业。我国海上风力发电产业尚属起步阶段，目前国内已建的海上风电场是将风力发电机所发的电能送至陆上，由陆上升压站升压后送入电网。

随着我国海上风力发电技术的发展，海上风电场离岸距离越来越远、风电场规模越来越大，传统的在陆上设置陆上升压站的方式因为低压输电线损大、电缆的铜材消耗量大、费用高而不再合适，为了将海上风电场产生的电能安全可靠的、经济的送到内陆，就必须在海上设置海上升压站。海上升压站就是将风力发电机所发的电能升压至 110kV、220kV或更高，然后通过高压海底电缆登陆，再经高压架空线送入大电网。

海上升压站设置在海上，其环境条件、施工条件、运行条件与陆上升压站相差很大，所以海上升压站的结构型式、布置方式、建造方式与陆上升压站截然不同。

现在的，主要存在以下几个问题：

1、由于海上升压站设置在海域，需解决由此带来的环境腐蚀、运行不便、结构受波浪、潮汐作用、建造困难的难题，现有的海上升压站桩基设计不稳固，不能承担较大的风浪载荷；

2、现有的海上升压站未能完全实现高可靠性、自动控制、自动保护、自动消防。

3、传统的模块式海上升压站各模块紧贴放置，模块间逃生、检修通道设置困难；此外，传统的模块式海上升压站有结构转换层，结构转换层上面放置各模块，结构转换层尺寸较大，采用大量的钢材，结构转换层的运输和吊装仍较为困难，建造成本也高。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种模块化海上升压站，其固定架的交叉设置可以加固桩基的稳定性，且下方用连接杆进行固定，使得桩基的稳定性进一步加强，使得桩基在遭受风浪的冲击时，能屹立不倒。钢筋混凝土墩台的设置使得桩基上端得以固定，不易脱滑。加强筋的设置不仅将桩基和风电塔筒在钢筋混凝土墩台内部连接，还增加了钢筋混凝土墩台的抗拉、抗压和抗扭力作用。工作楼单元中主设备模块、生产生活模块、低压设备室、中压设备室、应急供电模块、无功补偿设备室、水泵房、通信机房和继保室边缘均设置有一圈走道平台，且所述主设备模块、无功补偿设备室和水泵房的设置使得升压站可以完全实现高可靠性、自动控制、自动保护、自动消防的功能。相邻两模块的走道平台拼合形成 2~4m宽的通道，各模块可以向此通道开门，此通道可以用于逃生、检修用；因为模块吊装时可能的摇晃，分列式布置的模块，较传统的紧贴式布置的模块可以避免模块之间的碰撞；此通道也方便设置模块间的管道、线缆。模块间的走道平台相互连通后，围绕模块间形成一圈的通道，可以形成完整的逃生、检修通道系统，便于人员逃生及设备搬运。因为模块吊装时可能的摇晃，模块间的走道平台连接处设置 5~30cm 结构缝，避免模块安装时的相互碰撞，也避免运行期由于风、浪、地震作用引起的模块间碰撞。

技术方案：为了实现上述目的，本实用新型提供了一种模块化海上升压站，包括：底部支撑系统和海上升压系统；所述底部支撑系统包括墩台单元和桩基单元；所述海上升压系统位于墩台单元上方；所述墩台单元位于桩基单元上方；所述海上升压系统包括工作楼单元、防雷设备、吊装设备、爬梯、靠船构件和支撑筒；所述工作楼单元上方设置有防雷设备；所述防雷设备一侧设置有吊装设备；所述支撑筒的顶部固定在所述工作楼单元的中央位置；所述支撑筒侧壁上设置有爬梯和靠船构件；所述爬梯下端与靠船构件上端相连；所述爬梯上端与工作楼单元相连；所述靠船构件的下端距离海平面垂直距离约0.8~1.2m。

本实用新型中所述的防雷设备通过在升压站顶端安装一根接闪器，用符合规格导线与埋在水下的泄流网连接起来，以用来保护升压站免受雷击的侵害。吊装设备可以使升压站在检修或维修过程中利用各种吊装机具将设备、工件、器具、材料等吊起，使得维修过程更为高效方便地进行。

本实用新型中所述的工作楼单元包括主设备模块、生产生活模块、低压设备室、中压设备室、应急供电模块、无功补偿设备室、水泵房、通信机房和继保室；所述主设备模块位于生产生活模块的下方；所述低压设备室位于生产生活模块的上方；所述应急供电模块位于生产生活模块的一侧，所述中压设备室位于应急供电模块的上方；所述无功补偿设备室位于应急供电模块的下方；所述应急供电模块远离生产生活模块的一侧设置有通信机房；所述通信机房下方设置有水泵房；所述通信机房上方设置有继保室。

