500kV變電站綜自改造工程施工探討

劉東華

摘 要：500kV任莊變220kV改造工程中220kV部分為一個半斷路器接線，一次、二次設備（含監控）同時進行改造，在國內尚屬首例。文章介紹在確保電網安全穩定運行的前提下，如何在500千伏樞紐變電所同時進行電氣一、二次改造施工。并結合工程的特點、難點，從施工方案策劃、工程技術方面進行探討與總結，以期對以后類似工程有所借鑒。

關鍵詞：綜自改造；一個半斷路器；方案；技術

1 工程概況

220kV部分包括綜自改造、刀閘更換、CT更換、取消220kV線刀及所有短引線保護、新增秦任雙線6支避雷器、220kV接地網改造、CVT噴涂RTV、更換2023和2021斷路器保護、新增一面保護管理機屏、更換220kV故障錄波器兩臺、GPS擴容、新增直流分屏4面。

本工程為保護更換、設備改造工程，涉及一次設備的安裝、改造，施工過程中涉及老設備拆除、電流、電壓回路搭接及電流回路試驗后的短接退出，施工風險較大，項目部在施工前要根據甲方安排的具體停電計劃認真編寫施工方案，根據現場實際情況合理安排本次改擴建工作。本次改擴建牽扯到一、二次拆除和搭接的較零散，項目部在施工前編寫詳細的拆除和搭接方案，并做好拆除后和搭接前的安措。

2 工程特點與難點分析

2.1 施工難度大，安全風險高

220kV配電裝置接線方式為3/2接線方式，這種接線方式在220kV配電裝置里很少見，每串包括3臺斷路器、3組電流互感器、8臺隔離開關，第一串是線路變壓器串，2號主變間隔在第一串側向出線，第二串是線路變壓器串，1號主變出線方向與線路相同，經站外中轉塔繞回變電站接入主變，第三、四串為半串，目前為備用線，第五串為完整線路串。第六串為線路同方向出線，出線方向均在東側。基本上每串都不同，這就需要針對每一串制定施工方案，確定拆除、安裝、試驗施工順序。串間距離較近，刀閘、CT更換時吊車等機械設備無法順序通行，針對具體間隔編寫分串方案，測量、分析吊車行進及工作過程中與帶電設備的距離，確定吊車行進路線和站位，分析施工危險源，最大程序的進行預控風險。

2.2 工期緊、停電計劃復雜

本工程從2011年2月開始施工至全部竣工只有5個月時間，2011年1月開始編制初步的施工計劃，幾經討論，于2011年1月底步定稿。

2.3 二次回路過渡狀態多

本工程同時進行一次、二次設備的改造，在改造過程中需要做好母線刀閘與串間設備的閉鎖安措，做好檢同期合閘安措。上述大量的過渡狀態會形成數量龐大的過渡二次回路，需出具大量過渡圖紙，敷設大量的過渡控制電纜及其相關的二次接線、保護調試等工作。而這些工作的完成，無論是設計單位、施工調試單位均需事先仔細考慮。

2.4 停電計劃變動多

本工程施工過程中，系統和現場條件都對停電計劃造成了限制。停電不可能完全按原先制定的施工計劃進行，這就造成停電安排多次變動，對工程實施造成困難。

2.5 投運次數多

本工程前后投運共6次之多，母線前后停電20次。

2.6 工程經過多次擴建和技改，圖紙與實物不符現象較多

工程施工過程中，常常發生施工圖與現場實際情況不符，甚至出現圖紙在前期技改人員腦子里的情況。造成這種情況的最主要原因是設計單位所掌握的資料錯誤，前期技改圖紙缺失，這就給本次施工造成了困難，現場設計變更較多，有的變更甚至在停電投運前1天才出具，孕育了風險。

2.7 電氣二次圖紙分期出版

受工期限制，電氣二次施工圖不能在工程開工前全部完成，而是采用了按施工進度計劃陸續出版的方式。同時，因訂貨周期，設計提前預提了部分控制電纜訂貨數量，這部分的電纜數量和具體施工圖清冊數量有出入，這需要統計已訂貨和應訂貨控制電纜的差量，再加上現場臨時改動較多，造成控制電纜數量統計工作量繁重，對現場施工進度造成了一定影響。

3 整體施工改造方案

3.1 母線施工改造方案

2012年2月10日～2012年2月18日，219刀閘停電更換。本次停電期間主要工作內容有：

（1）按拆除計劃表拆除220kV I母壓端子箱內的所有電纜（動力電纜做好安措，保留），端子箱拆除，更換為XJ-1型端子箱；告知運行單位，由于母線設備端子箱更換，在本期整個更換期間，斷路器無法檢同期合閘，閉鎖回路改至測控屏上，原程序控制屏與正母有關的閉鎖將無法使用，必須解鎖操作。

