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目前海上升压站站用电设计依据 《风电场工程110 kV~220 kV海上升压变电站设计规范》(NB/T 31115—2017)[5]及《海上风力发电场设计标准》(GB/T 51308—2019)[18],以上规范中“海上升压变电站内的通信电源、监控电源、事故照明、事故通风、消防火灾系统、逃生设备和导航设备为应急负荷;设备操作电源为重要负荷;除应急负荷和重要负荷外的其它负荷为常规负荷。海上升压变电站工作电源应满足应急负荷、重要负荷和常规负荷的供电需求,应急电源应满足应急负荷和重要负荷的供电需求。”2019年中国船级社颁布了指导性文件《海上升压站平台指南》(2019年7月1日后执行)中第4.6站用电章节也未将空调系统列为应急负荷,但是在6.4.7空调及通风系统章节中,增加了重要处所通风系统的应急电源供电需求“平台上重要处所的通风空调系统的电源应满足应急电源的供电要求,如应急开关室、中央控制室、蓄电池室、消防泵房、七氟丙烷间/二氧化碳间。所有暖通空调控制盘的电源亦应满足应急电源的供电要求。”该指导文件非强制性要求,且在广东部分海上风电项目施工完成之后才开始实施。Offshore substations(DNV-ST-0145)5.5节辅助能源系统中也未将重要设备间暖通空调作为应急负荷。
依据目前国内现行规范设计广东某海上风电场海上升压站,其空调系统尚未设计成重要负荷及应急负荷。该海上升压站于2020年11月11日停电,直至11月16日才具备窗口期出海登上升压站,在此期间未停二次设备供电。运维人员到达升压站后发现,继保室墙壁温度高达44.3 ℃,设备柜内温度超过63 ℃,设备过热老化可闻焦糊味较重,部分通信设备、保护监控后台电脑因高温死机,雾笛系统后备电源电池全部鼓包。休息仓冰箱掉电,冰箱储存的食物腐烂。经初步分析认为继保室空调取电于PC段,全站停电后,继保室空调掉电停机,无法制冷;柴油发电机启动,继保室各种保护、通讯等设备正常运行,特别是UPS电源、直流系统等设备热量无法排出。由于海上升压站为“无人值守”变电站,220 kV系统停电期间,继保室高温问题将影响保护装置设备使用寿命,并有火灾风险。休息仓电源也是取电于PC段,停电检修时无法制冷。
实际运行过程中由于计划或非计划停电时海况不好,确实会出现升压站停电而人员无法及时登上海上升压站的状态,此时控制室内重要控制设备不停电,设备和房间存在温度过高的情况,将控制室、应急开关室和蓄电池室暖通空调作为应急负荷,接到应急母线上可较好地解决此问题。将休息室内插座回路接到应急电源母线,以便于运行人员确定何时手动向休息室内的空调和冰箱供电。为此建议在《风电场工程110 kV~220 kV海上升压变电站设计规范》(NB/T 31115—2017)中将升压站二次设备间通风空调设备设为应急负荷。
同时在应急柴油发电机选型采购时,不仅考虑正式电源失去后,应急柴油发电机供电带应急负荷,也要考虑海陆联调和倒送电期间需求,选用能够满足要求的应急柴油发电机,适当增加供货合同中供应商负责的维护保养次数。
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广东某海风项目海上升压站暖通室外机(#1主变的#1和#2空调室外机)通风口离电缆太近,通风口距上部220 kV电缆桥架小于30 cm,暖通空调启动时桥架温度最高时超过60 ℃。220 kV电缆厂家根据环境温度60 ℃进行复核,电缆载流量为735 A,小于载流量要求862 A,不满足要求。
对于暖通室外机排风口与电缆桥架的距离,国内尚无规范明确规定,在GB 50217电缆设计规范里对热力管道与电力电缆之间的距离有要求,见表1,明敷的电缆不宜平行敷设在热力管道的上部,电缆与管道之间无隔板防护时的允许距离,热力管道与电力电缆平行时,距离要求不小于1 000 mm,暖通设备的排风口热量排放更集中,距离不应比此标准小。在海上升压站的设计中要求暖通设备的排风口应避开电缆桥架,确实不能避开的,排风口距桥架的距离不应小于1 500 mm,可留有空间对排风口进行导流。
表 1 电缆与管道之间无隔板防护时允许距离
Table 1. Allowable distance between cable and pipeline without partition protection
mm 电缆与管道之间走向 电力电缆 控制和信号电缆 热力管道 平行 1 000 500 交叉 500 250 其他管道 平行 150 100 -
根据《海上升压站平台指南》11.3.1~11.3.2规定[6]:生活污水未经处理不得排放入海。如升压站平台所在海域禁止排放生活污水,则生活污水需外运。生活污水的排放应满足国家和地方规定的排放标准。生活污水的排放应进行定量。
广东某海上升压站卫生间原为直排功能且为固定式,根据指南规定要求需增加污水处理装置。主要设计优化内容如下:需要修改卫生间型式并增加污水处理装置和房间,在一层甲板下增加操作平台,对原整体式采购的卫生间模块修改技术要求,由移动式改为固定式,根据固定式卫生间用电设备及污水处理设备的负荷情况增加相应电源及控制回路,并在操作平台上增加照明灯具,增加污水处理设备的采购要求,根据具体情况增加相应的通风及消防设备。设备方面增加污水处理装置、除臭装置、固定式卫生间、动力箱、控制箱、钢材、辅材、盐雾过滤器等。
