500kV变电站综自改造工程施工探讨

刘东华

摘 要：500kV任庄变220kV改造工程中220kV部分为一个半断路器接线，一次、二次设备（含监控）同时进行改造，在国内尚属首例。文章介绍在确保电网安全稳定运行的前提下，如何在500千伏枢纽变电所同时进行电气一、二次改造施工。并结合工程的特点、难点，从施工方案策划、工程技术方面进行探讨与总结，以期对以后类似工程有所借鉴。

关键词：综自改造；一个半断路器；方案；技术

1 工程概况

220kV部分包括综自改造、刀闸更换、CT更换、取消220kV线刀及所有短引线保护、新增秦任双线6支避雷器、220kV接地网改造、CVT喷涂RTV、更换2023和2021断路器保护、新增一面保护管理机屏、更换220kV故障录波器两台、GPS扩容、新增直流分屏4面。

本工程为保护更换、设备改造工程，涉及一次设备的安装、改造，施工过程中涉及老设备拆除、电流、电压回路搭接及电流回路试验后的短接退出，施工风险较大，项目部在施工前要根据甲方安排的具体停电计划认真编写施工方案，根据现场实际情况合理安排本次改扩建工作。本次改扩建牵扯到一、二次拆除和搭接的较零散，项目部在施工前编写详细的拆除和搭接方案，并做好拆除后和搭接前的安措。

2 工程特点与难点分析

2.1 施工难度大，安全风险高

220kV配电装置接线方式为3/2接线方式，这种接线方式在220kV配电装置里很少见，每串包括3台断路器、3组电流互感器、8台隔离开关，第一串是线路变压器串，2号主变间隔在第一串侧向出线，第二串是线路变压器串，1号主变出线方向与线路相同，经站外中转塔绕回变电站接入主变，第三、四串为半串，目前为备用线，第五串为完整线路串。第六串为线路同方向出线，出线方向均在东侧。基本上每串都不同，这就需要针对每一串制定施工方案，确定拆除、安装、试验施工顺序。串间距离较近，刀闸、CT更换时吊车等机械设备无法顺序通行，针对具体间隔编写分串方案，测量、分析吊车行进及工作过程中与带电设备的距离，确定吊车行进路线和站位，分析施工危险源，最大程序的进行预控风险。

2.2 工期紧、停电计划复杂

本工程从2011年2月开始施工至全部竣工只有5个月时间，2011年1月开始编制初步的施工计划，几经讨论，于2011年1月底步定稿。

2.3 二次回路过渡状态多

本工程同时进行一次、二次设备的改造，在改造过程中需要做好母线刀闸与串间设备的闭锁安措，做好检同期合闸安措。上述大量的过渡状态会形成数量庞大的过渡二次回路，需出具大量过渡图纸，敷设大量的过渡控制电缆及其相关的二次接线、保护调试等工作。而这些工作的完成，无论是设计单位、施工调试单位均需事先仔细考虑。

2.4 停电计划变动多

本工程施工过程中，系统和现场条件都对停电计划造成了限制。停电不可能完全按原先制定的施工计划进行，这就造成停电安排多次变动，对工程实施造成困难。

2.5 投运次数多

本工程前后投运共6次之多，母线前后停电20次。

2.6 工程经过多次扩建和技改，图纸与实物不符现象较多

工程施工过程中，常常发生施工图与现场实际情况不符，甚至出现图纸在前期技改人员脑子里的情况。造成这种情况的最主要原因是设计单位所掌握的资料错误，前期技改图纸缺失，这就给本次施工造成了困难，现场设计变更较多，有的变更甚至在停电投运前1天才出具，孕育了风险。

2.7 电气二次圖纸分期出版

受工期限制，电气二次施工图不能在工程开工前全部完成，而是采用了按施工进度计划陆续出版的方式。同时，因订货周期，设计提前预提了部分控制电缆订货数量，这部分的电缆数量和具体施工图清册数量有出入，这需要统计已订货和应订货控制电缆的差量，再加上现场临时改动较多，造成控制电缆数量统计工作量繁重，对现场施工进度造成了一定影响。

3 整体施工改造方案

3.1 母线施工改造方案

2012年2月10日～2012年2月18日，219刀闸停电更换。本次停电期间主要工作内容有：

（1）按拆除计划表拆除220kV I母压端子箱内的所有电缆（动力电缆做好安措，保留），端子箱拆除，更换为XJ-1型端子箱；告知运行单位，由于母线设备端子箱更换，在本期整个更换期间，断路器无法检同期合闸，闭锁回路改至测控屏上，原程序控制屏与正母有关的闭锁将无法使用，必须解锁操作。

