1 000 kV特高壓站擴(kuò)建工程站用變系統(tǒng)改造施工技術(shù)

苗國(guó)立，許久峰，周永年

（1.河南送變電工程公司，河南鄭州　450051；2.河南理工大學(xué)，河南焦作　454000；3.河南省煤炭科學(xué)研究院有限公司，河南鄭州　450001；4.中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所，上?！?01800）

1 000 kV特高壓站擴(kuò)建工程站用變系統(tǒng)改造施工技術(shù)

苗國(guó)立1，許久峰2，3，周永年4

（1.河南送變電工程公司，河南鄭州450051；2.河南理工大學(xué)，河南焦作454000；3.河南省煤炭科學(xué)研究院有限公司，河南鄭州450001；4.中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所，上海201800）

結(jié)合1 000 kV特高壓站擴(kuò)建工程站用變系統(tǒng)改選施工技術(shù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)站用變系統(tǒng)改造內(nèi)容、危險(xiǎn)點(diǎn)及施工措施進(jìn)行分析和探討，提出了科學(xué)的施工方法。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際應(yīng)用證明，該方法是可行的，并且具有較高的效率和可靠性，可為今后類似工程施工提供有益借鑒。

特高壓；站用變系統(tǒng)；危險(xiǎn)點(diǎn)；二次設(shè)備

大容量、遠(yuǎn)距離特高壓特高壓交流輸電技術(shù)是解決西電東送工程的關(guān)鍵［1］。中國(guó)投入運(yùn)行的交流輸電線路中電壓等級(jí)最高的已達(dá)到1 000 kV［2］；特高壓電網(wǎng)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義［3］。南陽(yáng)1 000 kV開關(guān)站擴(kuò)建工程是1 000 kV晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程擴(kuò)建工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，站用電系統(tǒng)改造是該工程的重要組成部分，此次改造工作是否能夠順利實(shí)施，對(duì)整個(gè)擴(kuò)建工程意義重大。

1 000 kV特高壓南陽(yáng)站擴(kuò)建工程站用電系統(tǒng)改造工程項(xiàng)目施工過程復(fù)雜繁瑣，工期緊、任務(wù)重，質(zhì)量要求非常嚴(yán)格；由于是在運(yùn)行站施工，特高壓變電站安全和穩(wěn)定性至關(guān)重要，進(jìn)行施工改造時(shí)不能影響變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行［4］，不對(duì)其他運(yùn)行設(shè)備造成任何影響。因此，必須采取行之有效的施工措施。

本文首先介紹了項(xiàng)目改造前后一、二次設(shè)備的基本情況，然后對(duì)施工前準(zhǔn)備、施工步驟都進(jìn)行了詳細(xì)、合理、創(chuàng)新性的安排，并對(duì)改造施工措施進(jìn)行了分析和探討。如果按照以往常規(guī)的施工思路，是不可能在如此短的時(shí)間內(nèi)完成如此復(fù)雜的施工項(xiàng)目的。本文提出的施工方法新穎，結(jié)合了工程實(shí)際，最終安全、高效完成施工任務(wù)。

1　站用變系統(tǒng)改造前后對(duì)比

1.1原站用電系統(tǒng)

站外臨時(shí)電源共2條，分別是裕特線和路特線。每條線路經(jīng)室外一組隔離刀閘進(jìn)入小室開關(guān)柜。2段35 kV母線（每段含進(jìn)線、PT、站變開關(guān)共3面高壓柜）各帶1臺(tái)35 kV有載調(diào)壓站用變（容量為1 250 kV·A）。400 V母線設(shè)置兩段母線，其中1臺(tái)400 V柴油發(fā)電機(jī)作為380 V備用電源。原站用電系統(tǒng)接線及屏柜布置如圖1所示。

圖1　原站用電接線及屏柜布置圖Fig.1　The original service transformer system wiring and cabinet layout

1.2改造后新站用變系統(tǒng)