本实用新型中所述的水泵房将海水中抽取的水净化，将水送入配水管网送至休息室，为适应送水量一日之间变化较大的情况，设有不同性能的水泵，水泵数量的多少可根据实际需要进行调节。无功补偿设备室的设置可以补偿无功功率，增加电网中有功功率的比例常数，还能减少发、供电设备的设计容量，减少投资，降低线损。

本实用新型中所述的主设备模块包括主变压器室和高压六氟化硫设备室；所述主变压器室内设置有两台主变压器。

本实用新型中所述的变压器是电力机车牵引供电系统的核心设备, 也是保证牵引供电系统安全稳定运行的关键设备。高压六氟化硫设备是利用六氟化硫气体作为灭弧介质和绝缘介质的一种断路器。

本实用新型中所述的生产生活模块包括消防设备室、备品备件室和休息室。

本实用新型中所述的消防设备室的设置是由于升压站在升压过程中电导线一旦老化极易产生火花，酿成火灾，损失较大，消防设备室的设置便是消除这种隐患。

本实用新型中所述的低压设备室设置有35kV 开关柜、站用变和低压配电盘；所述中压设备室设置有一套 220kVGIS 和一台高压电抗器。所述应急供电模块包括柴油机室和柴油机油罐室。

本实用新型中所述的站用变是升压站自身用电的降压变电器。低压配电盘是供低压系列照明、动力开关箱柜的设备，用以降低输电电压，直接用于低压设备电器。

本实用新型中所述的主设备模块与应急供电模块之间设置有楼梯；所述生产生活模块和中压设备室之间设置有楼梯；所述低压设备室到楼顶设置有楼梯。

本实用新型中所述的楼梯的设置方便了升压站的后续检修和维护。

本实用新型中所述的主设备模块、生产生活模块、低压设备室、中压设备室、应急供电模块、无功补偿设备室、水泵房、通信机房和继保室边缘均设置有一圈走道平台，且所述主设备模块、无功补偿设备室和水泵房的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述生产生活模块、应急供电模块和通信机房的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述低压设备室、中压设备室和继保室的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述走道平台外均设有栏杆。

本实用新型中所述的走道平台的设置方便了升压站的后续检修和维护。

本实用新型中所述的相邻两模块的走道平台拼合形成 2~4m宽的通道；所述通道的两走道平台连接处设置 5~30cm 结构缝。

本实用新型中所述的相邻两模块的走道平台拼合形成 2~4m宽的通道，各模块可以向此通道开门，此通道可以用于逃生、检修用；因为模块吊装时可能的摇晃，分列式布置的模块，较传统的紧贴式布置的模块可以避免模块之间的碰撞；此通道也方便设置模块间的管道、线缆。模块间的走道平台相互连通后，围绕模块间形成一圈的通道，可以形成完整的逃生、检修通道系统，便于人员逃生及设备搬运。因为模块吊装时可能的摇晃，模块间的走道平台连接处设置 5~30cm 结构缝，避免模块安装时的相互碰撞，也避免运行期由于风、浪、地震作用引起的模块间碰撞。

本实用新型中所述的桩基单元包括桩基、固定架、连接杆、电缆管和现滩面线；所述固定架两端与桩基相连；所述连接杆位于固定架的下方；所述现滩面线位于连接杆的下方；所述电缆管位于其中一个桩基的远离固定架的一侧；所述电缆管内部设置有海底电缆线。

本实用新型中所述的桩基是指由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，桩基的设置不仅有提升海上风电站的海拔高度，还具有固定海上风电站位置的作用。众所周知，三角形是最稳固的形状之一，固定架的交叉设置可以加固桩基的稳定性，且下方用连接杆进行固定，使得桩基的稳定性进一步加强，使得桩基在遭受风浪的冲击时，能屹立不倒。

本实用新型中所述的墩台单元包括钢筋混凝土墩台和加强筋；所述钢筋混凝土墩台内部设置有加强筋；所述桩基上端嵌入钢筋混凝土墩台中；所述支撑筒下端嵌入钢筋混凝土墩台中。

本实用新型中所述的钢筋混凝土墩台的设置使得桩基上端得以固定，不易脱滑。加强筋的设置不仅将桩基和风电塔筒在钢筋混凝土墩台内部连接，还增加了钢筋混凝土墩台的抗拉、抗压和抗扭力作用。

上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：

1、固定架的交叉设置可以加固桩基的稳定性，且下方用连接杆进行固定，使得桩基的稳定性进一步加强，使得桩基在遭受风浪的冲击时，能屹立不倒。钢筋混凝土墩台的设置使得桩基上端得以固定，不易脱滑。加强筋的设置不仅将桩基和风电塔筒在钢筋混凝土墩台内部连接，还增加了钢筋混凝土墩台的抗拉、抗压和抗扭力作用。

2、工作楼单元中主设备模块、生产生活模块、低压设备室、中压设备室、应急供电模块、无功补偿设备室、水泵房、通信机房和继保室边缘均设置有一圈走道平台，且所述主设备模块、无功补偿设备室和水泵房的设置使得升压站可以完全实现高可靠性、自动控制、自动保护、自动消防的功能。

