既有牽引變電所升級改造施工監控重難點及措施

中鐵武漢大橋工程咨詢監理有限公司 張建哲

引言

隨著我國高速鐵路建設水平的不斷提高，電氣化鐵路成為了鐵路中的主力軍，牽引變電所作為電氣化鐵路的能源中心是電氣化鐵路的重中之重。隨之而來的是電氣化鐵路既有牽引供電系統負荷大幅增加，部分既有牽引變電所容量及設備已無法滿足現有負荷的需求，牽引變電所作為電氣化鐵路運輸的能源中心，本著經濟合理性，在確保高速鐵路正常運營的前提下，需要對部分既有鐵路牽引變電所進行升級改造。

1 工程概況

李營牽引變電所建設之初為京滬高鐵、北京動車段等牽引負荷供電。隨著京雄鐵路的建設及相關用電節能要求，李營牽引變電所除了為京滬高鐵、北京動車段供電外，還要為京雄城際鐵路供電，但既有李營牽引變電所建設之初未考慮京雄鐵路供電需求，因此要對既有李營牽引變電所進行增容升級改造。

李營牽引變電所引入兩路220kV 三相電源、一主一備，220kV 側接線形式為線路變壓器組，設置四臺牽引變壓器，兩臺一組構成“V-V”接線組，一組運行、一組固定備用。其中北京方向兩臺牽引變壓器（1#B、2#B）容量為31.5MVA、220kV 側相序為AB，上海方向兩臺牽引變壓器（3#B、4#B）容量為40MVA、220kV 側相序為CA，27.5kV 側為直供供電方式，27.5kV 母線為單母線接線，兩段單母線間設聯絡隔離開關。

李營牽引變電所改造后維持兩路220kV 三相電源、一主一備，相序由原C、A、B 改為A、B、C。220kV 側接線形式為線路變壓器組，牽引變壓器維持V 接線形式，具體施工流程如下：進行不影響既有設備運行的工作-新綜自屏小母線接引-更改主變運行方式為3#、4#單變壓器自投運行-T1段母線饋線綜自屏統改造，1#、2#變壓器更換-2#進線綜自系統改造，2#變壓器試驗、沖擊、空載、203電纜倒切-1#進線綜自系統改造，1#變壓器試驗、沖擊、空載-T2段母線饋線綜自系統改造-更改主變運行方式為最終運行方式-既有綜自屏及二次電纜拆除，新綜自屏就位。

拆除既有的（1#B、2#B）其容量為31.5MVA的兩臺變壓器，將既有李營所全部負荷接至既有兩臺40MVA 牽引變壓器上，一臺運行、一臺固定備用，為京滬高鐵牽引負荷供電；新設兩臺40MVAAT 單相接線牽引變壓器，一臺運行、一臺固定備用，為京雄鐵路牽引負荷供電。2×27.5kV側采用單母線分段接線型式，2×27.5kV 饋線采用上下行互為備用方式；同時對全所的綜合自動化系統進行改造換新。

改造工程實施過程中李營變電所的主變運行方式有兩種：過渡運行方式。既有的1#B、2#B 以及對應的27.5kV 側開關柜退出運行，3#B、4#B 一主一備運行，2001、2002隔離開關至合位，由單臺變壓器帶T1、T2兩段27.5kV 母線運行；新運行方式。更新的1#B 或2#B 帶新增兩段27.5kV 母線和四路饋出線運行，既有的3#B 或4#B 帶T1、T2母線和饋線運行。1#B 與3#B 組成一組，2#B 與4#B 組成一組，兩組變壓器一主一備的方式運行。

2 既有變電所升級改造監控措施

2.1 既有變電所改造的重難點

在確保正常運營的前提下改造。李營牽引變電所是既有運營的牽引變電所，為繁忙的京滬高鐵、北京動車段等供電，必須確保正常運營的前提下進行升級改造；設備體積大，安裝空間受限。新增變壓器、GIS 開關柜等設備體積較大，且在既有有限的空間內進行安裝，安裝精度要求高、安裝難度較大；時間緊張。升級改造倒排工期為66天，但此變電所為運營所，幾乎所有施工必須天窗點內進行，且只能在凌晨2～3小時內施工，時間節點緊張。因此要求前期準備階段必須制定詳細的節點施工計劃，且在施工過程中嚴格按節點計劃完成規定的施工內容。作為參建一方監理單位，如何在這些重難點施工過程中做好監控工作，保證升級改造施工安全高質完成，尤為關鍵。

