淺析風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝質(zhì)量控制

中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院有限公司 萬星一舟

1 引言

能源是穩(wěn)定經(jīng)濟發(fā)展與社會長治久安的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源安全事關(guān)國家安全大局。習近平總書記多次強調(diào)，我國要實現(xiàn)“2030年碳達峰，2060年碳中和”目標。大力開發(fā)風能等可再生的新型能源，既是滿足“30·60”雙碳目標要求的可行方案，也是確保我國能源供應(yīng)安全和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

近年來，我國風電場工程的建設(shè)突飛猛進。然而，隨著單個風電場工程規(guī)模的不斷增大，其升壓站工程質(zhì)量特別是電氣設(shè)備安裝質(zhì)量問題越來越突出。應(yīng)該看到，我國風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝在質(zhì)量控制方面受到的重視程度還不夠，相關(guān)工程管理人員和工程技術(shù)人員應(yīng)緊繃安全質(zhì)量這根弦，針對風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝工作的內(nèi)容和策略進行深入分析，為實現(xiàn)電氣設(shè)備安裝工作的專業(yè)化、精細化、優(yōu)質(zhì)化做好保障，為我國風電場工程的高質(zhì)量發(fā)展提供助力。

2 工程介紹

BLH 風電場落座于我國湖北某縣交界處的山地上，場址區(qū)海拔高度在1000～1300m。BLH 風電場工程裝機容量共90MW，通過5回集電線路連接至本工程升壓站。本工程采用110kV 電壓等級接入系統(tǒng)，升壓站110kV 配電裝置采用戶外GIS 形式，單母線接線；設(shè)置兩臺主變壓器，容量分別為50MW 及40MW；設(shè)置兩套無功補償裝置，其中一套為5Mvar電容器組及±6Mvar 動態(tài)無功補償裝置SVG，另一套為±12Mvar 動態(tài)無功補償裝置SVG；設(shè)置630kVA 站用接地變壓器一臺（其中站用變壓器容量為250kVA），500kVA 接地變壓器一臺。

3 風電場升壓站工程質(zhì)量控制的主要內(nèi)容

風電場升壓站工程質(zhì)量控制通常分為事前控制、事中控制、事后控制等方面的內(nèi)容。事前控制。主要包含施工質(zhì)量計劃的預控、施工準備狀態(tài)的預控、施工生產(chǎn)要素的預控。事前控制的重點是準確掌握施工準備情況，如設(shè)計交底和施工圖紙會審的完成情況，施工企業(yè)和人員的相關(guān)資質(zhì)情況，施工組織設(shè)計的編制與審核情況等。事中控制。主要包含施工技術(shù)的復核、施工計量的管理、施工質(zhì)量控制活動的開展、施工質(zhì)量的監(jiān)測、施工結(jié)果的檢驗、隱蔽工程的施工驗收等。事后控制。主要包含驗收過程中的質(zhì)量控制，針對分項、分部、單位工程驗收結(jié)果的嚴格復核、工程投入使用之前的最終驗收、竣工資料的保管等。驗收階段，對于各項報審文件、簽證、圖表等，要一一進行核對，做到不缺項漏項。

4 影響風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝質(zhì)量的主要因素

影響風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝質(zhì)量的因素較多。以BLH 風電場工程為例，一是環(huán)境因素的影響，BLH 風電場工程位于山地，地理位置相對偏僻，人員的流動和設(shè)備的運輸受到一定程度的制約；施工環(huán)境較為復雜，提高了施工難度，且冬季時氣溫較低，易出現(xiàn)大雪封山，部分施工工作難以開展。

二是人員因素的影響，BLH 風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝質(zhì)量，以及參與工程的各類人員，特別是工程管理人員和工程技術(shù)人員的素質(zhì)密切相關(guān)，不論是工程前期的計劃制定、圖紙設(shè)計，還是工程建設(shè)過程中的物資管理、施工機具操作均會對升壓站工程電氣設(shè)備安裝的質(zhì)量帶來直接影響；人員因素帶來的影響在一定程度上是可控的，必須加以重視，如對設(shè)計人員提交的圖紙應(yīng)嚴格審核，否則將導致電氣設(shè)備安裝工作缺少科學的依據(jù)，不僅影響電氣設(shè)備安裝的可靠性，還可能出現(xiàn)工程事故，嚴重影響整個工程的安全質(zhì)量。

