10 kV 箱式开关站安装施工

王纯高

（中国葛洲坝集团公司，湖北宜昌 443002）

10 kV 箱式开关站安装施工

王纯高

（中国葛洲坝集团公司，湖北宜昌 443002）

藏木水电站是西藏“十一五”规划重点项目，也是西藏第一座大型水电站，是西藏电力发展史上由建设10万千瓦级水电站到建设50万千瓦级水电站的标志性工程。藏木水电站工程设有四台LQP20/25t平移式缆索起重机，是大坝施工的主要起重设备，而10 kV缆机箱式开关站则是四台缆机运行的心脏，因此开关站的安装施工质量显得尤为重要。通过阐述箱式开关站的安装施工方法，对类似工程安装工作及其施工方案的编写具有一定的参考价值和借鉴作用。

10 kV；箱式开关站；安装；调试；施工措施

0 引言

10 kV无人值班箱式开关站（有些厂家又称之为箱式变电站）是指将包括开关设备、站用变压器等在内的高压一次系统和包括直流电源、控制、保护、计量、远动等在内的二次系统以及相应的内部连接线均用外壳封闭起来，预装到一个防潮、防尘、防火、隔热的钢结构箱壳内，从而组成一种全封闭的箱型成套开关设备。藏木水电站工程在紧临右岸缆机轨道下游端头安装施工一座10 kV箱式开关站，专为四台缆机提供10 kV电源。箱式开关站10 kV电源引自工区35 kV变电站，双回路供电，四回路出线，开关站为XGW－12户外预装箱式环网柜，内部采用VS1－12 (G)、12 kV户内真空断路器/塑壳开关作为开断设备。开关站土建条件及基础安装图由设计院根据生产厂家要求提供，开关站进出线电缆均采用桥架敷设。主要有进线柜2间隔、出线柜6间隔（包括预留备用2间隔）、PT柜 2间隔、站用变柜2间隔和分段柜1间隔共13间隔，以及配套的一、二接线、通讯网络、直流系统、接地系统、通风空调、消防灭火、照明等，整个开关站由中国葛洲坝集团西南分公司负责安装调试等施工工作。

开关站主要由基础、箱体及顶盖三分部组成，整个箱体分为四个吊装单元组合，每个吊装单元含有4个间隔。根据设备特点，将开关站的安装施工分为以下几个项目：1) 开关站基础件预埋；2) 10 kV开关站配电装置安装调试；3) 开关站顶盖安装；4) 开关站辅助设备安装。

由于箱式开关站具有“户外化、小型化、造价低、安全可靠、技术先进”等优点，深受供、用电部门和单位的青睐，近几年来，在两网改造中获得了广泛的应用。

1 安装施工流程图

合理制定规范、可行的操作流程，严格执行操作流程，并建立相应的监督体系，可规避因违规操作或流程混乱造成的问题。10 kV缆机箱式开关站安装施工流程图如图1所示。

2 主要施工技术措施

2.1 基础件预埋

开关站基础主要由混凝土框架、电缆层和基础件预埋组成。

根据图纸及盘柜尺寸对土建基础进行验收，标高、尺寸是否正确，预埋件位置、数量是否正确。

根据盘柜尺寸进行基础槽钢制作，按设计要求核对槽钢型号。安装时应按照图纸尺寸，检查接地抽头数量和位置是否正确。

基础槽钢安装的允许偏差：预埋的镀锌槽钢顶面高出土建基础面10 mm，水平误差应不超过±2 mm。

图图11 箱箱式式开开关关站站安安装装施施工工流流程程图图Fig. 1 Box switch station installation diagram

2.2 电缆桥架安装

1) 电缆桥架安装 按设计院设计的预埋件与桥架布置图进行施工。动力电缆采用梯架式，敷设在桥架的上两层；控制电缆、计算机电缆和通讯电缆采用托盘式，敷设在桥架的下一层。

2) 立柱的安装 按设计院图纸设计要求的尺寸进行放点，确定立柱的位置，用线锤和水平尺来保证立柱的垂直度和水平度。立柱采用膨胀螺栓固定，焊接应牢固，焊缝应饱满，焊接后去焊皮和焊渣。所有的立柱都要按图纸设计要求焊上镀锌扁铁作为桥架的接地，扁铁的起点和终点跟主接地网进行可靠焊接。对所有焊缝处作防腐处理，然后刷上银粉漆。

