110 kV變電站整站GIS改造更換

林久通

（國網浙江省電力有限公司 杭州供電公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

電力作為國民經濟社會發展的重要部分，在推動社會經濟發展和改善人們日常生活中扮演著越來越重要的角色[1-3]。同時，現代經濟社會的高速發展離不開電力系統安全穩定的運行。一旦電力系統發生大面積故障，不僅會造成不可估量的社會經濟損失，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匯集分配電能的核心樞紐，保證其安全穩定運行才能為電網安全穩定運行奠定基礎。杭州110 kV XX變電站作為浙江省第一座GIS變電站，自1987年投運以來已經連續運行三十多年，由此產生了諸多隱患。一是110 kV GIS設備運行年限已經超過設計年限，無法提供原廠的備品備件，給變電站安全穩定運行埋下隱患；二是GIS設備采用氣動操作機構，日常運行中存在儲能操作機構壓力無法穩定保持的缺陷（曾經發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。變電站已經連續運行三十多年，鋼筋混凝土結構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的勘測機構對房屋承載能力進行了精準檢驗，經仿真計算后檢測機構出具的結論是符合要求。

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。同時該區域配網轉供負荷能力不足，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母聯和110 kVⅡ段母線；第二階段停役朝暉1084線、110 kV母聯、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，公司成立了以生產副總經理為領導的領導小組、工作協調組、技術顧問組及現場改造辦。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，檢查執行進度，評價考核各單位工作落實情況。工作協調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，協調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。現場改造辦作為現場執行者，負責改造現場安全和施工質量管控。

2 GIS改造方案

考慮現場實際情況，本次改造共分為3個階段進行。

2.1 第一階段

停役110 kV母聯及110 kVⅡ段母線，在110 kV母聯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、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號主變半側氣動機構管路拆斷，運行側三通封閉；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，二次調試以及后臺遠動聯調。

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、母設間隔半側老GIS設備以及老氣動機構，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、作業難點以及作業風險點，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重心位置進行吊點調整。吊點設置正確后，進行防側翻鞏固措施，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，并與接地網可靠連接。后續對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整。試驗內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調等項目。

4 GIS改造過程中存在的風險點管控

4.1 110 kV母聯與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）側板，拆除如圖導體；

圖2 斷口設置截面

（4）波紋管右側安裝封端蓋（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；

（6）封閉側板；

（7）110 kV母分開關II母側終端管道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；

（10）B6、D3氣室檢漏；

（11）B6、D3氣室微水測試。

4.2 氣動操作機構管路隔離

氣動機構管路隔離流程如下：

（1）氣壓機組打壓后，開展氣動機構管路隔斷工作；

（2）關閉進氣總閥；

（3）關閉慶昭1224線及2#主變110 kV側控制柜進氣閥門；

（4）打開終端閥門排盡管內殘余氣體；

（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側控制柜進氣閥門；

（11）氣動機構管路隔斷工作結束。

5 結 論

變電站作為電力系統匯集分配電能的關鍵節點，保證其安全穩定運行才能為電網安全穩定運行奠定基礎。GIS設備作為變電站內的主要設備，承擔著保證電網安全運行的重任。近年來，超年限運行的GIS設備已經出現運行不可靠等問題，給電網安全穩定運行帶來隱患。因此，杭州供電公司陸續開始對整站老舊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，點多面廣，涉及多部門，橫跨多專業，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，為現場施工提供了依據。經過一個月的努力，圓滿完成了改造任務，未發生任何安全事故。通過此次改造，為后續老舊GIS改造提供了借鑒思路和參考方向，具有一定的現實意義，值得推廣。