AIS变电站改造方案探讨

2021-01-04

能源与环境 2020年6期

（国网泉州电力公司福建泉州 362011）

0 引言

20世纪70—90年代，为满足当时经济发展的需要，受限于当时的技术，国内建设大量的变电站采用高型及半高型布置方式。该类变电站存在普遍的问题：占地大，采用户外AIS布置方式，出线线路缺乏整体规划或由于经济的快速发展，规划多次变更或调整，变电站及线路均占用大量土地；技术落后，采用户外设备布置模式，监控系统集中布置，占用二次电缆多，虽然经过多次改造，但根本性问题无法解决。

随着城市的快速发展，当时处于郊区或边远地区的变电站，现在均成为核心区或成为政府规划的重要发展区域。

考虑上述变电站占地大、技术落后、可靠性不高等方面的问题，同时部分变电站已接近设计年限，因此应统筹规划，对其进行改造或迁改。

但是该类变电站均处于供电中心区域，如何实现不停电改造是当前存在的重要难题，本文研究如何在不停电或少停电的前提下实现对老旧变电站的迁改。

1 AIS变电站改造的必要性

（1）部分AIS变电站运行时间较长，有些变电站220 kV及110 kV配电装置的结构已接近或超过设计使用年限。

（2）部分半高型AIS构架已不能满足现有防灾抗灾（如地震）标准，且结构节点多，薄弱点多，安全度差。

（3）部分半高型AIS配电装置巡视、检修工作不方便。

（4）电气设备老化造成的恶性事故时有发生。

（5）部分变电站无法满足系统扩容的要求。

（6）AIS老站在投运之初，很多处于城市的郊区。随着时代的发展，如今其所在区域已逐渐发展为城区。这些变电站及其出线走廊占地庞大，因此可考虑原址或异地重建GIS变电站，可节约大量的土地资源。另外，GIS设备的导电部分外壳屏蔽，接地良好，导电体产生的辐射、电磁干扰、断路器开断的噪音均被外壳屏蔽了，比AIS更适合城市环保的需要。

2 AIS变电站GIS改造存在的问题

（1）停电问题，AIS变电站改造不能长时间停电，并尽量不停电；

（2）现场土建施工难题，AIS变电站GIS改造，GIS基础需要重新建设施工，由于变电站不可能长期停电，基础如何施工需要进行专项研究；

（3）新旧系统接口及配套问题；

（4）过渡阶段转供电及供电可靠性问题；

（5）现场施工安全问题；

（6）如何专项规划进行专题衔接。

3 统筹电网规划分步实施改造

规划先行，根据变电站所在地区城市规划及变电站设备及建构物情况，提出老旧变电站的改造计划。在有条件的情况下，通过经济技术比较，提早布局，在老旧变电站周边新建变电站并合理规划线路路径，老旧变电站逐步过渡。

4 不停电改造方案

4.1 就近易地搬迁方案

（1）主要方案。在原变电站附近新建GIS变电站，投产后，原有的变电站废弃。

（2）主要优缺点。优点：线路停电时间少，保证电网的稳定及可靠性，施工进度快而且施工安全有保障。缺点：受限于场地。特别是随着征地的难度越来越大，此方案的执行难度也越来越大。

（3）适用范围。适用于原变电站周边能提供新的站址及线路走廊用地；多条线路无法同时长时间停电的情况。

4.2 全站推倒原址重建方案

（1）主要方案。将变电站拆除，原址新建设一个变电站。

（2）主要优缺点。优点：可利用原有站址，不另行征地。施工安全有保障。新建成的变电站布局合理，结构紧凑，占地更小。缺点：施工过程全站停电，停电时间长，停电范围大。需着重考虑对系统安全稳定的影响及系统转供电能力。

（3）适用范围。适用于变电站推倒重建期间，通过转供电方案，能满足电网的稳定性及可靠性。变电站站内或周边无法提供新建的配电装置的用地。

4.3 变电站围墙内空地新建变电站方案

（1）主要方案。利用变电站围墙内空地先新建一座220 kV变电站，再将原变电站的220、110、10 kV等馈线转移至新建变电站。

（2）主要优缺点。优点：可利用原有站址，不另行征地。新建成的变电站布局合理，结构紧凑，占地更小。停电时间短，范围小。缺点：在运行的变电站拆除或安装高压设备，增加了施工的危险性，土建基础及施工方面应考虑的问题增多。有空地的变电站比较少。

（3）适用范围。适用于变电站内有空地建设新变电站。无法长时间停多条线路。

4.4 就地按电压等级改造方案

（1）中型布置方案

①主要方案。该方案先将配电装置的ⅠM母线及其母线下设备拆除，ⅡM母线继续运行，同时ⅠM母线位置下方新建所有间隔GIS设备。待GIS设备一次性建成后，按间隔改构架及出线。最终将AIS剩余设备拆除。

由图3可以看出，中型布置的配置装置占地面积较大。按照常规220 kV GIS设备纵向尺寸12 m，道路中心线至围墙距离不得小于25 m的要求，ⅠM母线位置下方区域能够满足220 kV GIS设备布置的场地要求。

改造完成后，变电站内原ⅡM及PM下方的区域将成为空地，可另作他用。

②主要优缺点。优点：可利用原有220 kV或110 kV配电装置场地，不另行征地。停电时间短，范围小。缺点：在运行的变电站拆除或安装高压设备，增加了施工的危险性，土建基础及施工方面需考虑的问题增多，停送电机率的增多，新旧系统接口问题增多。改造完后，变电站内布局未得到有效改善。

③适用范围。适用于中型布置的配电装置，该电压等级无法多条线路一起停电。且变电站内或周边无法提供新建的配电装置的用地。

（2）半高型布置方案

①主要方案。变电站内将原有的220 kV或110 kV AIS配电装置按电压等级分别拆除，在相应位置新建GIS配电装置。

②主要优缺点。优点：可利用原有220 kV或110 kV配电装置场地，不另行征地。施工安全有保障。缺点：施工过程按电压等级停电，同样需考虑系统转供电能力。改造完后，变电站站内布局未得到有效改善。

③适用范围。适用于在改造某一电压等级期间，通过转供电方案，能满足电网的稳定性及可靠性。变电站内或周边无法提供新建的配电装置的用地。

4.5 同一电压等级配电装置分布改造方案

（1）主要方案。变电站内同一电压等级AIS配电装置改造时分两个阶段拆除。通常以某一间隔为界，第一阶段先行拆除该间隔设备区域一侧所有构架及设备，并加强剩余部分构架，同时原地新建GIS及其相应设备。在此期间未拆除部分继续带电运行。待第一阶段GIS设备带电后拆除另一侧剩余部分构架及设备（见图1）。

其意图是在改造期间，部分间隔能正常运行，尽量减少停电时间和停电范围。通常第一阶段未拆除部分应含有母设间隔及母联间隔，这样才能满足剩余间隔继续运行及倒母的需要。

（2）主要优缺点。优点：可利用原有220 kV或110 kV配电装置场地，不另外征地。且能保证部分间隔继续运行，尽可能减少停电范围。缺点：在运行的变电站拆除或安装高压设备，增加了施工的危险性，土建基础及施工方面应考虑的问题增多，停送电的机会的增多，新旧系统接口问题增多。改造完后，变电站内布局未得到有效改善。

（3）适用范围。全停某一电压等级将对电网的稳定性及可靠性产生重大影响；没有足够新建配电装置的用地。