三是設(shè)備機具因素的影響，一方面BLH 風電場升壓站工程的電氣設(shè)備種類較多，型號各有不同，且相互不具備可替代性，若在設(shè)備的采購工作中發(fā)生選型錯誤，或是運輸過程中發(fā)生設(shè)備的損壞，設(shè)備的安裝工作將無法進行；另一方面，安裝過程中需使用多種施工機具，若施工機具無法滿足工程需求，如型號不匹配、質(zhì)量不符合標準或是缺少保養(yǎng)維修等，均可能嚴重影響安裝工作的實施?？偟膩碚f，在風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝工作中，應(yīng)重視外部環(huán)境的檢測和改善、人員的配備和培訓，以及設(shè)備機具的采購和保養(yǎng)，盡可能使各個方面的影響因素處于可控范圍內(nèi)。

5 風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝質(zhì)量的控制策略

5.1 做好電氣設(shè)備安裝工作計劃

風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝工作的工程量較多且存在復雜性，因此在風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝開始前，必須制定詳細的工作計劃。一是要做好風險評估，充分考慮并排查電氣設(shè)備安裝過程中可能出現(xiàn)的風險，避免工程事故的發(fā)生，為電氣設(shè)備安裝工作的高效開展提供有利條件。

二是要做好設(shè)備材料統(tǒng)籌，組織專業(yè)素質(zhì)過硬且經(jīng)驗豐富的工程團隊查詢設(shè)計圖紙，梳理電氣設(shè)備安裝工作需要的各種設(shè)備材料，實現(xiàn)安裝人員、機械設(shè)備以及相關(guān)資源的科學配置；要派遣工程技術(shù)人員到風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝的場地進行現(xiàn)場踏勘，核實相關(guān)的設(shè)備材料是否滿足工程所需，如BLH 風電場所處海拔高度在1000m 以上，要核實設(shè)備是否能夠在現(xiàn)場的海拔高度下正常安裝并運行。

三是若條件允許，還應(yīng)利用信息技術(shù)，創(chuàng)建電氣設(shè)備安裝模型，通過相關(guān)軟件對安裝現(xiàn)場可能出現(xiàn)的情況進行模擬，預判電氣設(shè)備安裝中的難點，完善設(shè)計圖紙和施工組織設(shè)計中存在的不足，避免對電氣設(shè)備安裝質(zhì)量帶來的不良影響。在制定好完善的計劃以后，還要針對其中的各個過程進行深入推演，最大限度確保計劃的可行性[1]。

5.2 充分掌握地勘和氣象資料

掌握地勘和氣象資料，對風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝工作至關(guān)重要。如BLH 風電場工程的氣象資料中，若有某年的極低溫在-30℃以下，其110kV 配電裝置需采用戶內(nèi)GIS 形式。而實際上，BLH 風電場位于湖北，未出現(xiàn)極低溫在-30℃以下的情況，因此選用了戶外GIS 形式。戶內(nèi)GIS 的安裝方式與戶外GIS 安裝方式不同，若對風電場升壓站的地勘和氣象資料沒有充分掌握，電氣設(shè)備的選型乃至安裝方案，很可能出現(xiàn)原則性的錯誤。因此，應(yīng)嚴禁不做詳細地質(zhì)勘察、不收集準確的氣象資料就進行施工圖設(shè)計乃至設(shè)備安裝的做法，必須提前組織工程技術(shù)人員對地質(zhì)條件進行詳勘，并掌握準確的氣象資料，防止設(shè)計輸入資料與實際的施工環(huán)境不符，為電氣設(shè)備安裝工作打好基礎(chǔ)。

5.3 嚴把設(shè)備材料質(zhì)量關(guān)

電氣設(shè)備及安裝材料是影響風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝質(zhì)量最重要的因素之一?！扒蓩D難為無米之炊”，如果相關(guān)設(shè)備材料的質(zhì)量不過關(guān)，即使在前期已做好工作計劃，電氣設(shè)備安裝也難以進行。因此，工程管理人員和工程技術(shù)人員應(yīng)對涉及的各項設(shè)備材料進行嚴格把關(guān)，對設(shè)備材料的采購和保管要提高重視。

一是要加強供應(yīng)商管理，在設(shè)備材料采購工作中，應(yīng)嚴格審核供應(yīng)商的資信業(yè)績。如對BLH 風電場升壓站工程的主變壓器、110kV 配電裝置、高低壓開關(guān)柜、無功補償裝置、35kV 電力電纜等重要設(shè)備材料，應(yīng)在簽訂供貨合同前，安排專門人員前往意向供應(yīng)商的企業(yè)所在地，對其企業(yè)實力、企業(yè)資信、生產(chǎn)能力、類似工程業(yè)績等方面的情況進行考察。

