110 kV變電站整站GIS改造更換

林久通

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司 杭州供電公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

電力作為國民經(jīng)濟社會發(fā)展的重要部分，在推動社會經(jīng)濟發(fā)展和改善人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜絹碓街匾慕巧玔1-3]。同時，現(xiàn)代經(jīng)濟社會的高速發(fā)展離不開電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生大面積故障，不僅會造成不可估量的社會經(jīng)濟損失，而且也會給人們的日常生活帶來極大的不便。變電站作為電力系統(tǒng)匯集分配電能的核心樞紐，保證其安全穩(wěn)定運行才能為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行奠定基礎。杭州110 kV XX變電站作為浙江省第一座GIS變電站，自1987年投運以來已經(jīng)連續(xù)運行三十多年，由此產(chǎn)生了諸多隱患。一是110 kV GIS設備運行年限已經(jīng)超過設計年限，無法提供原廠的備品備件，給變電站安全穩(wěn)定運行埋下隱患；二是GIS設備采用氣動操作機構(gòu)，日常運行中存在儲能操作機構(gòu)壓力無法穩(wěn)定保持的缺陷（曾經(jīng)發(fā)生過因為空氣壓縮機頻繁打壓導致壓縮機電源端子排燒毀，儲能操作壓力閉鎖的事件）；三是該變電站地處市中心繁華地帶，所帶負荷基本都是特級負荷，其對電能供應要求極為苛刻，該變電站已經(jīng)難以滿足要求。基于此，杭州供電公司決定對該變電站進行整站GIS改造更換[4-11]。

1 GIS改造前期關鍵點確認

1.1 GIS室地面承載能力校驗

GIS位于三樓，下面為變壓器室，無GIS吊裝平臺及GIS行車。變電站已經(jīng)連續(xù)運行三十多年，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地面隨著時間的流逝存在承載能力下降的趨勢。拆除的GIS需由室內(nèi)拖運至屋沿，在此過程中地面除了會承受GIS設備本身的重量，還要承受設備移動帶來的額外承重。若在此過程中地面無法承受重量，則將導致GIS設備擊穿地面砸毀變壓器，造成嚴重的電網(wǎng)安全事故。為了保障GIS改造整個過程的安全性，杭州供電公司在改造前委托專業(yè)的勘測機構(gòu)對房屋承載能力進行了精準檢驗，經(jīng)仿真計算后檢測機構(gòu)出具的結(jié)論是符合要求。

1.2 停電方案確定

由于變電站無空間滿足新建GIS室的要求，同時現(xiàn)有GIS室也無空間預留給新上GIS設備，因此本次GIS工程改造拆除原GIS設備之后在老的基礎上安裝新上GIS設備。同時該區(qū)域配網(wǎng)轉(zhuǎn)供負荷能力不足，無法滿足特級負荷供電要求，本次改造無法在全站停電的情況下進行。在保證10 kV負荷不中斷供電的情況下，采用分段停電的方式進行改造。第一階段停役110 kV母聯(lián)和110 kVⅡ段母線；第二階段停役朝暉1084線、110 kV母聯(lián)、110 kVⅠ段母線及1號主變；第三階段停役慶昭1224線、110 kVⅡ段母線及2號主變。

1.3 GIS改造組織架構(gòu)確定

本次整站GIS改造是杭州供電公司首次開展此類工程項目，為了保證本工程安全順利進行，公司成立了以生產(chǎn)副總經(jīng)理為領導的領導小組、工作協(xié)調(diào)組、技術顧問組及現(xiàn)場改造辦。領導小組全面領導改造工作，決策部署重要事項，審定實施方案，檢查執(zhí)行進度，評價考核各單位工作落實情況。工作協(xié)調(diào)組制定工程方案和實施計劃，組織各項工作開展，推進改造整體進度，協(xié)調(diào)處理改造期間各類問題，確保順利安全完成既定目標。技術顧問組負責工程重難點分析和全過程技術把關。現(xiàn)場改造辦作為現(xiàn)場執(zhí)行者，負責改造現(xiàn)場安全和施工質(zhì)量管控。

2 GIS改造方案

考慮現(xiàn)場實際情況，本次改造共分為3個階段進行。

2.1 第一階段

停役110 kV母聯(lián)及110 kVⅡ段母線，在110 kV母聯(lián)Ⅱ段母線閘刀與110 kVⅡ段母線之間設置斷口。110 kV母分Ⅱ母側(cè)拆除隔離及相關二次回路隔離；110 kV母分Ⅱ段母線閘刀氣室B6、110 kVⅡ段母線氣室D3密度繼電器信號改接至慶昭1224匯控柜；110 kV母分及備自投保護與慶昭1224線、2號主變相關二次回路拆除。