在原1號(hào)站用電系統(tǒng)基礎(chǔ)上，新建2號(hào)站用電系統(tǒng)，2套獨(dú)立站用電系統(tǒng)分別包含3臺(tái)站用變。原1號(hào)站用變系統(tǒng)新增1臺(tái)有載調(diào)壓站用變3510B作為備變，站外備用電源取消路特線，原35 kV 2段母線合為1段作為備用電源母線運(yùn)行；新建2號(hào)站用變系統(tǒng)首先由2臺(tái)主變低壓110 kV側(cè)分別通過變壓器3510B和3520B（型號(hào)為SZ11-5000/110/35 kV）帶35 kV 2段母線運(yùn)行，然后再通過低壓站用變3521B和3522B（型號(hào)為S11-2500/35/0.4 kV，無(wú)載調(diào)壓）帶380 V 2段母線運(yùn)行，型號(hào)為SZ11-2500/35的有載調(diào)壓變3520B作為備用變運(yùn)行。為了保證站用電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須重視站用電系統(tǒng)及備用電源自動(dòng)投入裝置的動(dòng)作邏輯［5］。

改造后站用電系統(tǒng)接線及屏柜布置如圖2所示。

圖2　改造后站用電接線及屏柜布置圖Fig.2　The service transformer system wiring and cabinet layout after transformation

2　站用變改造工程量分析

由于本次擴(kuò)建新增屏柜及站用變?cè)O(shè)備比較多，安裝任務(wù)量大，同時(shí)涉及原站用變系統(tǒng)布置圖和擴(kuò)建后站用變系統(tǒng)布置圖對(duì)照可以看出到一次、二次、試驗(yàn)及調(diào)試多項(xiàng)專業(yè)，需要全面進(jìn)行工作梳理。對(duì)變電站一次和二次設(shè)備的技術(shù)改造進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，多專業(yè)共同配合才能在短時(shí)間內(nèi)完成該站用變系統(tǒng)改造任務(wù)［6］。

2.1一次部分

1號(hào)站用變系統(tǒng)一期安裝6面開關(guān)柜，本期擴(kuò)建需將原裕特線所在母線PT柜拆除后新安裝1面進(jìn)線開關(guān)柜。另外，再新增1臺(tái)型號(hào)為SZ11-12500/35有載調(diào)壓變壓器作為備用變；2號(hào)站用變系統(tǒng)本期新上3臺(tái)站用變，新安裝8面開關(guān)柜，其中1面PT柜從1號(hào)站用變系統(tǒng)拆除搬遷過來(lái)。

2.2二次部分

原有的站用電系統(tǒng)中，有3面二次屏柜；1面站用變保護(hù)屏（見圖3）（包含2臺(tái)站用變壓器保護(hù)和2臺(tái)站用變調(diào)壓控制器）；1面站用變測(cè)控柜（接入2臺(tái)站用變保護(hù)、調(diào)壓控制、400 V交流電流電壓采樣、400 V開關(guān)控制等信息）；1面監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)柜（含2臺(tái)站用變保護(hù)（南瑞繼保公司）的規(guī)約轉(zhuǎn)換器、2臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）。

圖3　屏柜布置圖Fig.3　The cabinet layout

2.2.1擴(kuò)建后1號(hào)站用電系統(tǒng)二次設(shè)備的變動(dòng)情況

改動(dòng)后的1號(hào)站用電系統(tǒng)，保護(hù)屏內(nèi)的2臺(tái)變壓器保護(hù)分別用于3510B（新增）和3520B（新增），所有保護(hù)裝置的二次線全部更改。此種情況會(huì)造成3520B變壓器本體和保護(hù)裝置分離，即本體在2號(hào)站用電系統(tǒng)，保護(hù)裝置在1號(hào)站用電系統(tǒng)。改動(dòng)后的1號(hào)站用電室內(nèi)保護(hù)屏內(nèi)的2臺(tái)調(diào)壓控制器分別用于3511B（原351B）和3512B（原352B），實(shí)際接線不變；改動(dòng)后的1號(hào)站用電系統(tǒng)室內(nèi)測(cè)控屏內(nèi)設(shè)備不變，但接入量變化較大。接入的保護(hù)裝置信息是3510B（新增）和3520B（新增），接入的變壓器信息是3511B（原351B）和3512B（原352B）。