3) 托臂的安装 一般根据施工规范要求确定间隔距离，若有特殊要求，则根据图纸要求。同一立柱上托臂高差的调整，在立柱之间拉一根粉线，来保证同一排立柱上的同一层托臂在同一平面上，然后拧紧固定支臂的螺栓。

4) 托盘（梯架）的安装 同样可以用粉线来调整同一层托盘之间的水平度和直线度。托盘之间通过连接片来连接，连接圆头螺栓的圆头应在托盘内侧，螺帽在外侧，以免电缆敷设时划伤电缆。托盘调整合格后，装上托盘压板，压板在每层托臂上对称安装。

2.3 配电装置安装

1) 箱式开关站设备到货验收

设备到货验收应主要检查：设备与到货（装箱）清单是否相符；出厂文件是否齐全；设备外观有无磕碰、变形，内部有无损坏、脱落和松动等现象。

2) 10 kV配电装置吊装

开关站箱体每个吊装单元的外形尺寸为长4米、宽2.4米、高2.65米。吊装和运输严格按照厂家要求进行。

a. 吊装方式

采用厂家配送的简易吊具（两件两端开缺的槽钢）起吊；将起吊钢丝绳挂在起重设备吊钩上；调整起吊设备吊钩位置，使其处于10 kV配电装置箱体正上方；拉出10 kV配电装置箱体底框上四个可伸缩的起吊杆，在其上挂好钢丝绳，并保证钢丝绳尽可能松驰；一人站在10 kV配电装置箱体的上面，将简易吊具支撑于钢丝绳之间，并调整两者之间的夹角，保证吊具起吊时不滑落；缓慢提升10 kV配电装置箱体，待钢丝绳与吊具之间有一定预紧力时人员撤离；正常起吊。

根据10 kV配电装置箱体吊运的单元重量选择起吊设备和吊具。

起吊时钢丝绳之间夹角不得大于60º，保证起吊平稳。

吊装时要注意安全，要有保护意识。

b. 二次运输

箱体运输途径从业主设备库到开关站现场，工地地形复杂，运输前检查好沿途路况。

箱体运输途中倾斜度不得大于30º。

箱体与运输车辆应牢固绑扎，不允许箱体有移（滑）动和晃动现象。

c. 箱体及盘柜就位安装

按照图纸设计顺序，核对后在盘柜上标明设计编号，按顺序将箱体放到基础槽钢上。

10 kV箱式开关站平面布置如图2所示。

图2 10 kV箱式开关站平面布置图Fig. 2 10KV box switch station layout

箱体及盘柜运抵安装地点就位后，箱体相互间用镀锌螺栓连接；箱体与基础槽钢采用点焊固定，应在厂家现场技术人员的指导下进行就位、调整、安装和密封。同时用线坠、钢板尺在盘的侧面、正面控制其尺寸，用水平尺、水准仪在盘顶、盘面监视其尺寸，在多维空间监控下进行调整和连接镀锌螺栓。

相邻箱体外表面及盘柜盘面偏差、箱体及盘柜间接缝、盘柜安装的垂直偏差、相邻两盘柜顶部高差、成列盘柜顶最大高差等指标均要符合设计要求。

安装完成后的盘柜箱体内的开关动作应可靠灵活，无卡阻碰撞现象。动触头与静触头中心线应一致，且接触紧密。

设备上的各种仪器仪表、按钮、开关等安装完整，标志正确、清晰、齐全。

盘柜、箱体、基础槽钢与基础接地应可靠连接。盘柜应接地良好。

安装中用于检查、校验、试验的仪器仪表须经过法定计量单位的核定，并在有效期内，使用仪表的精度等级应高于被测对象的精度等级。

3) 母线及母线桥安装

母线安装前，应将连接处接触面用平锉打磨平整光滑，去掉表面污渍，并将螺栓孔周边的毛刺清理干净。

应根据盘柜特点确定母线是从侧面穿入，还是从柜顶进入。若从侧面穿入，应在盘柜安装时的最后一台盘柜安装到位前，将母线穿入。否则应在顶盖吊装前从盘顶进入装好母线，安装时应分清A、B、C三相母线的区别。