（2）電纜敷設：電纜路徑較長（500米），拐點多，施工人員復雜，工作前做好安全措施。電纜敷設可分兩段敷設。

（3）屏柜組立：屏柜安裝于原220kV繼保室，內部有運行屏，按運行要求使用伸縮式圍欄和紅布做好安措。施工地面為靜電地板，施工前應確認下部墊實，不讓屏傾倒。

（4）二次接線：新增屏柜正常接線，和老直流等運行設備的搭接工作按搭接表進行，原則上由檢修負責。

（5）二次傳動、保護調試：重點做好防止直流接地措施，投入空開前應搖絕緣。

（6）拆除219刀閘LGJ-1400/120連接線6根，拆除后不再使用（由于連接線拆除以后副母線北側無接地，向運行單位借用接地線一付做臨時接地，施工完成后拆除）。

（7）從第六串副母線下開進16T吊車，停于219刀閘北側，進行刀閘和支柱絕緣子的拆除、更換工作，吊車工作中應有專人監護，吊車撥桿頭最高不能超過副母線高度。

（8）新刀閘（注意刀閘中心線不在支架中心線上）、支柱絕緣子吊裝、設備連接線安裝、刀閘調試，刀閘直阻測量。

（9）接地網部分按會議紀要要求，由于要保證吊車行進路線，因此暫時不全面施工，只做焊接接地鼻子和帶接地電磁鎖的接地引下工作。原接地網不破壞，上半面按停電計劃做第1串、第2串、第3串、第4串、正母設備、副母設備更換，6-8月間無停電施工內容，利用這段時間做第1串、第2串、第3串、第4串、正母設備、副母設備接地網改造工作。剩余工作可以和下半年第5串和第6串停電計劃結合進行。

（10）2月16日做好內部三級驗收，2月17日交甲方驗收，由于停電時間較短，甲方應做好隨工驗收準備。

3.2 第1、2、5、6串施工改造方案，以第二串為例

（1）按拆除計劃表拆除220kV第二串3個端子箱內的所有電纜（動力電纜做好安措，保留），端子箱拆除，更換為XJ-1型端子箱；告知運行單位，在母線輪停過程中涉及線刀拆除，因此停電期間串間閉鎖失效，需要解鎖操作，由于2月份母線設備端子箱已經更換，在本期整個更換期間，斷路器無法檢同期合閘，閉鎖回路改至測控屏上，原程序控制屏與正母有關的閉鎖將無法使用，必須解鎖操作。

（2）電纜敷設：電纜路徑較長500米，拐點多，施工人員復雜，工作前交行好安全措施。電纜敷設可分兩段敷設。

（3）屏柜組立：屏柜安裝于原220kV繼保室，內部有運行屏，按運行要求使用伸縮式圍欄和紅布做好安措。施工地面為靜電地板，施工前應確認下部墊實，不讓屏傾倒。

（4）二次接線：新增屏柜正常接線，和老直流等運行設備的搭接工作按搭接表進行，原則上由檢修負責。

（5）二次傳動、保護調試：重點做好防止直流接地措施，投入空開前應搖絕緣。

（6）利用I母線停電2天，拆除20211刀閘，更換20212刀閘，如果時間來不及可以先不調整，但必須要吊裝完成。刀閘拆除后線路無接地，向運行單位借一付接地線做臨時接地。

（7）利用II母線停電2天，拆除20232刀閘，更換20231刀閘，如果時間來不及可以先不調整，但必須要吊裝完成。刀閘拆除后線路無接地，向運行單位借一付接地線做臨時接地。

（8）與I母、II母刀閘連接線拆除后，可進行串內設備吊裝，可用16T和8T吊車結合起來同時施工，施工過程中兩鄰第一串帶電，I母線、II母線帶電，工作中吊車加強監護，嚴格控制帶電距離。

（9）新刀閘（注意刀閘中心線不在支架中心線上）、支柱絕緣子吊裝、設備連接線安裝、刀閘調試，刀閘直阻測量。

（10）新CT安裝，安裝時注意P1指向應與原CT相同，CT試驗。

（11）接地網部分按會議紀要要求，由于要保證吊車行進路線，因此暫時不全面施工，只做焊接接地鼻子和帶接地電磁鎖的接地引下工作。原接地網不破壞，上半面按停電計劃做第1串、第2串、第3串、第4串、正母設備、副母設備更換，6-8月間無停電施工內容，利用這段時間做第1串、第2串、第3串、第4串、正母設備、副母設備接地網改造工作。剩余工作可以和下半年第5串和第6串停電計劃結合進行。但涉及新增避雷器等設備的接地必須完善。