由于屏位不夠，而且原有的測(cè)控柜已經(jīng)不再容納新的設(shè)備和端子，因此，在網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)增加1臺(tái)測(cè)控單元，用于3510B（新增）的本體信號(hào)及部分400 V開關(guān)位置信號(hào)。具體改動(dòng)后屏柜布置如圖4所示。

2.2.2擴(kuò)建后2號(hào)站用電系統(tǒng)二次設(shè)備的變動(dòng)情況

新增的4臺(tái)站用變，保護(hù)裝置不單獨(dú)組屏，而是裝在各自的高壓開關(guān)柜中。此種情況會(huì)造成3511B（原351B）和3512B（原352B）的變壓器與保護(hù)裝置分離，本體在1號(hào)站用電系統(tǒng)，保護(hù)裝置在2號(hào)站用電系統(tǒng)，如圖5所示。

新增的4臺(tái)站用變，調(diào)壓控制器也不再單獨(dú)組屏，而是裝在變壓器本體的調(diào)壓控制箱內(nèi)。因此，新增的2號(hào)站用電系統(tǒng)，只有2面二次屏柜，即測(cè)控柜和網(wǎng)絡(luò)柜，沒有保護(hù)及調(diào)壓屏。由于測(cè)控柜內(nèi)可以容納的設(shè)備和端子不足，因此，在網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)增加1臺(tái)測(cè)控單元，用于3520B（新增）的本體信號(hào)及部分400 V開關(guān)位置。網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)還有2臺(tái)站用變保護(hù)規(guī)約轉(zhuǎn)換器，4臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

圖4　1號(hào)站用電改動(dòng)后屏柜布置圖Fig.4　The screen cabinet layout after the transformation of No.1 service transformer system

圖5　2號(hào)站用電改動(dòng)后屏柜布置圖Fig.5　The screen cabinet layout after the transformation of No.2 service transformer system

3　工程準(zhǔn)備工作、各階段進(jìn)度計(jì)劃及施工措施

按照運(yùn)行調(diào)度安排，計(jì)劃在2011年9月1日1 000 kV線路停電后進(jìn)行站用變系統(tǒng)改造工作。由于本次改造工作量大、工期緊，這就要求必須在改造前作好充分準(zhǔn)備工作才能高效率的保質(zhì)保量的完成改造任務(wù)。

為了在9月1日停電后安全高效地完成站用變改造工作，現(xiàn)場(chǎng)通過對(duì)所有改造工作進(jìn)行了詳細(xì)歸總和分項(xiàng)，將整個(gè)工作內(nèi)容分為3部分來(lái)進(jìn)行。

3.1在9月1日停電前需完成工作。

1）完成站用電系統(tǒng)二7面高壓柜安裝（332、331、330、333，342、341、343），另外一面340開關(guān)柜需停電后從站用變系統(tǒng)一搬遷過來(lái)；

完成站用電系統(tǒng)4臺(tái)35 kV站用變安裝（STR01、STR12、STR02、STR22）；

2）完成站用變與開關(guān)柜電纜敷設(shè)及接線（STR12—333、STR22—343）。

3）完成站用變與開關(guān)柜高壓電纜敷設(shè)并在站用變系統(tǒng)二332、342開關(guān)處完成接線（STR11—332、STR21—342）。