2.2 第二階段

停役朝暉1084線、110 kV母聯(lián)、110 kVⅠ段母線及1號主變，二次回路隔離拆除，氣體回收；朝暉1084線、1號主變半側(cè)氣動機構(gòu)管路拆斷，運行側(cè)三通封閉；朝暉1084線出線電纜下沉至1樓主變室、電纜孔洞臨時封堵；拆除老主變保護和進線測控裝置，新上GIS設備土建補強，新上地基預埋件養(yǎng)護，新GIS到貨，一次設備安裝、電纜進倉，二次槽盒安裝，二次電纜敷設，二次接線、新保護以及測控接入，一次試驗、GIS耐壓、電纜耐壓，二次調(diào)試以及后臺遠動聯(lián)調(diào)。

2.3 第三階段

停役慶昭1224線、110 kVⅡ段母線及2號主變，二次回路隔離拆除，氣體回收；拆除慶昭1224線、#2主變間隔、110 kVⅡ母、母設間隔半側(cè)老GIS設備以及老氣動機構(gòu)，安裝新GIS設備，保護及測控改造。

3 GIS改造主要過程實施

3.1 舊GIS設備拆除

施工前，按照作業(yè)工序做好技術交底，組織施工人員學習舊設備安裝圖紙、作業(yè)難點以及作業(yè)風險點，做好二次回路拆除和隔離。110 kV進線線路電纜下沉至主變室，孔洞做好臨時封堵。規(guī)范使用SF6氣體真空回收裝置，進行氣體回收。主變穿墻套筒拆除后，在主變高壓側(cè)加掛一副工作接地線。舊GIS設備按照底部支撐架分為4個單元，每個單元使用微型吊拆解為最小組件。拆解后的每個單元使用6臺起道器同時頂升，將其放置在地坦克上，利用鏈條葫蘆或人工絞磨等牽引設備作為牽引動力源，將設備移至吊裝平臺后，使用1輛70 t吊機對被吊設備輕微受力，重量較輕部位移出至1/3支撐框架時，使用另一輛150 t吊機進行吊點設置并根據(jù)重心位置進行吊點調(diào)整。吊點設置正確后，進行防側(cè)翻鞏固措施，使用150 t吊機將單間隔設備吊至地面。

3.2 土建施工

因設備運輸要求，需拆除240厚墻體，墻體寬2.4 m、高5 m，共12 m2，外墻最高處約13 m。后期施工完畢后大門重新磚砌封堵，內(nèi)外墻涂料恢復。待舊GIS設備拆除后，GIS室拆除部分原有預埋槽鋼，并進行地面恢復。樓面開槽新增預埋槽鋼。由于新GIS設備尺寸與舊GIS設備尺寸不一致，因此需新開750 mm×750 mm電纜孔1個，原有直徑450 mm電纜孔擴大至直徑650 mm。水泥砂漿封堵直徑450mm電纜孔兩個，孔洞利舊3個。為了減少震動，采用水鉆方式，鉆頭直徑為120 mm，開孔在停電后進行。

3.3 新設備安裝

經(jīng)測算，GIS設備中單次吊裝最大的為開關設備，設備重約6 t，本次吊裝采用整間隔吊裝。根據(jù)機械吊機的起重特性和設備重量，選用50 t吊機、70 t吊機以及10 t×8 m的吊帶能滿足本次的吊裝要求。按照標準吊裝方式吊起，調(diào)整本體橫向中心線、縱向中心線與地基中心線對正，確保本體放置符合制造廠要求，本體調(diào)整完畢后對本體進行點焊固定。GIS設備拼接安裝完畢后，按設計方式進行固定，并與接地網(wǎng)可靠連接。后續(xù)對GIS進行抽真空、注氣以及檢漏操作。安裝后的檢查項目主要包括斷路器、隔離開關以及接地開關調(diào)整。試驗內(nèi)容主要包括外觀檢查、接線檢查、絕緣電阻測定、機械操作試驗、主回路電阻測定、氣體（SF6和空氣）泄漏試驗、壓力開關試驗、SF6氣體含水量測量、聯(lián)鎖試驗、CT試驗、主回路絕緣試驗以及控制回路和輔助回路工頻耐壓試驗等。在新設備安裝過程中，完成二次槽盒安裝、二次電纜敷設、二次接線、新保護和新測控接入以及后臺遠動聯(lián)調(diào)等項目。