用螺栓连接母线，接触面涂以导电膏，固定用力矩扳手的力矩值应符合规范规定。螺栓应受力均匀，不使电器的接线端子受额外应力。

母线在绝缘子上安装时应符合：金具与绝缘子间的固定平整牢固，不使母线受额外应力；固定母线的金具不得形成闭合铁磁回路；母线用螺栓搭接时，搭接长度及钻孔直径应符合规范要求等。

绝缘子的套管、底座和法兰、保护网（罩）及母线支架等可接近裸露母线应用镀锌扁钢直接与接地干线连焊接，搭接长度不小于扁钢宽度的两倍。

母线的最小安全距离应符合规范要求。母线相间及距接地体最小安全距离：0.4 kV为20 mm，10 kV为125 mm。

4) 顶盖运输与吊装

10 kV开关站顶盖采用分段运输、现场拼装模式。开关站顶盖应在10 kV配电装置吊装调整完毕且母线安装完后运输进场，采用吊车在现场进行分段拼装。拼装好后进行分缝压条和密封。开关站顶盖安装顺序应提前，否则设备会受到天气的影响。

5) 直流系统安装

a. 安装前准备工作

220 V直流系统主要由两大部分组成，一部分是电池屏，另一部分是直流充电屏（直流屏），电池屏由103只2 V理士电池以串联方式组成。安装前应开箱检查清点直流系统的充馈电柜、蓄电池柜。对单只蓄电池正、负极接线柱进行清扫和检查。蓄电池的正负端栓必须极性正确，并无变形。其型号、规格应符合设计要求；附件齐全，元件无损坏情况。

b. 蓄电池安装

蓄电池安装应平稳、间距均匀，同一排列的电池槽应高低一致、排列整齐；

安装蓄电池时应严格按串并联线路进行连接，决不能连错或反极；蓄电池端子连接排等所有接触面应用砂纸或铁刷清除氧化膜和污物，减少接触电阻，避免发热；安装前应在端子上涂一层凡士林油，在安装完端子连接件和导通电池系统前，检查电池系统的总电压和正负极，以保证安装正确；蓄电池连接电缆应尽可能缩短，不能只按容量的输出来选择电缆的大小规格，电缆的选择应考虑不能产生过多的电压降；不能把不同容量、不同性能或新旧不同的蓄电池连接在一起使用；蓄电池应避免安装在密闭的设备内，蓄电池应有良好的通风环境。不要安装在变压器等发热物体附近；蓄电池与充电器或负载连接前，电路开关应置于“断开”位置。同时蓄电池的正极与充电器或负载的正极相连接，蓄电池的负极与充电器或负载的负极相连接。

6) 动力、控制电缆的施放与安装

a. 施放与安装前准备工作

电缆到货后，会同业主和监理单位，对照到货清单开箱检查其规格型号、数量、质量完好情况，作好记录；清除电缆桥架上和电缆层、沟里的杂物、淤泥；

准备好统一规格、颜色的电缆牌，上面标明电缆编号、规格型号、起止地点，字迹清晰、耐用。

b. 施放与安装

把准备好的电缆架，架稳电缆盘，电缆从盘上部拉出，不得有扭曲打折现象。电缆敷设弯曲半径：普通电缆10倍，铠装电缆20倍。电缆桥架上的电缆坡度超过45度角时，每隔1米要绑扎一次。敷设电缆时要特别注意安全，要有专人负责，且要求所有人都保证统一指挥，起止端、中间都必须有专人负责，带上对讲机，电缆敷设过程中要保证通讯通畅，防止电缆敷设过程中出现问题。

电缆敷设要分层布置。一般规定是：动力电缆放最上层，控制、信号电缆放中间层，消防电缆放下层。如果图纸有特别的要求，应按图纸设计来施工。电缆敷设不得有扭曲、交叉、堆积、打折现象。电缆的起止端要留取足够余量并挂上电缆牌。

