海上升压站常规设计方案潜在风险分析

海上升压站常规设计方案潜在风险分析

刘锋

刘锋

广东粤电阳江海上风电有限公司阳江529500

摘要：本文对目前国内海上升压站常用的规设计方案进行了风险分析

关键词：海上升压站设计方案风险分析

PotentialRiskAnalyzeforOffshoreSubstation

LIUFeng

（GuangdongYudeanYangjiangOffshoreWindPowerGenerationCO.，LTDYangjiang529500）

Abstract：Thispapersuppliesthepotentialriskanalysesfortheoffshoresubstationdomesticconventionaldesignscheme.

Keywords：Offshoresubstation；designscheme；Riskanalyze.

1.前言

目前国内海上风电上处于大开发阶段，而海上升压站作为海上风场对外输电的核心设施，其安全性、可靠性直接影响着风电场的正常运行和海洋的环境保护。本文就目前国内海上升压站常规设计方案存在的风险进行了深入分析。

2.国内海上变电站常规设计方案介绍及风险分析

2.1常规设计方案介绍及风险分析

2.1.1常规设计方案概述

海上升压站是电气设备、机械设备集成布置，主要有主变压器、应急柴油发电机组、消防设备及通风等设备，按照无人值守设计的海上设施。因国内尚处于海上风电的起步阶段，设计经验、规范和标准相对缺乏，在借鉴海洋工程规范和标准上又有所欠缺，为海上升压站的常规设计方案埋下了较大的安全隐患和风险。

2.1.2常规设计方案介绍及风险分析

2.1.2.1主变压器散热器防污设计

2.1.2.1.1常规设计方案介绍

主变压器由室内本体和户外散热器两部分组成，本体冷却油通过户外散热器进行冷却，风—油冷却方式为目前主变压器的主要冷却形式。散热器的材质通常采用碳钢材质，热浸锌的防腐处理方式。为保证散热器的冷却效果，常规设计方案是将散热器布置在室外，同时考虑到散热器热量会向顶部扩散，顶部结构采用了镂空设计。为防止散热器在检修或发生事故时产生油料泄漏，其下方设计围栏措施，并将围栏内部的液体直接泄放到事故油罐，见图1.。

图1.主变压器布置（俯视图）及事故油池及泄放系统

2.1.2.2应急柴油发电机组系统透气设计

2.1.2.2.1常规设计方案介绍

海上风场失电或台风天气失电会影响风场及附近航行船舶的安全，目前国内海上升压站均配置应急柴油发电机作为应急电源向海上升压站或海上风场供电，其中柴油机为湿式油底壳。应急柴油发电机配置的机械系统中的透气系统中有柴油柜透气和柴油机曲轴箱透气。目前国内海上升压站设计方案大都采用的是本地透气方案，即透气到应急柴油发电机室内，且为保护发电机室内部设备，房间长期处于较为封闭状态，缺少空气流动，见图2.。

图2.应急柴油发电机相关系统

2.1.2.2.2风险分析

应急柴油发电机柴油柜、柴油机曲轴箱采用本地透气的设计方案，虽减少了顶部结构开孔，减少了施工工作量，降低了盐雾及水汽的污染，却为封闭的应急柴油发电机室埋下了安全隐患。液体具有在任何温度下挥发的特性，油柜柴油、曲轴箱滑油常温下都会通过透气管向封闭空间挥发油气，形成油气积聚。依据GB17411-2015、GB252-2011规定，0号柴油的闪点不低于55℃，目前常用柴油闪点在65℃，封闭空间一旦有火花产生或热量积聚到一定程度，会发生火灾甚至爆炸。同时柴油机曲轴箱透气不当，会导致曲轴箱油雾浓度急剧升高，“在高温热源达到850℃以上时将被点燃并迅速燃烧，使曲轴箱内的温度和压力急剧升高乃至爆炸”。［2］曲轴箱透气不良，引发的柴油机爆炸在船舶和海上设施领域已出现多次，故常规的设计方案并未考虑此种风险。

2.1.2.3散热器消防方式设计

2.1.2.3．1常规设计方案介绍

国内海上升压站变压器散热器消防方案的设计因考虑到成本、节省空间多采用细水雾系统，见图3.。

图3.变压器散热器水雾灭火

2.1.2.3．2风险分析

“开式系统采用局部应用方式时，保护对象周围的气流速度不宜大于3m/s。必要时，应采取挡风措施”［3］。目前国内海上风机的设计切入风速均在3m/s以上，风场年平均风速大都在7m/s以上，海上风切变指数较小，其位于散热器高度的风速低于3m/s的几率极少，其灭火效果难以保障，存在一定风险。上述设计方案又与国家规范和国际海事组织相关规范在一定程度上存在冲突，增大了灭火失效的风险。

参考文献：

［1］国家海洋环境监测中心.海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值，中国标准出版社，2008；

［2］冯伟.船舶主机曲轴箱爆炸原因分析及防御措施.大连海事大学，2013

［3］公安部天津消防研究所.细水雾灭火系统技术规范.中国计划出版社，2011