高寒高海拔500 kV GIS設備及高壓電纜冬季施工技術

陳泰安

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

1 引言

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內的雅礱江干流中游河段，多年平均氣溫10.9 ℃，最低氣溫-15.9 ℃。500 kV GIS布置在地面開關站的GIS層（2 883.10 m高程），GIS共設有13組斷路器，2回出線，6回進線，采用4/3連接方式。500 kV電纜的布置部位包括主變洞500 kV電纜層、電纜下平洞、電纜豎井（高差約254 m）、電纜上平洞、550 kV GIS樓500 kV電纜層，全廠共設有18回高壓電纜，單根電纜長約700 m。500 kV電纜一端通過SF6管道母線和主變相連，另一端和GIS相連。根據兩河口電站歷年天氣情況，電站冬季氣候大約自10月底至次年5月中旬，根據進度計劃電站500 kV GIS設備安裝及高壓電纜敷設時段為10月初至次年3月底，約有5個月冬季施工時段。由于兩河口冬季溫度低于0 ℃，現場施工環境溫度不滿足廠家安裝工藝要求，導致500 kV GIS設備安裝和500 kV高壓電纜敷設無法施工。

2 冬季施工應對方案

為確保500 kV GIS設備正常安裝，高壓電纜正常敷設，擬使用電長波采暖器對GIS室、高壓電纜存放地點及敷設通道進行整體加溫，確保GIS室、高壓電纜存放地點及敷設通道整體溫度高于0 ℃，以保障500 kV GIS設備安裝及高壓電纜敷設環境溫度滿足廠家要求。

3 施工準備

3.1 電源準備

由于500 kV GIS設備安裝及高壓電纜敷設冬季保溫期間所需用電負荷較大，約600 kW, 根據經驗公式，施工用電變壓器的額定容量SZ=k∑P/cosψ，功 率 因 素cosψ取 在0.8～0.9之 間，計 算SZ=600/0.85≈705 kVA，充分考慮變壓器余量及使用年限，按60%使用率考慮，決定選用額定容量為1 250 kVA箱式變壓器，變壓器臨時布置在就近位置，高壓側帶計量裝置，周圍使用紅色燈帶及安全警示燈做安全標識，變壓器進線電源通過3×50 mm2 10 kV高壓電纜施工用電變電站上端并接。

在豎井頂部（EL.2875.10）和GIS 500 kV電纜層B軸9號柱處分別布置一個電源柜（AC 380 V），用于向500 kV電纜層及上平洞采暖器提供電源,進線電源通過3×185+2×95動力電纜分別引自臨時變壓器。

在GIS層B軸3號柱和17號軸處分別布置一個電源柜（AC 380 V），用于向GIS設備室內采暖器提供電源,進線電源通過ZB-YJV-3×185+2×95動力電纜分別引自臨時變壓器。

3.2 隔離措施

（1）根據現場施工實際情況，500 kV電纜盤高約4.2 m，寬約3.2 m，GIS現預留門洞高約4 m，電纜盤無法運輸至室內，因此500 kV電纜敷設時需將電纜盤放至室外。根據歷年兩河口電站GIS區域室外溫度情況，室外最低溫度約-15 ℃，因此需在電纜盤放置處搭設防護保溫棚（圖1），防護棚長寬高各6 m，使用6號槽鋼及50×6鍍鋅扁鋼搭設，頂部焊接吊耳，確保防護棚可以靈活吊裝，便于電纜盤裝卸車。防護棚頂部、左右兩側及背部先使用50 mm厚復合板進行圍擋，然后使用阻燃防護篷布進行包裹，確保防護棚起到防風保溫作用，防護棚示意圖詳見圖2，防護棚左側設置兩道高2 m，寬1.2 m進人門，方便電纜敷設時人員進出，兩道門之間設立為緩沖區域，人員通過第一道門進入緩沖區域后將第一道門關閉，然后通過第二道門進入防護棚，門內掛裝保溫棉被。防護棚至GIS樓墻體處的保溫使用6號槽鋼及50×6鍍鋅扁鋼根據現場實際尺寸進行搭設，高度寬度與防護棚一致，周圍先使用50 mm厚復合板進行圍擋，然后在使用阻燃防護篷布進行包裹,如圖3所示。

圖1 防護棚布置示意圖

圖2 防護棚示意圖

圖3 電纜盤防護棚至GIS樓墻體處防護棚示意圖

（2）根據孔洞大小在室內先使用焊接鋼管和木板對GIS樓500 kV電纜層墻面上所有預留孔洞、上平洞與GIS樓連接縫、上平洞排風口等進行封堵，木板封堵完成后在木板上粘貼10 mm厚橡塑保溫板，增強保溫性能，縫隙處同樣使用橡塑保溫板進行密封。

（3）1號豎井電纜敷設時在1號、2號豎井之間，平洞部位使用焊接鋼管、防護網和防火阻燃篷布將其隔斷，待2號豎井交面后，將隔斷前移至2號豎井靠主廠房進風洞側，將1號、2號豎井封閉隔離起來，防止無關人員進入到高壓電纜敷設區域，起到防護隔離作用。

（4）GIS樓500 kV電纜層靠江側預留門洞，使用焊接鋼管、防護網和防火阻燃篷布根據預留孔洞大小制作臨時隔離門，高壓電纜敷設時禁止無關人員進入，并起到防風保溫作用。

4 加溫布置方案

4.1 加溫設備選擇

結合兩河口特有的冬季氣候，從經濟適用性、性能、運維等多方面出發，查詢比對了多種國內外現有加熱設備，發現目前最先進實惠且適用于高大空間加溫的設備為紅外線輻射加熱設備，兩河口GIS室屬于高大空間且環境惡劣，因此決定選用電長波采暖器(15 kW/380 V)對GIS室及500 kV電纜層、上平洞等敷設通道進行整體加溫。

