110 kV变电站整站GIS改造更换

林久通

（国网浙江省电力有限公司 杭州供电公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

电力作为国民经济社会发展的重要部分，在推动社会经济发展和改善人们日常生活中扮演着越来越重要的角色[1-3]。同时，现代经济社会的高速发展离不开电力系统安全稳定的运行。一旦电力系统发生大面积故障，不仅会造成不可估量的社会经济损失，而且也会给人们的日常生活带来极大的不便。变电站作为电力系统汇集分配电能的核心枢纽，保证其安全稳定运行才能为电网安全稳定运行奠定基础。杭州110 kV XX变电站作为浙江省第一座GIS变电站，自1987年投运以来已经连续运行三十多年，由此产生了诸多隐患。一是110 kV GIS设备运行年限已经超过设计年限，无法提供原厂的备品备件，给变电站安全稳定运行埋下隐患；二是GIS设备采用气动操作机构，日常运行中存在储能操作机构压力无法稳定保持的缺陷（曾经发生过因为空气压缩机频繁打压导致压缩机电源端子排烧毁，储能操作压力闭锁的事件）；三是该变电站地处市中心繁华地带，所带负荷基本都是特级负荷，其对电能供应要求极为苛刻，该变电站已经难以满足要求。基于此，杭州供电公司决定对该变电站进行整站GIS改造更换[4-11]。

1 GIS改造前期关键点确认

1.1 GIS室地面承载能力校验

GIS位于三楼，下面为变压器室，无GIS吊装平台及GIS行车。变电站已经连续运行三十多年，钢筋混凝土结构地面随着时间的流逝存在承载能力下降的趋势。拆除的GIS需由室内拖运至屋沿，在此过程中地面除了会承受GIS设备本身的重量，还要承受设备移动带来的额外承重。若在此过程中地面无法承受重量，则将导致GIS设备击穿地面砸毁变压器，造成严重的电网安全事故。为了保障GIS改造整个过程的安全性，杭州供电公司在改造前委托专业的勘测机构对房屋承载能力进行了精准检验，经仿真计算后检测机构出具的结论是符合要求。

1.2 停电方案确定

由于变电站无空间满足新建GIS室的要求，同时现有GIS室也无空间预留给新上GIS设备，因此本次GIS工程改造拆除原GIS设备之后在老的基础上安装新上GIS设备。同时该区域配网转供负荷能力不足，无法满足特级负荷供电要求，本次改造无法在全站停电的情况下进行。在保证10 kV负荷不中断供电的情况下，采用分段停电的方式进行改造。第一阶段停役110 kV母联和110 kVⅡ段母线；第二阶段停役朝晖1084线、110 kV母联、110 kVⅠ段母线及1号主变；第三阶段停役庆昭1224线、110 kVⅡ段母线及2号主变。

1.3 GIS改造组织架构确定

本次整站GIS改造是杭州供电公司首次开展此类工程项目，为了保证本工程安全顺利进行，公司成立了以生产副总经理为领导的领导小组、工作协调组、技术顾问组及现场改造办。领导小组全面领导改造工作，决策部署重要事项，审定实施方案，检查执行进度，评价考核各单位工作落实情况。工作协调组制定工程方案和实施计划，组织各项工作开展，推进改造整体进度，协调处理改造期间各类问题，确保顺利安全完成既定目标。技术顾问组负责工程重难点分析和全过程技术把关。现场改造办作为现场执行者，负责改造现场安全和施工质量管控。

2 GIS改造方案

考虑现场实际情况，本次改造共分为3个阶段进行。

2.1 第一阶段

停役110 kV母联及110 kVⅡ段母线，在110 kV母联Ⅱ段母线闸刀与110 kVⅡ段母线之间设置断口。110 kV母分Ⅱ母侧拆除隔离及相关二次回路隔离；110 kV母分Ⅱ段母线闸刀气室B6、110 kVⅡ段母线气室D3密度继电器信号改接至庆昭1224汇控柜；110 kV母分及备自投保护与庆昭1224线、2号主变相关二次回路拆除。

