高寒高海拔500 kV GIS设备及高压电缆冬季施工技术

陈泰安

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

1 引言

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流中游河段，多年平均气温10.9 ℃，最低气温-15.9 ℃。500 kV GIS布置在地面开关站的GIS层（2 883.10 m高程），GIS共设有13组断路器，2回出线，6回进线，采用4/3连接方式。500 kV电缆的布置部位包括主变洞500 kV电缆层、电缆下平洞、电缆竖井（高差约254 m）、电缆上平洞、550 kV GIS楼500 kV电缆层，全厂共设有18回高压电缆，单根电缆长约700 m。500 kV电缆一端通过SF6管道母线和主变相连，另一端和GIS相连。根据两河口电站历年天气情况，电站冬季气候大约自10月底至次年5月中旬，根据进度计划电站500 kV GIS设备安装及高压电缆敷设时段为10月初至次年3月底，约有5个月冬季施工时段。由于两河口冬季温度低于0 ℃，现场施工环境温度不满足厂家安装工艺要求，导致500 kV GIS设备安装和500 kV高压电缆敷设无法施工。

2 冬季施工应对方案

为确保500 kV GIS设备正常安装，高压电缆正常敷设，拟使用电长波采暖器对GIS室、高压电缆存放地点及敷设通道进行整体加温，确保GIS室、高压电缆存放地点及敷设通道整体温度高于0 ℃，以保障500 kV GIS设备安装及高压电缆敷设环境温度满足厂家要求。

3 施工准备

3.1 电源准备

由于500 kV GIS设备安装及高压电缆敷设冬季保温期间所需用电负荷较大，约600 kW, 根据经验公式，施工用电变压器的额定容量SZ=k∑P/cosψ，功 率 因 素cosψ取 在0.8～0.9之 间，计 算SZ=600/0.85≈705 kVA，充分考虑变压器余量及使用年限，按60%使用率考虑，决定选用额定容量为1 250 kVA箱式变压器，变压器临时布置在就近位置，高压侧带计量装置，周围使用红色灯带及安全警示灯做安全标识，变压器进线电源通过3×50 mm² 10 kV高压电缆施工用电变电站上端并接。

在竖井顶部（EL.2875.10）和GIS 500 kV电缆层B轴9号柱处分别布置一个电源柜（AC 380 V），用于向500 kV电缆层及上平洞采暖器提供电源,进线电源通过3×185+2×95动力电缆分别引自临时变压器。

在GIS层B轴3号柱和17号轴处分别布置一个电源柜（AC 380 V），用于向GIS设备室内采暖器提供电源,进线电源通过ZB-YJV-3×185+2×95动力电缆分别引自临时变压器。

3.2 隔离措施

（1）根据现场施工实际情况，500 kV电缆盘高约4.2 m，宽约3.2 m，GIS现预留门洞高约4 m，电缆盘无法运输至室内，因此500 kV电缆敷设时需将电缆盘放至室外。根据历年两河口电站GIS区域室外温度情况，室外最低温度约-15 ℃，因此需在电缆盘放置处搭设防护保温棚（图1），防护棚长宽高各6 m，使用6号槽钢及50×6镀锌扁钢搭设，顶部焊接吊耳，确保防护棚可以灵活吊装，便于电缆盘装卸车。防护棚顶部、左右两侧及背部先使用50 mm厚复合板进行围挡，然后使用阻燃防护篷布进行包裹，确保防护棚起到防风保温作用，防护棚示意图详见图2，防护棚左侧设置两道高2 m，宽1.2 m进人门，方便电缆敷设时人员进出，两道门之间设立为缓冲区域，人员通过第一道门进入缓冲区域后将第一道门关闭，然后通过第二道门进入防护棚，门内挂装保温棉被。防护棚至GIS楼墙体处的保温使用6号槽钢及50×6镀锌扁钢根据现场实际尺寸进行搭设，高度宽度与防护棚一致，周围先使用50 mm厚复合板进行围挡，然后在使用阻燃防护篷布进行包裹,如图3所示。

图1 防护棚布置示意图

图2 防护棚示意图

图3 电缆盘防护棚至GIS楼墙体处防护棚示意图

（2）根据孔洞大小在室内先使用焊接钢管和木板对GIS楼500 kV电缆层墙面上所有预留孔洞、上平洞与GIS楼连接缝、上平洞排风口等进行封堵，木板封堵完成后在木板上粘贴10 mm厚橡塑保温板，增强保温性能，缝隙处同样使用橡塑保温板进行密封。

（3）1号竖井电缆敷设时在1号、2号竖井之间，平洞部位使用焊接钢管、防护网和防火阻燃篷布将其隔断，待2号竖井交面后，将隔断前移至2号竖井靠主厂房进风洞侧，将1号、2号竖井封闭隔离起来，防止无关人员进入到高压电缆敷设区域，起到防护隔离作用。

（4）GIS楼500 kV电缆层靠江侧预留门洞，使用焊接钢管、防护网和防火阻燃篷布根据预留孔洞大小制作临时隔离门，高压电缆敷设时禁止无关人员进入，并起到防风保温作用。