（1）電長波紅外采暖在實際應用中的優點

1）采暖速度快、采暖效率高、即開即熱，采暖無滯后性，懸掛高度4～20 m，特別適用于高大空間，如工廠車間、體育館等高大空間的加熱采暖。

2）設備結構簡單，建設費用低。只要有電即可應用，方便靈活。

3）采暖舒適度好。空氣不干燥，靜態加熱無揚塵。

4）設備溫控人性化，確保安全穩定，建造簡便，施工周期短，易于推廣。

5）高效節能。在高大空間內，該設備比傳統方式節約至少30%的運行費用。

（2）應用安全

1）采用220 V或380 V電力加熱，使用方便安全，易于管理。該產品性能穩定，連續運行20 000 h性能保持不變；耐潮濕，在相對濕度80%～90%環境中放置500 h后電阻無變化；安全性好，不自燃，不自爆，不漏電。

2）工作過程中遇設備損壞、觸電、熱過載、短路、缺項等情況設備自動停止并關閉，保證使用安全。

3）測溫儀隨時監控溫度，一旦溫度高于設定溫度設備自動停止并關閉，低于設定溫度自動啟動，保持恒溫運行。

4.2 500 kV高壓電纜敷設加溫設備布置

（1）500 kV GIS電纜層

500 kV GIS電纜層電長波采暖器布置分兩階段進行，1號豎井電纜敷設時布置在9～18號軸之間，共布置9臺電長波采暖器(15 kW/380 V)，采暖器安裝高度5 m，溫控箱安裝高度1.5 m。在進行2號豎井電纜敷設時，將1號豎井電纜敷設時布置的電長波采暖器移至1～9號軸之間布置，布置數量及安裝高度與1號豎井電纜敷設時一致。電纜盤處布置1臺電長波采暖器(15 kW/380 V)，電纜盤至GIS樓處布置2臺紅外采暖器(3 kW/220 V)，均安裝于防護棚頂部，運行期間在采暖器附近放置滅火器，并設置安全警示標牌，防止火災及燙傷。

（2）出線上平洞

出線上平洞共布置36臺紅外采暖器(3 kW/220 V)，每間隔5 m布置一臺，采暖器沿上平洞拱頂電纜橋架布置，安裝高度與橋架一致，1號豎井電纜敷設時采暖器安裝方向面對左側，2號豎井電纜敷設時采暖器安裝方向面對右側，運行期間在采暖器附近放置滅火器，并設置安全警示標牌，防止火災及燙傷。

4.3 GIS室加溫設備布置

（1）GIS室采取整體加溫方式，整個GIS室共布置20臺電長波采暖器(15 kW/380 V)，分別布置在靠山側和靠江測，每側布置10臺，采暖器安裝高度6 m，溫控箱安裝高度1.5 m，安裝過程中為避免破壞免裝修混凝土，靠江側利用參考平臺防護欄進行安裝固定，靠山側根據現場實際情況使用6號槽鋼制作支架進行安裝固定，運行期間在采暖器附近放置滅火器，并設置安全警示標牌，防止火災及燙傷。

（2）出線套管安裝屬于露天作業，選擇天氣晴朗且氣溫較高的時間段進行出線套管安裝。

4.4 加溫設備接線

（1）500 kV GIS電纜層

500 kV電纜層采暖器電源引自GIS 500 kV電纜層B軸9號柱處電源柜，電源柜至各采暖器使用ZB-YJV-5×16動力電纜作為電源線，電纜沿地面使用200×100電纜槽盒敷設，上引電纜使用100×50電纜槽盒敷設，槽盒固定禁止破壞免裝修混凝土。

（2）出線上平洞

出線上平洞采暖器電源引自豎井頂部(EL.2875.10)電 源 柜，從 電 源 柜 引 出2根ZBYJV-3×35+2×16動力電纜作為采暖器電源線，電纜沿上平洞拱頂電纜橋架敷設。每根電纜供18臺采暖器，采暖器通過ZB-YJV-3×4動力電纜就近從主電源電纜引接。

（3）GIS室

GIS室1～10號柱采暖器電源引自GIS層B軸3號柱處電源柜，10～20號柱采暖器電源引自GIS層B軸17號柱處電源柜，電源柜至各采暖器使用ZBYJV-5×16動力電纜作為電源線，電纜沿地面使用200×100電纜槽盒敷設，上引電纜使用100×50電纜槽盒敷設，槽盒固定禁止破壞免裝修混凝土。

5 運行維護

GIS室、GIS 500 kV電纜層、出線上平洞等部位采暖設備安裝完成后，安排專人進行維護，GIS室采暖設備每班安排1人進行運行維護，每2 h記錄每臺采暖器供暖區域的環境溫度，根據環境溫度對采暖器加熱溫度進行實時調整，確保GIS室整體溫度滿足廠家技術文件要求，采暖器出線故障時及時進行維修。GIS 500 kV電纜層、出線上平洞采暖設備每班安排2人進行運行維護，每2 h記錄每臺采暖器供暖區域的環境溫度，根據環境溫度對采暖器加熱溫度進行實時調整，確保高壓電纜敷設環境溫度滿足廠家技術文件要求，采暖器出線故障時及時進行維修。

6 結語

兩河口電站在面臨高寒高海拔等不利因素的影響下，通過使用電長波采暖器對GIS室、高壓電纜存放地點及敷設通道進行整體加溫，確保了500 kV GIS設備安裝及高壓電纜敷設冬季施工順利進行，縮短了工期，節約了成本，開創了高寒高海拔地區500 kV高壓設備冬季施工先例，對類似的工程具有一定的借鑒和促進作用。