2.2 第二阶段

停役朝晖1084线、110 kV母联、110 kVⅠ段母线及1号主变，二次回路隔离拆除，气体回收；朝晖1084线、1号主变半侧气动机构管路拆断，运行侧三通封闭；朝晖1084线出线电缆下沉至1楼主变室、电缆孔洞临时封堵；拆除老主变保护和进线测控装置，新上GIS设备土建补强，新上地基预埋件养护，新GIS到货，一次设备安装、电缆进仓，二次槽盒安装，二次电缆敷设，二次接线、新保护以及测控接入，一次试验、GIS耐压、电缆耐压，二次调试以及后台远动联调。

2.3 第三阶段

停役庆昭1224线、110 kVⅡ段母线及2号主变，二次回路隔离拆除，气体回收；拆除庆昭1224线、#2主变间隔、110 kVⅡ母、母设间隔半侧老GIS设备以及老气动机构，安装新GIS设备，保护及测控改造。

3 GIS改造主要过程实施

3.1 旧GIS设备拆除

施工前，按照作业工序做好技术交底，组织施工人员学习旧设备安装图纸、作业难点以及作业风险点，做好二次回路拆除和隔离。110 kV进线线路电缆下沉至主变室，孔洞做好临时封堵。规范使用SF6气体真空回收装置，进行气体回收。主变穿墙套筒拆除后，在主变高压侧加挂一副工作接地线。旧GIS设备按照底部支撑架分为4个单元，每个单元使用微型吊拆解为最小组件。拆解后的每个单元使用6台起道器同时顶升，将其放置在地坦克上，利用链条葫芦或人工绞磨等牵引设备作为牵引动力源，将设备移至吊装平台后，使用1辆70 t吊机对被吊设备轻微受力，重量较轻部位移出至1/3支撑框架时，使用另一辆150 t吊机进行吊点设置并根据重心位置进行吊点调整。吊点设置正确后，进行防侧翻巩固措施，使用150 t吊机将单间隔设备吊至地面。

3.2 土建施工

因设备运输要求，需拆除240厚墙体，墙体宽2.4 m、高5 m，共12 m2，外墙最高处约13 m。后期施工完毕后大门重新砖砌封堵，内外墙涂料恢复。待旧GIS设备拆除后，GIS室拆除部分原有预埋槽钢，并进行地面恢复。楼面开槽新增预埋槽钢。由于新GIS设备尺寸与旧GIS设备尺寸不一致，因此需新开750 mm×750 mm电缆孔1个，原有直径450 mm电缆孔扩大至直径650 mm。水泥砂浆封堵直径450mm电缆孔两个，孔洞利旧3个。为了减少震动，采用水钻方式，钻头直径为120 mm，开孔在停电后进行。

3.3 新设备安装

经测算，GIS设备中单次吊装最大的为开关设备，设备重约6 t，本次吊装采用整间隔吊装。根据机械吊机的起重特性和设备重量，选用50 t吊机、70 t吊机以及10 t×8 m的吊带能满足本次的吊装要求。按照标准吊装方式吊起，调整本体横向中心线、纵向中心线与地基中心线对正，确保本体放置符合制造厂要求，本体调整完毕后对本体进行点焊固定。GIS设备拼接安装完毕后，按设计方式进行固定，并与接地网可靠连接。后续对GIS进行抽真空、注气以及检漏操作。安装后的检查项目主要包括断路器、隔离开关以及接地开关调整。试验内容主要包括外观检查、接线检查、绝缘电阻测定、机械操作试验、主回路电阻测定、气体（SF6和空气）泄漏试验、压力开关试验、SF6气体含水量测量、联锁试验、CT试验、主回路绝缘试验以及控制回路和辅助回路工频耐压试验等。在新设备安装过程中，完成二次槽盒安装、二次电缆敷设、二次接线、新保护和新测控接入以及后台远动联调等项目。