（2）电缆敷设：电缆路径较长（500米），拐点多，施工人员复杂，工作前做好安全措施。电缆敷设可分两段敷设。

（3）屏柜组立：屏柜安装于原220kV继保室，内部有运行屏，按运行要求使用伸缩式围栏和红布做好安措。施工地面为静电地板，施工前应确认下部垫实，不让屏倾倒。

（4）二次接线：新增屏柜正常接线，和老直流等运行设备的搭接工作按搭接表进行，原则上由检修负责。

（5）二次传动、保护调试：重点做好防止直流接地措施，投入空开前应摇绝缘。

（6）拆除219刀闸LGJ-1400/120连接线6根，拆除后不再使用（由于连接线拆除以后副母线北侧无接地，向运行单位借用接地线一付做临时接地，施工完成后拆除）。

（7）从第六串副母线下开进16T吊车，停于219刀闸北侧，进行刀闸和支柱绝缘子的拆除、更换工作，吊车工作中应有专人监护，吊车拨杆头最高不能超过副母线高度。

（8）新刀闸（注意刀闸中心线不在支架中心线上）、支柱绝缘子吊装、设备连接线安装、刀闸调试，刀闸直阻测量。

（9）接地网部分按会议纪要要求，由于要保证吊车行进路线，因此暂时不全面施工，只做焊接接地鼻子和带接地电磁锁的接地引下工作。原接地网不破坏，上半面按停电计划做第1串、第2串、第3串、第4串、正母设备、副母设备更换，6-8月间无停电施工内容，利用这段时间做第1串、第2串、第3串、第4串、正母设备、副母设备接地网改造工作。剩余工作可以和下半年第5串和第6串停电计划结合进行。

（10）2月16日做好内部三级验收，2月17日交甲方验收，由于停电时间较短，甲方应做好随工验收准备。

3.2 第1、2、5、6串施工改造方案，以第二串为例

（1）按拆除计划表拆除220kV第二串3个端子箱内的所有电缆（动力电缆做好安措，保留），端子箱拆除，更换为XJ-1型端子箱；告知运行单位，在母线轮停过程中涉及线刀拆除，因此停电期间串间闭锁失效，需要解锁操作，由于2月份母线设备端子箱已经更换，在本期整个更换期间，断路器无法检同期合闸，闭锁回路改至测控屏上，原程序控制屏与正母有关的闭锁将无法使用，必须解锁操作。

（2）电缆敷设：电缆路径较长500米，拐点多，施工人员复杂，工作前交行好安全措施。电缆敷设可分两段敷设。

（3）屏柜组立：屏柜安装于原220kV继保室，内部有运行屏，按运行要求使用伸缩式围栏和红布做好安措。施工地面为静电地板，施工前应确认下部垫实，不让屏倾倒。

（4）二次接线：新增屏柜正常接线，和老直流等运行设备的搭接工作按搭接表进行，原则上由检修负责。

（5）二次传动、保护调试：重点做好防止直流接地措施，投入空开前应摇绝缘。

（6）利用I母线停电2天，拆除20211刀闸，更换20212刀闸，如果时间来不及可以先不调整，但必须要吊装完成。刀闸拆除后线路无接地，向运行单位借一付接地线做临时接地。

（7）利用II母线停电2天，拆除20232刀闸，更换20231刀闸，如果时间来不及可以先不调整，但必须要吊装完成。刀閘拆除后线路无接地，向运行单位借一付接地线做临时接地。

（8）与I母、II母刀闸连接线拆除后，可进行串内设备吊装，可用16T和8T吊车结合起来同时施工，施工过程中两邻第一串带电，I母线、II母线带电，工作中吊车加强监护，严格控制带电距离。

（9）新刀闸（注意刀闸中心线不在支架中心线上）、支柱绝缘子吊装、设备连接线安装、刀闸调试，刀闸直阻测量。

（10）新CT安装，安装时注意P1指向应与原CT相同，CT试验。

（11）接地网部分按会议纪要要求，由于要保证吊车行进路线，因此暂时不全面施工，只做焊接接地鼻子和带接地电磁锁的接地引下工作。原接地网不破坏，上半面按停电计划做第1串、第2串、第3串、第4串、正母设备、副母设备更换，6-8月间无停电施工内容，利用这段时间做第1串、第2串、第3串、第4串、正母设备、副母设备接地网改造工作。剩余工作可以和下半年第5串和第6串停电计划结合进行。但涉及新增避雷器等设备的接地必须完善。