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海上风电海洋环评对柴油发电机提出环保要求,环评要求如下:备用柴油发电机采取水喷淋处理措施后由专门的烟气管道引至楼顶高空排放,排放的尾气可符合广东省地方标准《大气污染物排放限值》(DB 44/27-2001)[19]二级标准(第2时段)限值(见表2)。达到以下排放标准需增加颗粒补集器。在海上升压站初设方案审查中,应关注国家标准和环评报告中对环保的要求,将相关要求落实到设计方案和采购技术规范书中。
表 2 广东省地方标准《大气污染物排放限值》(DB 44/27—2001)摘录
Table 2. Excerpt from Guangdong local standard Emission limits of air pollutants (DB 44/27—2001)
mg/m3 标准 SO2 NOX 颗粒物 第2时段二级标准 500 120 120
Research on Design Optimization of Offshore Booster Stations
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摘要:
目的 近年来我国投运了大量的海上升压站,积累了丰富的海上升压站建造和运行经验,综合这些经验发现当前海上升压站的设计存在运行模式分析较为简单、重要设备间空调电源为一般负荷、海上升压站“无人值守”设计理念并不符合实际,在环保要求方面考虑不周全等问题,海上升压站设计仍有新的优化空间。 方法 主要分析了近年若干海上风电场在建造和运行阶段出现的经验反馈,对比分析国内外主要海上升压站设计规范。 结果 对海上升压站的运行模式分析、重要设备间暖通空调负荷分级、海上升压站人员值守形式和环保要求方面提出了设计优化建议。 结论 海上升压站的设计优化建议可为后续新的海上升压站设计提供参考。 Abstract:Introduction In recent years, China has put into operation a large number of offshore booster stations and accumulated rich experience in the construction and operation of offshore booster stations. Based on these experiences, it is found that the current design of offshore booster stations has certain problems, such as relatively simple analysis of operation mode, general load of air conditioning power supply in important equipment rooms, the "unattended" design concept of offshore booster stations does not conform to reality, and inadequate consideration of environmental protection requirements. The design of offshore booster station still has new optimization space. Method The experience feedback of several offshore wind farms in the construction and operation stage in recent years were analyzed and the relevant of standards at home and abroad was studied. Result Design optimization suggestions are put forward for the operation mode, HVAC load classification of important equipment rooms, personnel duty form of offshore booster station. Conclusion The design optimization suggestions of offshore booster station summarized in this paper can be used as a reference for subsequent design of new offshore booster station. -
表 1 电缆与管道之间无隔板防护时允许距离
Tab. 1. Allowable distance between cable and pipeline without partition protection
mm 电缆与管道之间走向 电力电缆 控制和信号电缆 热力管道 平行 1 000 500 交叉 500 250 其他管道 平行 150 100 表 2 广东省地方标准《大气污染物排放限值》(DB 44/27—2001)摘录
Tab. 2. Excerpt from Guangdong local standard Emission limits of air pollutants (DB 44/27—2001)
mg/m3 标准 SO2 NOX 颗粒物 第2时段二级标准 500 120 120 -
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