4 GIS改造过程中存在的风险点管控

4.1 110 kV母联与110 kV母线间断口设置

4.1.1 设置断口时气务处理步骤

图1为改造前气隔图。

图1 改造前气隔图

根据图1，气务处理步骤如下：

（1）关闭B3、B4、B5、B6以及B7阀门气室；

（2）拆除B8气室封端盖板，安装SF6校表仪；

（3）打开B8阀门，通过SF6校表仪开关缓慢放气；

（4）该连接管内残留气体较少，预计10 s管道残余气体排尽，同时SF6校表仪显示压力逐渐降为为零压；

（5）管道残余气体排除后，同时SF6校表仪显示压力降为零压，说明B3、B4、B5、B6以及B7气室阀门能可靠关闭；

（6）拆除 B3、B4、B5、B6及 B7连接配管；

（7）使用封端盖将B5气室封死；

（8）在B4、B7气室安装密度继电器进行压力监测；

（9）将B6气室降为0压，B3、D3气室降为半压，进行断口设置；

（10）若该连接管内气体10 s后管道残余气体未排尽，并且同时SF6校表仪显示压力未大幅减小时，关闭B8阀门；

（11）逐个依次封死B7、B5、B4及对应气管，将B6气室降为0压，B3、D3（D3气室通过D1阀门回收）气室降为半压，进行断口设置。

4.1.2 断口设置

对照图2进行断口设置，各步骤如下：

（1）如图2（a）向左压缩波纹管150 mm；

（2）拆除母线连杆；

（3）打开图2（b）侧板，拆除如图导体；

图2 断口设置截面

（4）波纹管右侧安装封端盖（带密度继电器），螺栓拧紧前检查密封圈是否有移位；

（5）临时封闭波纹管左侧；

（6）封闭侧板；

（7）110 kV母分开关II母侧终端管道B6气室抽真空、保压试验并注气；

（8）110 kV II母D3气室充气至额定压力（D3气室通过D1阀门回收）；

（9）静置、气室检漏、B6与D3气室密度继电器信号改接至110 kV II段母线侧；

（10）B6、D3气室检漏；

（11）B6、D3气室微水测试。

4.2 气动操作机构管路隔离

气动机构管路隔离流程如下：

（1）气压机组打压后，开展气动机构管路隔断工作；

（2）关闭进气总阀；

（3）关闭庆昭1224线及2#主变110 kV侧控制柜进气阀门；

（4）打开终端阀门排尽管内残余气体；

（5）拆下终端阀门备用；

（6）将气管打断，保证庆昭1224线及2#主变110kV侧控制柜供气的可靠性；

（7）在打断管道处安装终端阀门；

（8）打开进气总阀；

（9）气压机组打压后，在终端阀门处重新安装处涂抹泡沫水，检查是否有漏气情况；

（10）若无漏气情况，则打开庆昭1224线及2#主变110 kV侧控制柜进气阀门；

（11）气动机构管路隔断工作结束。

5 结 论

变电站作为电力系统汇集分配电能的关键节点，保证其安全稳定运行才能为电网安全稳定运行奠定基础。GIS设备作为变电站内的主要设备，承担着保证电网安全运行的重任。近年来，超年限运行的GIS设备已经出现运行不可靠等问题，给电网安全稳定运行带来隐患。因此，杭州供电公司陆续开始对整站老旧GIS进行改造。整站老旧GIS改造涉及一次设备、二次设备以及综合自动化系统，点多面广，涉及多部门，横跨多专业，同时也是杭州供电公司首次开展此类项目，改造任务艰巨。为此，本次改造在前期进行了大量的准备工作，编写了1个总体改造方案和11个专项方案，为现场施工提供了依据。经过一个月的努力，圆满完成了改造任务，未发生任何安全事故。通过此次改造，为后续老旧GIS改造提供了借鉴思路和参考方向，具有一定的现实意义，值得推广。