（12）4月27日做好內部三級驗收，4月28日交甲方驗收，4月30日至5日1日I母線停電，恢復20211刀閘至I母聯接線，母差接入，5月3日至5日3日II母線停電，恢復20232刀閘至II母聯接線，母差接入，由于停電時間較短，雨季即將到來，影響施工進度，甲方應做好隨工驗收準備。

4 施工方案關鍵點的分析

4.1 母線設備間隔改造方案關鍵點分析

母線接地刀閘與串內母線刀閘的閉鎖是通過老程序控制屏實現，母線間隔改造過程中，母線設備接地刀閘與串內母線刀閘的閉鎖失效，操作過程中需要解鎖操作，操作過程中需要加強監護。原其他串設備操作過程同期操作失效，做好與其他串間串連電壓線的安措。

現場需要搭設1.7米高硬質圍欄，吊車通道應從第六串副母下面圍過來。

電纜蓋板大部分為水泥直接澆筑，嚴禁將吊車腿撐在電纜溝蓋板上。

220kV I母線停電，II母線單母線運行，運行方式較薄弱，嚴禁車輛從II母線下方進出，防止車量誤碰II母線造成失電。

二次回路上工作，投入交直流空開等，應先量有無接地、及短路，防止直流接地。

應在相臨帶電設備：20511刀閘、20611刀閘、2051開關、2061開關構架上掛禁止攀登、高壓危險標示牌。

4.2 第1、2、5、6串改造方案關鍵點分析，以第二串為例

第1、2、5、6串采用整串停電改造的方式，只需每次輪停Ⅰ、Ⅱ母線進行相應的電氣一、二次隔離后便可進行串內的改造施工，驗收合格后再次申請輪停Ⅰ、Ⅱ母線進行相關電氣一、二次接入工作后即具備整串投運條件。

第二串相鄰設備均帶電，無串間道路，因此吊車需要開進串內，根據現場情況，設計好停靠點，過電纜溝需要做過橋板。

第二串還涉及到2013開關保護更換，并拆除短引線保護，為保證施工的準確性，短引線保護應請廠家現場拆除，并做好拆除后的圖紙。交給運行單位。

5 施工方案及施工管理的探討總結

（1）本工程涉及到大量在運行二次設備上的工作，我公司與徐州供電公司嚴格執行江蘇省電力公司有關規定，由生產運行單位填寫工作票并做該票的工作負責人，施工人員作為工作班成員，雙方按照規定對各自工作內容負全面責任。實踐證明，這種模式站在了維護電網安全運行的高度，摒棄了本位主義的思想，從制度上保證了在運行二次設備上工作的安全性，取得了很好的效果。以本次江都變工程為例，常常發生施工圖與現場實際情況不符，甚至出現圖紙在前期技改人員腦子里的情況，若直接由施工單位持票單獨在運行二次設備上工作，施工人員因不清楚該設備內部前期變動情況，貿然工作極易導致事故的發生。

（2）設計單位與施工單位密切配合為工程施工提供了方便。本工程設計上充分考慮到現場施工特點與難點，存在如下創新點可供借鑒：

原閉鎖回路通過老程序控制屏實現，五防不直觀，不利于檢修，而本次停電方式為串輪停改造，每串逐一接入監控閉鎖，母線隔離開關逐次增加間隔閉鎖邏輯，利用停母線過程中進行驗證。

220kV設備區端子箱之間的互聯電力電纜為截面6平方的電纜（包括從400V站用電柜來的電力電纜），考慮改造后端子箱、機構箱的加熱、照明及除濕、壓降等因素，6平方毫米截面的電力電纜遠不能滿足要求，因此更換為VV22-1.0-3X35+1X16型的電力電纜。

由于拆除了短引線保護，第二串2023開關端子箱至秦任2W59線931第一套保護電纜原為從2023開關保護轉接，不利于以后檢修查線，對此電纜設計變更進行了更換。

（3）任莊變原隔離開關廠家為河南平頂山，本次更換為無錫恒馳電器有限公司S3CT-252/2500 A型隔離開關。刀閘到現場以后，由于老支架比校粗，新刀閘機構箱無法安裝，后經設計院確認，采用偏移方式安裝。

（4）本工程停電采用整串全停方式，但由于無串間道路，串間設備很近，吊車使用過程中危險性很大，因此一個半斷路器接線的220kV變電站在改擴建過程中安全隱患較大，施工前做好相應安全預控。

6 結束語

任莊變電所本次改擴建工程的全面竣工，使該站的綜合自動化能力和設備健康水平躍上了一個新的臺階，我國早期建設的500kV常規控制變電站將陸續進行類似改造，對任莊變電所改造項目進行技術探討總結，具有實際的應用意義，同行業工程技術人員在長期工作中必然積累了大量的寶貴經驗，希望筆者的文章能夠起到拋磚引玉的作用。