严格按厂家的说明书进行电缆头（中间接头）的制作及二次配线。二次配线时，遵循“横平竖直”的原则，配线前一定要先对线，对线正确后，每根芯线上戴上白头，白头上要标明电缆号、回路号、端子号。字迹要清晰、耐久。芯线上端子时，螺丝要上紧，防止脱落、虚接。

电缆敷设完毕，电缆孔、电缆管要封堵严密。

小母线连线±WCL选用6 MM2多股铜芯软线，其它连线采用4 MM2多股铜芯软线。

开关站通讯网络安装。交换机和通讯管理机之间采用网线连接；通讯管理机和装置之间采用屏蔽双绞线连接；由于开关站为分部运输，各装置与通讯管理机之间连接为现场连接。

7) 接地装置安装

接地预埋，金属栏杆、楼梯及钢爬梯接地，基础槽钢接地，箱式开关站及电气设备接地，电缆桥架接地，引出与右岸缆机平台接地网可靠连接。

8) 开关站辅助设备安装

站辅助设备包括：开关站通风空调、开关站照明、消防设备。

2.4 配电装置调试

配电装置的调试不能狭义地认为只是设备的耐压试验和保护试验，一般还有进出线的相序检查，真空断路器动静触头检查、地刀分合是否灵活，驱进机构是否灵活可靠，二次仪表是否能够正确显示一次地刀、断路器的位置，二次控制回路是否能按照图纸设计的逻辑进行可靠动作以及微机保护装置的调校等。

1) 直流系统调试a. 蓄电池充放电

蓄电池在运输、贮存和安装过程中若时间很长会失去一定容量。如果不需校核容量，当电池开路端电压≥2.13 V时可以直接投入浮充运行，当开路端电压＜2.13 V时应先进行均衡充电，然后投入浮充运行。

如果需要进行容量校核时分三步进行：

第一步，逐只测量蓄电池开路端电压，如果开路端电压＞2.13 V则可按循环充方式进行充电，25 ℃时循环使用2V蓄电池的充电电压为2.4 V。当电流降至0.005 ～ 0.01C10A保持3 ～ 5小时基本不变时再充3 ～ 5小时，电池充电基本饱和。如果开路端电压≤2.13 V，应先放出20 % 容量然后再进行循环充电至饱和。

第二步，在室温25 ℃时，以0.1C10A电流放电至1.8 V，每隔1小时记录一次放电电流、温度和电压，并计算出放电容量，容量大于95 % 的额定容量为合格，即放电超过9.5小时。

第三步，将放完电的电池组进行均衡充电至饱和后转浮充运行。测量浮充电压，观察其均衡性。

正常浮充运行不需要均衡充电，如发现出现以下情况时应进行均衡充电：正常浮充时，电压偏差超过0.1 V；个别单体电池电压低于2.18 V；停电搁置超过3个月；长期达不到浮充要求，每半年一次；放电后24小时之内未及时充电；长期小电流深度放电；过流放电（电流大于规定20 %）、过压放电（单体低于1.5 V）和过电量放电（超过额定容量10 %）应立即进行均衡充电；

电池容量测定（放电）。宜在电池静置1 ～ 2小时，使电解液扩散均匀后进行，放电电流应采用10小时率电流值。放电后每个电池的电压不应低于1.8 V，且应作好各种记录。放电结束后极板应无弯曲、剥脱，电池质量标准为：每个电池电压与电池组平均电压的差值，合格为≤1.5 % ，优良为≤l % ；电压不合标准的电池数，合格为≤5 % ，优良为≤3 % ；25℃时放电容量检查，合格为≥85 % 的额定容量；优良为≥90 %的额定容量。