4 GIS改造過程中存在的風險點管控

4.1 110 kV母聯(lián)與110 kV母線間斷口設置

4.1.1 設置斷口時氣務處理步驟

圖1為改造前氣隔圖。

圖1 改造前氣隔圖

根據(jù)圖1，氣務處理步驟如下：

（1）關閉B3、B4、B5、B6以及B7閥門氣室；

（2）拆除B8氣室封端蓋板，安裝SF6校表儀；

（3）打開B8閥門，通過SF6校表儀開關緩慢放氣；

（4）該連接管內(nèi)殘留氣體較少，預計10 s管道殘余氣體排盡，同時SF6校表儀顯示壓力逐漸降為為零壓；

（5）管道殘余氣體排除后，同時SF6校表儀顯示壓力降為零壓，說明B3、B4、B5、B6以及B7氣室閥門能可靠關閉；

（6）拆除 B3、B4、B5、B6及 B7連接配管；

（7）使用封端蓋將B5氣室封死；

（8）在B4、B7氣室安裝密度繼電器進行壓力監(jiān)測；

（9）將B6氣室降為0壓，B3、D3氣室降為半壓，進行斷口設置；

（10）若該連接管內(nèi)氣體10 s后管道殘余氣體未排盡，并且同時SF6校表儀顯示壓力未大幅減小時，關閉B8閥門；

（11）逐個依次封死B7、B5、B4及對應氣管，將B6氣室降為0壓，B3、D3（D3氣室通過D1閥門回收）氣室降為半壓，進行斷口設置。

4.1.2 斷口設置

對照圖2進行斷口設置，各步驟如下：

（1）如圖2（a）向左壓縮波紋管150 mm；

（2）拆除母線連桿；

（3）打開圖2（b）側(cè)板，拆除如圖導體；

圖2 斷口設置截面

（4）波紋管右側(cè)安裝封端蓋（帶密度繼電器），螺栓擰緊前檢查密封圈是否有移位；

（5）臨時封閉波紋管左側(cè)；

（6）封閉側(cè)板；

（7）110 kV母分開關II母側(cè)終端管道B6氣室抽真空、保壓試驗并注氣；

（8）110 kV II母D3氣室充氣至額定壓力（D3氣室通過D1閥門回收）；

（9）靜置、氣室檢漏、B6與D3氣室密度繼電器信號改接至110 kV II段母線側(cè)；

（10）B6、D3氣室檢漏；

（11）B6、D3氣室微水測試。

4.2 氣動操作機構(gòu)管路隔離

氣動機構(gòu)管路隔離流程如下：

（1）氣壓機組打壓后，開展氣動機構(gòu)管路隔斷工作；

（2）關閉進氣總閥；

（3）關閉慶昭1224線及2#主變110 kV側(cè)控制柜進氣閥門；

（4）打開終端閥門排盡管內(nèi)殘余氣體；

（5）拆下終端閥門備用；

（6）將氣管打斷，保證慶昭1224線及2#主變110kV側(cè)控制柜供氣的可靠性；

（7）在打斷管道處安裝終端閥門；

（8）打開進氣總閥；

（9）氣壓機組打壓后，在終端閥門處重新安裝處涂抹泡沫水，檢查是否有漏氣情況；

（10）若無漏氣情況，則打開慶昭1224線及2#主變110 kV側(cè)控制柜進氣閥門；

（11）氣動機構(gòu)管路隔斷工作結(jié)束。

5 結(jié) 論

變電站作為電力系統(tǒng)匯集分配電能的關鍵節(jié)點，保證其安全穩(wěn)定運行才能為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行奠定基礎。GIS設備作為變電站內(nèi)的主要設備，承擔著保證電網(wǎng)安全運行的重任。近年來，超年限運行的GIS設備已經(jīng)出現(xiàn)運行不可靠等問題，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來隱患。因此，杭州供電公司陸續(xù)開始對整站老舊GIS進行改造。整站老舊GIS改造涉及一次設備、二次設備以及綜合自動化系統(tǒng)，點多面廣，涉及多部門，橫跨多專業(yè)，同時也是杭州供電公司首次開展此類項目，改造任務艱巨。為此，本次改造在前期進行了大量的準備工作，編寫了1個總體改造方案和11個專項方案，為現(xiàn)場施工提供了依據(jù)。經(jīng)過一個月的努力，圓滿完成了改造任務，未發(fā)生任何安全事故。通過此次改造，為后續(xù)老舊GIS改造提供了借鑒思路和參考方向，具有一定的現(xiàn)實意義，值得推廣。