（12）4月27日做好内部三级验收，4月28日交甲方验收，4月30日至5日1日I母线停电，恢复20211刀闸至I母联接线，母差接入，5月3日至5日3日II母线停电，恢复20232刀闸至II母联接线，母差接入，由于停电时间较短，雨季即将到来，影响施工进度，甲方应做好随工验收准备。

4 施工方案关键点的分析

4.1 母线设备间隔改造方案关键点分析

母线接地刀闸与串内母线刀闸的闭锁是通过老程序控制屏实现，母线间隔改造过程中，母线设备接地刀闸与串内母线刀闸的闭锁失效，操作过程中需要解锁操作，操作过程中需要加强监护。原其他串设备操作过程同期操作失效，做好与其他串间串连电压线的安措。

现场需要搭设1.7米高硬质围栏，吊车通道应从第六串副母下面围过来。

电缆盖板大部分为水泥直接浇筑，严禁将吊车腿撑在电缆沟盖板上。

220kV I母线停电，II母线单母线运行，运行方式较薄弱，严禁车辆从II母线下方进出，防止车量误碰II母线造成失电。

二次回路上工作，投入交直流空开等，应先量有无接地、及短路，防止直流接地。

应在相临带电设备：20511刀闸、20611刀闸、2051开关、2061开关构架上挂禁止攀登、高压危险标示牌。

4.2 第1、2、5、6串改造方案关键点分析，以第二串为例

第1、2、5、6串采用整串停电改造的方式，只需每次轮停Ⅰ、Ⅱ母线进行相应的电气一、二次隔离后便可进行串内的改造施工，验收合格后再次申请轮停Ⅰ、Ⅱ母线进行相关电气一、二次接入工作后即具备整串投运条件。

第二串相邻设备均带电，无串间道路，因此吊车需要开进串内，根据现场情况，设计好停靠点，过电缆沟需要做过桥板。

第二串还涉及到2013开关保护更换，并拆除短引线保护，为保证施工的准确性，短引线保护应请厂家现场拆除，并做好拆除后的图纸。交给运行单位。

5 施工方案及施工管理的探讨总结

（1）本工程涉及到大量在运行二次设备上的工作，我公司与徐州供电公司严格执行江苏省电力公司有关规定，由生产运行单位填写工作票并做该票的工作负责人，施工人员作为工作班成员，双方按照规定对各自工作内容负全面责任。实践证明，这种模式站在了维护电网安全运行的高度，摒弃了本位主义的思想，从制度上保证了在运行二次设备上工作的安全性，取得了很好的效果。以本次江都变工程为例，常常发生施工图与现场实际情况不符，甚至出现图纸在前期技改人员脑子里的情况，若直接由施工单位持票单独在运行二次设备上工作，施工人员因不清楚该设备内部前期变动情况，贸然工作极易导致事故的发生。

（2）设计单位与施工单位密切配合为工程施工提供了方便。本工程设计上充分考虑到现场施工特点与难点，存在如下创新点可供借鉴：

原闭锁回路通过老程序控制屏实现，五防不直观，不利于检修，而本次停电方式为串轮停改造，每串逐一接入监控闭锁，母线隔离开关逐次增加间隔闭锁逻辑，利用停母线过程中进行验证。

220kV设备区端子箱之间的互联电力电缆为截面6平方的电缆（包括从400V站用电柜来的电力电缆），考虑改造后端子箱、机构箱的加热、照明及除湿、压降等因素，6平方毫米截面的电力电缆远不能满足要求，因此更换为VV22-1.0-3X35+1X16型的电力电缆。

由于拆除了短引线保护，第二串2023开关端子箱至秦任2W59线931第一套保护电缆原为从2023开关保护转接，不利于以后检修查线，对此电缆设计变更进行了更换。

（3）任庄变原隔离开关厂家为河南平顶山，本次更换为无锡恒驰电器有限公司S3CT-252/2500 A型隔离开关。刀闸到现场以后，由于老支架比校粗，新刀闸机构箱无法安装，后经设计院确认，采用偏移方式安装。

（4）本工程停电采用整串全停方式，但由于无串间道路，串间设备很近，吊车使用过程中危险性很大，因此一个半断路器接线的220kV变电站在改扩建过程中安全隐患较大，施工前做好相应安全预控。

6 结束语

任庄变电所本次改扩建工程的全面竣工，使该站的综合自动化能力和设备健康水平跃上了一个新的台阶，我国早期建设的500kV常规控制变电站将陆续进行类似改造，对任庄变电所改造项目进行技术探讨总结，具有实际的应用意义，同行业工程技术人员在长期工作中必然积累了大量的宝贵经验，希望笔者的文章能够起到抛砖引玉的作用。