2.2 施工準備階段監控措施

在施工準備階段，監理項目部按照公司監、幫、促的管理理念，在施工前三個月督促施工單位組織編制了施工方案，并組織相關監理工程師對方案進行了聯合審查，方案從編制依據、施工人員、施工內容、要點計劃、控制措施及應急預案等關鍵內容進行了審核，為方案參加專家會審、北京局建設管理處的終審順利通過把住第一道關，隨后按照各級提出的意見要求施工單位對方案進行了修改完善。在方案審核的同時，督促施工單位抓緊與相關站段簽訂完善施工配合協議、安全協議，為施工計劃提報創造前提條件。就施工計劃提報方面，組織召開了計劃提報研討會，對提報計劃中施工里程、停電范圍及施工內容進行了逐條研究，確保提報的施工計劃準確無誤。

2.3 升級改造施工階段監控措施

根據方案中變電所當前運行方式，為減少220kV 進線側電源倒接次數、節省倒接時間，在更換新設備時可優先從備用電源系統設備開始，前期的配套或天窗點外的工作可在調度部門的批準下首先完成。

2.3.1 不退出既有設備運行的施工作業

此項施工作業有：27.5kV 所用變柜及負荷開關柜改移，集中接地箱安裝，新增27.5kV 高壓開關柜安裝，新增綜自盤、網開關屏、交流屏安裝，新變壓器附件安裝，電纜頭在線監測裝置安裝，SF6在線監測裝置安裝。期間監理應做好如下工作：質量驗收。包括基礎槽鋼制作安裝、集中接地箱安裝、接線及設備安裝質量，應按照圖紙及規范要求逐一進行驗收，并做好相關驗收記錄；過程盯控。包括27.5kV 所用變柜及負荷開關柜改移、新增綜自盤、網開關屏、交流屏安裝、電纜頭及SF6在線監測裝置安裝完成后調試過程進行全程盯控，此過程必須督促施工單位按要求辦理停電施工手續，并檢查相關盯控人員是否到位；見證試驗。包括新增高壓開關柜安裝完成后進行單體試驗、兩臺新增變壓器絕緣油注入前的試驗及連接電纜使用前的試驗。

2.3.2 既有綜自改造準備工作

此項工作有：新保護屏安裝、新綜自屏至既有一次設備的二次電纜全部敷設到位，綁扎、做頭、校線、套好號碼管、安裝屏間連線，接好新保護屏內的二次線，調試新牽引供電綜合自動化系統及二次電纜。該項工作對既有設備無影響，在天窗點外辦理第三種工作票進行。

在此項施工前監理應檢查既有設備的二次接線是否全部緊固到位。施工期間監理應做好如下工作：質量驗收。包括新保護屏安裝及新綜自屏至既有一次設備的二次電纜接線質量，應按照圖紙及規范要求逐一進行驗收，應督促施工單位做好過程線路號碼管及相關驗收記錄，務必檢查是否按照圖紙將用2×4mm2電纜由交直流屏將直流±KM、交流小母線A/N 接入新綜自屏；過程盯控。包括新牽引供電綜合自動化系統及二次電纜設置整定值、校核整定值及調試系統過程進行全程盯控，此過程必須督促施工單位按要求辦理停送電施工手續，并檢查相關盯控人員是否到位；見證試驗。見證電纜使用前試驗及新牽引供電綜合自動化系統全面通電試驗。

2.3.3 需在天窗點內完成的施工作業

此項施工作業有：包括新綜自屏頂小母線接引、更改主變運行方式，1#、2#變壓器退出運行，T1段母線饋線綜自系統改造，1號、2號變壓器更換，進線系統綜自改造，改主變運行方式，T2段母線饋線綜自系統改造，既有保護屏拆除、新保護屏就位。期間監理應重點做好以下工作：

更改主變運行方式必須監督施工單位按照確定的方案，變更接線、輸入定值后進行傳動試驗及3#B、4#B 間的自投試驗，確保天窗結束前，主變運行方式順利切換到過渡運行方式，若傳動試驗及自投試驗不成功，迅速將設備恢復原有的狀態，確保不影響變電所按時恢復送電，然后查找出原因消除問題，為下次過渡運行方案的實施做好準備；T1段母線饋線綜自系統改造中221電纜倒切必須監督施工單位按應急預案在現場準備4個1×300的插拔式電纜頭，電纜頭制作人員現場待命，當221電纜拔除過程中電纜頭損壞，現場立即重新制作電纜頭，制作、試驗完成后，利用第二天饋線綜自改造天窗將電纜接入224開關柜。剩余饋線綜自系統改造過程中注意二次流互回路不允許開路，二次電壓回路不允許短路。