b. 放电、充电操作次数

一般需要反复三次，以完全激活蓄电池的活性和额定容量。最后恢复直流系统的正常运行。

2) 电气设备交接试验

试验依据现行GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》进行，主要有：

对10 kV配电装置1#、2#两台站用变压器进行试验。

对10 kV配电装置1段PT柜、2段PT柜进行试验。

对10 kV配电装置1#、2#进线断路器柜；1#、2#、3#、4#出线断路器柜及Ⅰ、Ⅱ母分断断路器柜进行试验。

对进出线高压电缆进行试验。

10 kV配电装置组装完毕后，应进行整体试验。

3) 10 kV配电装置调试

a. 10 kV配电装置调试前应完成以下工作

10 kV配电装置安装工作，其装置母线及其附件已安装完毕；

10 kV配电装置电气设备交接试验，且各试验数据均符合GB 50150－2006《电气设备交接试验标准》的要求；

动力电缆、控制电缆施放，并以完成动力电缆头的制作、接入及控制电缆的配线工作。

直流系统已安装完毕，并具备投运条件。

b. 10 kV配电装置的机械闭锁功能的调试

根据厂家技术资料进行调整，使其机械闭锁功能符合厂家及规范技术要求（满足“五防”功能[4]、操作简便、安全可靠）。

c. 10 kV配电装置继电保护调试

开关站保护配置 分段YZ100-MFZT（FT）单元保护配置有三段式电流、母分备自投、控制回路断线告警；进线YJ201-JX单元保护配置有速断、限时速断、过流、反时、零序过流、零序过压低压；出线YZ201-CX单元保护配置有速断、限时速断、反时限过流、定时过流、零序过流、重合闸后加速跳、零序过压；

10 kV配电装置继电保护调试应根据厂家图纸、技术资及保护定值单进行调试，检查10 kV配电装置继电保护功能应符合保护定值单的要求。进行保护传动试验，各开关应可靠动作。

d. 10 kV配电装置的电气控制功能的调试

10 kV配电装置电气闭锁功能的调试 根据厂家图纸、技术资料进行调试，检查10 kV配电装置各进线开关、出线开关及联络开关闭锁功能应符合厂家图纸及技术资料的要求。

10 kV配电装置备自投功能的调试 根据根据厂家图纸、技术资料进行调试，检查10 kV配电装置备自投功能应符合运行方式的要求。必要时在满足条件的情况下由变电站配合，两条进线的DL都合着，母分开关分着，让其中一条进线停电的方式下做母分备自投试验。即其中一条进线的对侧变电站拉开开关，本侧备自投动作，经延时跳进线开关，合母分开关。

4) 接地电阻测试

接地一般分为保护性和功能性接地两种。10 kV配电装置所有盘柜、箱体均应可靠接地。工作接地电阻应不大于1 000 μΩ。保护接地电阻不大于4 Ω。如果还有其他接地（如防雷接地）与其共用接地体，接地电阻不大于1 Ω。

2.5 开关站带电试运行

1) 10 kV开关站带电试运行前必须完成的工作

10 kV配电装置吊装完毕；

10 kV配电装置电气设备交接试验，并通过试验；

直流系统安装调试完毕；

10 kV配电装置调试完毕，具备送电试运行条件。

2) 10 kV开关站送电步骤

断开10 kV开关站1#、2#进线开关柜接地开关，断开1#、2#进线开关并摇至试验位置，关闭开关站所有柜门；

断开10 kV开关站1#、2#、3#、4#出线开关及母联开关，并摇至试验位置；

将1段PT柜、2段PT柜PT小车摇至工作位置；

合上开关站高压进线前一级开关；

合上1#进线开关，观察仪表指示是否正常；检查1段母线电压幅值、相位是否正确。

合上2#进线开关，观察仪表指示是否正常；检查2段母线电压幅值、相位是否正确。

合上1#、2#站用变柜主开关，检查变压器通电情况是否正常（包括冲击三次）；

分别合上1#、2#、3#、4#出线主开关，检查各指示灯、仪表是否正常。

3 施工资源配置

安装工作应按照系统工程原理部署施工方法，精心组织各工种、各工序作业，对工程施工的过程、质量、安全、进度、资源、成本实行全面管理和动态控制。确保该工程的质量、工期、安全文明施工等均满足业主要求，主要资源配置有：劳动力配备、主要施工机械及工器具配备、主要试验测量仪器配备、劳保材料和安全措施配备。

4 进度保证措施

根据项目施工内容和工程量，制定合理工期。为了确保工期，根据工程划分制定各工种人数，明确各自的岗位职责范围。要求安装人员持证上岗，并保证为熟练工人，充分调动每个人的积极性，充分发挥各自的才智和干劲，加快工程进度。