3、相邻两模块的走道平台拼合形成 2~4m宽的通道，各模块可以向此通道开门，此通道可以用于逃生、检修用；因为模块吊装时可能的摇晃，分列式布置的模块，较传统的紧贴式布置的模块可以避免模块之间的碰撞；此通道也方便设置模块间的管道、线缆。模块间的走道平台相互连通后，围绕模块间形成一圈的通道，可以形成完整的逃生、检修通道系统，便于人员逃生及设备搬运。因为模块吊装时可能的摇晃，模块间的走道平台连接处设置5~30cm 结构缝，避免模块安装时的相互碰撞，也避免运行期由于风、浪、地震作用引起的模块间碰撞。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种模块化海上升压站的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述的工作楼单元的整体结构示意图；

图中：海上升压系统-1、工作楼单元-11、主设备模块-111、生产生活模块-112、低压设备室-113、中压设备室-114、应急供电模块-115、无功补偿设备室-116、水泵房-117、通信机房-118、继保室-119、防雷设备-12、吊装设备-13、爬梯-14、靠船构件-15、支撑筒-16、墩台单元-2、钢筋混凝土墩台-21、加强筋-22、桩基单元-3、桩基-31、固定架-32、连接杆-33、电缆管-34、现滩面线-35。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

实施例1

如图1所示的一种模块化海上升压站，包括：底部支撑系统和海上升压系统1；所述底部支撑系统包括墩台单元2和桩基单元3；所述海上升压系统1位于墩台单元2上方；所述墩台单元2位于桩基单元3上方；所述海上升压系统1包括工作楼单元11、防雷设备12、吊装设备13、爬梯14、靠船构件15和支撑筒16；所述工作楼单元11上方设置有防雷设备12；所述防雷设备12一侧设置有吊装设备13；所述支撑筒16的顶部固定在所述工作楼单元11的中央位置；所述支撑筒16侧壁上设置有爬梯14和靠船构件15；所述爬梯14下端与靠船构件15上端相连；所述爬梯14上端与工作楼单元11相连；所述靠船构件15的下端距离海平面垂直距离约0.8~1.2m。

另有，如图2所示，所述工作楼单元11包括主设备模块111、生产生活模块112、低压设备室113、中压设备室114、应急供电模块115、无功补偿设备室116、水泵房117、通信机房118和继保室119；所述主设备模块111位于生产生活模块112的下方；所述低压设备室113位于生产生活模块112的上方；所述应急供电模块115位于生产生活模块112的一侧，所述中压设备室114位于应急供电模块115的上方；所述无功补偿设备室116位于应急供电模块115的下方；所述应急供电模块115远离生产生活模块112的一侧设置有通信机房118；所述通信机房118下方设置有水泵房117；所述通信机房118上方设置有继保室119。

此外，所述主设备模块111包括主变压器室和高压六氟化硫设备室；所述主变压器室内设置有两台主变压器。

再有，所述生产生活模块112包括消防设备室、备品备件室和休息室。

进一步地，所述低压设备室113设置有35kV 开关柜、站用变和低压配电盘；所述中压设备室114设置有一套 220kVGIS 和一台高压电抗器。所述应急供电模块115包括柴油机室和柴油机油罐室。

除此之外，所述主设备模块111与应急供电模块115之间设置有楼梯；所述生产生活模块112和中压设备室114之间设置有楼梯；所述低压设备室113到楼顶设置有楼梯。

另，所述主设备模块111、生产生活模块112、低压设备室113、中压设备室114、应急供电模块115、无功补偿设备室116、水泵房117、通信机房118和继保室119边缘均设置有一圈走道平台，且所述主设备模块111、无功补偿设备室116和水泵房117的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述生产生活模块112、应急供电模块115和通信机房118的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述低压设备室113、中压设备室114和继保室119的走道平台距离海平面垂直高度齐平；所述走道平台外均设有栏杆。

再者，所述相邻两模块的走道平台拼合形成 2~4m宽的通道；所述通道的两走道平台连接处设置 5~30cm 结构缝。

更有，所述桩基单元3包括桩基31、固定架32、连接杆33、电缆管34和现滩面线35；所述固定架32两端与桩基31相连；所述连接杆33位于固定架32的下方；所述现滩面线35位于连接杆33的下方；所述电缆管34位于其中一个桩基31的远离固定架的一侧；所述电缆管34内部设置有海底电缆线341。

进一步地，所述墩台单元2包括钢筋混凝土墩台21和加强筋22；所述钢筋混凝土墩台21内部设置有加强筋22；所述桩基31上端嵌入钢筋混凝土墩台21中；所述支撑筒16下端嵌入钢筋混凝土墩台21中。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

一种模块化海上升压站论文和设计

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