二是要關(guān)注設(shè)備材料的生產(chǎn)和檢驗，必要時應(yīng)通過監(jiān)造等方式，對設(shè)備材料的生產(chǎn)全過程進行把控，在出廠試驗和到貨檢驗時，除要核實設(shè)備材料本身的型號、參數(shù)、指標等外，還要注意配套資料的收集和檢查[2]。

三是要妥善保管已到貨的設(shè)備材料，防止設(shè)備材料出現(xiàn)丟失或損耗；要嚴格落實分類儲存，對于一些特殊的設(shè)備材料，如蓄電池等危化品，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范建立專門的?；穫}庫進行保管。

5.4 及時完成施工機具檢定、維護和保養(yǎng)工作

風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝質(zhì)量與安裝工作中運用的施工機具關(guān)聯(lián)密切，如果使用的施工機具出現(xiàn)故障或者停機，不僅將延誤安裝工作的工期，還有可能導致電氣設(shè)備的錯位和損壞，甚至會對安裝人員的生命安全與身體健康帶來嚴重威脅。施工機具常在多個工程項目中反復使用，應(yīng)加強施工機具的管理，按期進行檢定。

此外，在每項設(shè)備的安裝工作開始前，還應(yīng)進行專門的施工機具檢定工作，保障施工機具能夠在安裝工作中順利運行。在順利完成電氣設(shè)備安裝工作后，不僅要對已安裝完成的電氣設(shè)備進行檢查，還要對施工機具進行維護，對易損耗的零部件及時保養(yǎng)或更換。施工機具使用周期普遍較長，在使用過程中如發(fā)現(xiàn)已不適用的，應(yīng)盡早完成更新與升級。對存放于倉庫之中的零部件也應(yīng)經(jīng)常進行檢定，按零部件的類別制定維護和保養(yǎng)計劃，提升施工機具對突發(fā)狀況的應(yīng)變能力。

5.5 提升工程管理人員和工程技術(shù)人員的綜合能力

在電氣設(shè)備安裝工作中，工程管理人員和工程技術(shù)人員發(fā)揮著舉足輕重的作用。在人員的選擇階段，應(yīng)重點關(guān)注人員的資質(zhì)、專業(yè)知識、工程經(jīng)驗等方面的情況，選派資質(zhì)齊全、熟練掌握專業(yè)知識、工程經(jīng)驗豐富的工程管理人員和工程技術(shù)人員共同開展安裝工作。在安裝工作實施前和實施的全過程中，要定期開展各種培訓。如定期組織電氣設(shè)備安裝人員參與電氣設(shè)備安裝知識的培訓和考核，除理論知識外，還要考核實操技能。將考核成績進行排序，對名次靠前的人員進行嘉獎，對考核成績不符合要求的，應(yīng)暫停其安裝工作資格，促使工程技術(shù)人員重視技能的提升。定期組織電氣設(shè)備的物資管理人員參與設(shè)備材料保管相關(guān)規(guī)程規(guī)范的培訓和考核，并按照培訓的內(nèi)容，要求物資管理人員對設(shè)備材料的保管情況進行自查后，再安排專門人員對設(shè)備材料的保管情況進行復核，如仍存在問題，應(yīng)按問題項的數(shù)量和嚴重性，扣除相關(guān)物資管理人員的薪酬，促使其牢固掌握不同種類設(shè)備材料的保管要求和保管方案，為電氣設(shè)備安裝工作提供良好的物資保障[3]。

5.6 重視主變壓器的安裝環(huán)境

主變壓器是風電場升壓站工程中最重要的電氣設(shè)備之一，在安裝階段，應(yīng)根據(jù)風電場所處的不同環(huán)境來制定主變壓器的安裝計劃。BLH 風電場工程屬于山地風電工程，在主變壓器運輸至工程現(xiàn)場前，應(yīng)制定科學合理的大件運輸方案；運輸至工程現(xiàn)場指定地點后，通過就位、安裝、調(diào)試、驗收試驗之后，變壓器方可具備投入使用條件。