4）完成站用變與開關(guān)柜高壓電纜敷設(shè)并在新裝站變處完成接線（STR02—321、STR01—312）。

5）完成2站用變系統(tǒng)新上設(shè)備二次電纜敷設(shè)、接線及調(diào)試。

6）完成聯(lián)絡(luò)柜電纜頭一端的制作。

7）完成兩站用變系統(tǒng)新上設(shè)備與原設(shè)備之間二次電纜敷設(shè)并在新上設(shè)備處完成接線。

3.2停電后站用變改造內(nèi)容。

第一步：工作7天（見圖2中細(xì)紅線部分）。

裕特線停運(yùn)，路特線經(jīng)321開關(guān)帶STR21站變向380 V系統(tǒng)供電，完成以下工作：

1）退出PT柜（H12），推入311（H12）開關(guān)柜，進(jìn)行柜體間母排連接。

2）拆除裕特線35 kV電纜在聯(lián)絡(luò)柜（H11）的連接，接入311開關(guān)柜（H12）。

注：考慮原電纜長(zhǎng)度問題，需提前在高壓室外電纜直埋處挖開一段，將裕特線電纜再拉入室內(nèi)1 m。

3）拆除STR11站變與312開關(guān)之間高壓電纜。在312開關(guān)柜接入STR01——312之間預(yù)先敷設(shè)過的電纜。

4）拆除站用發(fā)電機(jī)，完成站變STR01與低壓開關(guān)柜（400）的連接。

5）完成311、312開關(guān)、STR01站變二次改接線和調(diào)試及驗(yàn)收。

6）停電期間后臺(tái)監(jiān)控廠家要在原380 V室網(wǎng)絡(luò)柜增加1臺(tái)測(cè)控裝置，1臺(tái)保護(hù)管理機(jī)，4臺(tái)交換機(jī)。

7）原站用變系統(tǒng)一原有1面保護(hù)屏為STR11、STR21 2站變保護(hù)，本期改為2臺(tái)備變STR01、STR02保護(hù)，這次裕特線停電先將保護(hù)屏中STR11站變保護(hù)改為備變STR01保護(hù)。

8）完成網(wǎng)絡(luò)柜新增加1臺(tái)測(cè)控裝置的接線調(diào)試。

9）311的控制改接入又原控制312的測(cè)控屏。

第二步：工作1天（見圖2中粗紅線部分）。

停運(yùn)路特線（站用電系統(tǒng)全停），站用電系統(tǒng)停電8 h，投入U(xiǎn)PS電源供通訊、遠(yuǎn)動(dòng)和監(jiān)控系統(tǒng)用電（UPS電源運(yùn)行時(shí)間需運(yùn)行單位核實(shí)）。需完成以下工作：

1）拆除路特線與H21聯(lián)絡(luò)柜的連接。拆除站外電纜與路特線路連接。

2）完成H11和H21 2聯(lián)絡(luò)柜的連接。

3）完成裕特線經(jīng)311、312、開關(guān)帶STR01。

4）裕特線經(jīng)311、312、開關(guān)帶STR01，恢復(fù)站用電系統(tǒng)一送電。

3.3送電后后續(xù)改造工作

為盡快恢復(fù)站用電系統(tǒng)供電，STR11、STR21、STR02 3臺(tái)站變與其開關(guān)保護(hù)的一、二次剩余工作放在STR01送電后進(jìn)行。具體工作內(nèi)容如下：

1）拆除321與STR21電纜，將342與STR21之間預(yù)先敷設(shè)的電纜接入STR21。將321與STR02之間預(yù)先敷設(shè)的電纜接入321。

2）將332與STR11之間預(yù)先敷設(shè)的電纜接入STR11。

3）完成STR11與332、STR21與342、STR02與321二次接線和調(diào)試及驗(yàn)收。

4　站用變改造施工技術(shù)分析和探討

項(xiàng)目部在按照第3節(jié)措施進(jìn)行了1 000 kV南陽(yáng)站擴(kuò)建工程站用變改造項(xiàng)目的施工，最終項(xiàng)目在預(yù)定時(shí)間內(nèi)順利完成，未發(fā)生任何安全事故，且工程質(zhì)量符合要求。站用變改造工程的順利實(shí)施，對(duì)站區(qū)供電可靠性及主變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大［7］。將本次站用變改造施工的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