剩余饋線綜自系統改造和T2段母線饋線綜自系統改造，必須監督施工單位按照施工計劃預留80分鐘用作改造故障排除；見證試驗。包括2#進線綜自系統改造以及新2號變壓器試驗、新2號變壓器沖擊、新1號變壓器沖擊，變壓器沖擊完成以后進行24小時空載試驗；既有保護屏拆除、新保護屏移動時，監理應監督施工單位做到屏柜移動一定要平穩,而且傾斜角度不能大于5°,禁止震動和晃動，行進速度控制在5cm/min 左右，與屏柜端子排連接的電纜不應受力。

2.4 施工過程安全環保監控措施

人員資格及施工設備保證措施。監理在每次施工前核查特種作業人員資質證書、營業線資格證書，對所使用的機械設備進行核查，核查內容包括大型設備是否報驗、小型設備是否貼反光標、是否和日計劃中所報設備一致及需標定的設備是否標定。在月初施工前，監理核查施工人員“四會”等技術交底掌握情況；既有設備和人身安全保證措施。在變電所內進行改造施工，監理首先督促施工單位對既有設備進行保護，對于不需更換的設備應用標識牌提示，防止施工人員誤操作。注意施工人員的安全，要求用網柵欄將帶電區域與施工區域進行隔離，并用標識牌對帶電設備標識，對施工人員起到警示作用，從而保證施工安全進行。檢查施工現場是否設專職的安全防護員進行防護。

防塵措施。在原有變配電室內進行基礎等改造施工過程中，現場監理監督施工單位做好防除塵措施，因運營的電氣設備對環境的要求非常嚴格，灰塵較大的情況下會導致設備放電，甚至導致爆炸事故。因此要求施工單位在施工部位應使用防塵布進行隔離，現場配備排風設備，保持室內通風良好，隨時將產生的灰塵排至室外；電源應急措施。在低壓側進行控制電路倒接時，為防止意外，監督施工單位按應急預案要求在室外布置一臺80kW 的發電機作為所內備用電源，通過室外電纜溝將電纜接引至控制室交流盤。運行方式為10kV 進線與發電機互為備用，其中10kV 為主用、發電機為備用，10kV回路出現故障時切除空調等大功率次要負荷回路，由發電機供電。

營業線施工安全管理。施工前參加點前會，要求施工單位對當日作業的工作內容及人員進行詳細部署，檢查作業票制度落實情況。在作業現場進行不間斷巡視檢查，對有可能危及設備安全的，督促施工負責人做好防護；對危及設備運行安全的，要立即要求施工負責人停止施工采取相應措施。在夜間施工時，按方案要求檢查室外設備場地的照明正常情況；當日施工結束后，現場監理督促施工負責人將作業地點的施工機具、材料撤至安全地帶，施工負責人向當班值班人員申請結束工作票時，監理與施工監管人、值班人員對施工地點進行檢查，確認防護完備、設備安全后，方可結束工作票，做到“工完料凈場地清”。根據作業計劃和內容，督促施工負責人提前1天提出書面詳細的操作步驟和作業注意事項，會同變電所監管人員、設備制造廠進行確認，確認正確無誤后方可進行作業。

工期節點保證措施。在調查現場后，根據實際情況，監理要求施工單位制定詳細的要點施工計劃表，并上報上級單位進行審批。

2.5 升級改造中出現的問題及解決方法

在李營牽引變電所升級改造過程中，前期準備工作比較充分，各種方案制定詳細，改造施工過程順利，但由于廠家技術人員審核不到位也出現了一些紕漏：由于1#B、2#B 更換涉及主變運行方式的改變，此時根據運行方式需對主變后備的低壓側保護的定值大小進行修改，但由于廠家技術人員檢查不到位，本來低壓側保護定值應修改為5s、但誤將其設定成10s，在試驗檢測時導致上級高壓側開關跳閘。問題發生后，相關人員立即進行了排查，按要求重新對保護值進行了設定，并做了簡要的問題分析，因在要點施工過程中，未造成嚴重后果，及時按程序進行合閘恢復送電。