海上風電工程與其他工程有所不同的是，主變壓器需要從廠家運輸?shù)胶Ｉ掀脚_制造基地，在該基地中進行主變壓器的調(diào)試、交接和驗收試驗后，運往海上平臺進行吊裝。海上風電升壓站工程的主變壓器設(shè)備安裝調(diào)試有以下特點：一是主變壓器安裝、調(diào)試、交接驗收試驗工作都需要在岸邊的平臺制造基地完成，會長時間停留在平臺制造基地；因此，需注意主變壓器與平臺中其他機械設(shè)備的交叉作業(yè)情況。二是主變壓器的安裝地點可能位于臨海高鹽霧地區(qū)，需充分考慮主變壓器的防腐防銹問題，如主變壓器本體與附件需充分結(jié)合高鹽霧地區(qū)涂漆標準要求，保證重點部位具備防腐蝕性，安裝就位時要防止主變壓器箱底油漆的損壞等。

5.7 主變壓器安裝過程控制的關(guān)鍵點

在主變壓器到達風電場升壓站的交貨地點后，應(yīng)首先進行以下幾點工作：一是外觀檢查，要檢查主變壓器器身和附件的完整性，觀察主變壓器特別是其硅鋼片、冷卻裝置等有無外部損壞。二是密封性檢查，尤其是主變壓器油箱的密封性，避免注入變壓器油后發(fā)生泄漏。三是沖擊數(shù)據(jù)檢查，要參考安裝沖擊記錄儀的數(shù)據(jù)，對主變壓器運輸與裝卸等各個方面的情況，進行詳細的記錄[4]。

在主變壓器的安裝調(diào)試工作中，應(yīng)著重核實如下幾方面：一是主變壓器調(diào)壓切換裝置在吊出檢查、調(diào)整時，若暴露在空氣中，環(huán)境溫度應(yīng)高于0℃。調(diào)壓切換裝置的露空時間應(yīng)進行嚴格控制，調(diào)壓切換裝置露空時間見表1。

表1 調(diào)壓切換裝置露空時間

二是在附件的安裝工作中，須提高操作的精密度，避免密封墊發(fā)生扭曲與變形等現(xiàn)象，密封墊和法蘭的尺寸要保持高度配合。要嚴格按照廠家的說明進行密封試驗工作，同時在儲油柜中，要避免膠囊出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。

三是在風電工程的環(huán)保檢查環(huán)節(jié)中，變壓器油的泄漏屬于對環(huán)境有不利影響的因素之一，在主變壓器基礎(chǔ)的施工圖設(shè)計階段，設(shè)計人員要根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范設(shè)置主變壓器的事故油池。當主變壓器正常安裝調(diào)試時，應(yīng)保持事故油池處于無油狀態(tài)。在變壓器油運輸?shù)浆F(xiàn)場之后，工程技術(shù)人員應(yīng)對變壓器油妥善保管，通常會將其嚴格密封于專門的油罐當中，并在設(shè)備材料保管倉庫當中，對油罐進行標識，設(shè)置專門位置存放油罐，便于變壓器油的快速查找和使用。

四是在變壓器的高壓、局放等試驗中，應(yīng)注意試驗人員的安全，全面做好人員防護措施，所有人員均應(yīng)處于該電壓等級的安全距離之外。試驗過程中，可能產(chǎn)生較大的噪音，試驗人員應(yīng)配備耳塞等防護工具以防止聽力受損。為保證試驗結(jié)果的準確性，應(yīng)仔細讀取試驗數(shù)據(jù)，并通過多組試驗對數(shù)據(jù)的準確性進行對比和驗證。試驗結(jié)果要真實記錄，發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果與主變壓器廠家承諾的參數(shù)有偏差的，應(yīng)立即請廠家派專門人員進行復核。

6 結(jié)語

風電場升壓站工程具有工期短、進度快的特點。在風電場升壓站工程電氣設(shè)備安裝工作具體實施前，必須制定科學合理的工作計劃，掌握準確地勘和氣象資料，組織專業(yè)的技術(shù)力量，做好相關(guān)設(shè)備和施工機具的配備；在安裝工作中，應(yīng)關(guān)注工程環(huán)境帶來的影響，把控重要設(shè)備安裝的關(guān)鍵性步驟，通過信息化技術(shù)記錄現(xiàn)場的工作情況，在安裝工作進行的同時要對工作質(zhì)量進行分析評判，及時糾偏。在今后的風電場升壓站工程建設(shè)中，應(yīng)進一步提高對電氣設(shè)備安裝工作的重視，運用多種手段，為風電場工程的順利實施提供有力保障，為我國新能源電力工程的高質(zhì)量發(fā)展保駕護航。