1）施工前就對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了全面、客觀的分析。項(xiàng)目部在施工前就對(duì)一、二次設(shè)備改造前后的情況，以及工作內(nèi)容進(jìn)行了詳盡的分析，為后面施工措施的提出提供了基礎(chǔ)。

2）分階段對(duì)改造工作進(jìn)行了科學(xué)的部署，確保萬(wàn)無(wú)一失。項(xiàng)目部將施工分為停電前、停電后及送電后3個(gè)階段進(jìn)行分別部署，確保了施工過程的科學(xué)性和完整性。

3）根據(jù)不同施工階段的特點(diǎn)確定合理的施工內(nèi)容和施工順序是本次施工能夠安全、高效完成的關(guān)鍵。例如在停電前就完成了所有不影響設(shè)備運(yùn)行的電纜敷設(shè)、接線及設(shè)備調(diào)試工作，為停電后工作的順利進(jìn)行提供了良好的保障。

4）通過統(tǒng)籌安排，最大限度的減少了站用變停電時(shí)間，保證了站區(qū)電源穩(wěn)定性，同時(shí)也提高了經(jīng)濟(jì)效益。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，不確定性因素越來(lái)越多，其所面臨的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大［8］，因此，經(jīng)濟(jì)性也是施工安排考慮的重要方面。

此外，在2008年初，國(guó)家電網(wǎng)公司提出，推行全過程和全壽命周期最優(yōu)設(shè)計(jì)和建設(shè)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)功能匹配、費(fèi)用平衡，全面提高建設(shè)項(xiàng)目的效率和效益［9］；本文提出的站用改造電施工技術(shù)也是對(duì)建設(shè)項(xiàng)目最優(yōu)建設(shè)和最高效率的追求。

5　結(jié)語(yǔ)

本次站用變系統(tǒng)改造工程雖然工作量大、二次回路繁瑣復(fù)雜，但通過前期對(duì)本次站用電系統(tǒng)改造工作認(rèn)真細(xì)致梳理和分析，提出了科學(xué)合理的施工措施，在保證擴(kuò)建改造安全和質(zhì)量前提下，最大限度減少了站用變停電時(shí)間，提高了站區(qū)供電可靠性。最終，項(xiàng)目部順利完成了站用變改造工作。

工程實(shí)際證明，本文所采取的施工措施是科學(xué)、高效且經(jīng)濟(jì)的，在確保站區(qū)可靠供電的同時(shí)，間接提高了地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定性［10］。為今后站用變系統(tǒng)改造工作提供了有益的借鑒。

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（編輯董小兵）

Transformation Construction Technology of Service Transformer System in Extension Project of the 1000 kV UHV Substation

MIAO Guoli1，XU Jiufeng2，3，ZHOU Yongnian4
（1.Henan Electrical Transmission and Transformation Engineering Company，Zhengzhou 450051，Henan，China；2.Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，Henan，China；3.Henan Coal Science Research Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 450001，Henan，China；4.Shanghai Institute of Applied Physics，Chinese Academy of Science，Shanghai 201800，China）

Based on the characteristics of the construction technology for the transformation of the service transformer system of the 1 000 kV EHV Extension，this paper analyzes and discusses the content，dangerous points and construction measures of the transformation of the service transformer system，and puts forward scientific construction measures.The onsite engineering practice has proved that the method proposed in the paper is feasible and reliable，and it can provide useful reference for similar projects.

UHV；station transformer system；dangerous points；secondary system

1674-3814（2015）11-0045-05

TM406

A

2015-06-21。

苗國(guó)立（1979—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)殡娏こ碳夹g(shù)與管理；

許久峰（1981—），女，工程碩士在讀，工程師，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化。

國(guó)家自然科學(xué)基金（U1232115）。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China（U1232115）.