5 质量保证措施

施工前由专业技术人员进行书面交底，使每个安装施工人员心中有数，明确质量要求和目标，安装施工过程中严格执行“三检”（自检、复检、终检）制度，对业主及监理工程师提出的问题及时整改，每道工序合格后方可进行下道工序施工。严把质量关，为无人值班开关站运行奠定基础。

严格工序交接制度，施工中通过监督，提高工程质量。

施工过程中严格按照施工图纸、现行国家规范进行施工。

6 安全保证措施

凡进入现场施工的人员，上岗前必须进行安全教育，提高安全意识。特种作业人员必须进行专业的安全培训，经安全部门考试合格领取操作证后方可独立作业。随时检查施工生产中的不安全因素，及时处理或联系有关部门解决施工生产中存在的安全问题，对现场发现的不安全隐患及时下达整改通知书，并监督和检查其整改后的情况。施工现场设置安全标志、警示装置。现场操作人员必须穿戴好劳动保护用品，按操作规程操作。施工现场的消防器材和设施设置要齐全，布置合理。严格执行用火申报审批制度，在危险地段动火时要加强防火设施的布置，并设专人监督。

7 结论

生产箱式开关站的各个厂家，对各自的开关站名称、规格、型号不尽相同，有些厂家称之为“智能型箱式开关站”；也有一些厂家称之为“预装式高压成套开关柜”；还有一些厂家称之为“箱式变电站”或简称“箱变”。由于各个供货厂家的技术水平和生产能力参差不齐，所提供的设备质量差异也较大。

开关站的二次系统多采用综合自动化系统。可以将各个综合自动化装置分散安装于各进出线单元内，也可以将它们集中组屏。综合自动化系统具有“四遥”、数据通讯及处理、参数设置、故障录波、告警、打印等功能，并通过通讯设备与调度连接，从而使开关站真正实现无人值班的功能。

无人值班开关站是一种先进的运行管理模式，它是以提高开关站设备的可靠性和基础自动化为前提，并借助微机远动技术，由远方值班员取代现场值班员实施对开关站设备运行的有效控制和管理。无人值班开关站虽然是一种先进的运行管理模式，但并不是不需要任何技术措施的无人管理，相反，它更需要充实训练有素的高素质人员，利用先进的设备互相协调共同搞好管理工作，以达到减人增效的目的。就现实来说，从变电站的安全角度来看，一些具体操作必须有人员到现场，而且有些设备隐患并不能通过自动化系统完全显示出来，为此，必须配备人员在场。

[1] 刘景霞. 对铅酸蓄电池浮充电压和均衡充电电压的综述[J]. 电力建设, 1991(3): 23-25.

[2] 李帅. 电力系统中10 kV高压开关柜设计体会及安装方法[J]. 中国科技纵横, 2010(22): 62-62.

[3] 张玉, 杨惠. 浅论无人值班变电站设计与应用[J]. 中国科技财富, 2010(20): 230-230.

[4] 孙亚辉. 电动操作隔离开关控制回路的设计与应用[J]. 电气时代, 2010(8): 78-80.

[5] 贾冬霞. 浅谈10 kV开闭所[J]. 机电信息, 2010(6): 104-105.

10 kV Box Switch Station Installation

WANG Chun-gao
( China Gezhouba Dam Corporation, Yichang 443002, Hubei, P. R. China )

Zangmu hydraulic power plant is not only one key project of Xizang Eleven five programming, but also is the first large-scale hydropower stations in Xizang. It’s a symbolized project in the history of Xizang Power development by buliding from one hundred thousand kilowatts to five hundred thousand kilowatts. Reservoir hydropower project is equipped with four LQP20/ 25t translational type cable crane, which is used to the main lifting equipment of the dam construction. While the 10 kV cable box switch station is the four station cable machine running in the heart. Thus the switching station installation quality appears particularly important. Through elaborating the box switch station installation construction method for similar projects, installation and construction plan compiling has certain reference value and draw lessons from action.

10 kV; box switch station; installation; debug; construction measures

TM741、TM727

A

1001-4543(2012)02-0127-08

2012-05-20;

2012-06-09

王纯高（1959－），男，湖北仙桃人，高级工程师、国家一级注册建造师，本科，主要研究方向为发电厂及电力系统，电子邮箱wangchungao@sohu.com。