4 加温布置方案

4.1 加温设备选择

结合两河口特有的冬季气候，从经济适用性、性能、运维等多方面出发，查询比对了多种国内外现有加热设备，发现目前最先进实惠且适用于高大空间加温的设备为红外线辐射加热设备，两河口GIS室属于高大空间且环境恶劣，因此决定选用电长波采暖器(15 kW/380 V)对GIS室及500 kV电缆层、上平洞等敷设通道进行整体加温。

（1）电长波红外采暖在实际应用中的优点

1）采暖速度快、采暖效率高、即开即热，采暖无滞后性，悬挂高度4～20 m，特别适用于高大空间，如工厂车间、体育馆等高大空间的加热采暖。

2）设备结构简单，建设费用低。只要有电即可应用，方便灵活。

3）采暖舒适度好。空气不干燥，静态加热无扬尘。

4）设备温控人性化，确保安全稳定，建造简便，施工周期短，易于推广。

5）高效节能。在高大空间内，该设备比传统方式节约至少30%的运行费用。

（2）应用安全

1）采用220 V或380 V电力加热，使用方便安全，易于管理。该产品性能稳定，连续运行20 000 h性能保持不变；耐潮湿，在相对湿度80%～90%环境中放置500 h后电阻无变化；安全性好，不自燃，不自爆，不漏电。

2）工作过程中遇设备损坏、触电、热过载、短路、缺项等情况设备自动停止并关闭，保证使用安全。

3）测温仪随时监控温度，一旦温度高于设定温度设备自动停止并关闭，低于设定温度自动启动，保持恒温运行。

4.2 500 kV高压电缆敷设加温设备布置

（1）500 kV GIS电缆层

500 kV GIS电缆层电长波采暖器布置分两阶段进行，1号竖井电缆敷设时布置在9～18号轴之间，共布置9台电长波采暖器(15 kW/380 V)，采暖器安装高度5 m，温控箱安装高度1.5 m。在进行2号竖井电缆敷设时，将1号竖井电缆敷设时布置的电长波采暖器移至1～9号轴之间布置，布置数量及安装高度与1号竖井电缆敷设时一致。电缆盘处布置1台电长波采暖器(15 kW/380 V)，电缆盘至GIS楼处布置2台红外采暖器(3 kW/220 V)，均安装于防护棚顶部，运行期间在采暖器附近放置灭火器，并设置安全警示标牌，防止火灾及烫伤。

（2）出线上平洞

出线上平洞共布置36台红外采暖器(3 kW/220 V)，每间隔5 m布置一台，采暖器沿上平洞拱顶电缆桥架布置，安装高度与桥架一致，1号竖井电缆敷设时采暖器安装方向面对左侧，2号竖井电缆敷设时采暖器安装方向面对右侧，运行期间在采暖器附近放置灭火器，并设置安全警示标牌，防止火灾及烫伤。

4.3 GIS室加温设备布置

（1）GIS室采取整体加温方式，整个GIS室共布置20台电长波采暖器(15 kW/380 V)，分别布置在靠山侧和靠江测，每侧布置10台，采暖器安装高度6 m，温控箱安装高度1.5 m，安装过程中为避免破坏免装修混凝土，靠江侧利用参考平台防护栏进行安装固定，靠山侧根据现场实际情况使用6号槽钢制作支架进行安装固定，运行期间在采暖器附近放置灭火器，并设置安全警示标牌，防止火灾及烫伤。

（2）出线套管安装属于露天作业，选择天气晴朗且气温较高的时间段进行出线套管安装。

4.4 加温设备接线

（1）500 kV GIS电缆层

500 kV电缆层采暖器电源引自GIS 500 kV电缆层B轴9号柱处电源柜，电源柜至各采暖器使用ZB-YJV-5×16动力电缆作为电源线，电缆沿地面使用200×100电缆槽盒敷设，上引电缆使用100×50电缆槽盒敷设，槽盒固定禁止破坏免装修混凝土。

（2）出线上平洞

出线上平洞采暖器电源引自竖井顶部(EL.2875.10)电 源 柜，从 电 源 柜 引 出2根ZBYJV-3×35+2×16动力电缆作为采暖器电源线，电缆沿上平洞拱顶电缆桥架敷设。每根电缆供18台采暖器，采暖器通过ZB-YJV-3×4动力电缆就近从主电源电缆引接。

（3）GIS室

GIS室1～10号柱采暖器电源引自GIS层B轴3号柱处电源柜，10～20号柱采暖器电源引自GIS层B轴17号柱处电源柜，电源柜至各采暖器使用ZBYJV-5×16动力电缆作为电源线，电缆沿地面使用200×100电缆槽盒敷设，上引电缆使用100×50电缆槽盒敷设，槽盒固定禁止破坏免装修混凝土。

5 运行维护

GIS室、GIS 500 kV电缆层、出线上平洞等部位采暖设备安装完成后，安排专人进行维护，GIS室采暖设备每班安排1人进行运行维护，每2 h记录每台采暖器供暖区域的环境温度，根据环境温度对采暖器加热温度进行实时调整，确保GIS室整体温度满足厂家技术文件要求，采暖器出线故障时及时进行维修。GIS 500 kV电缆层、出线上平洞采暖设备每班安排2人进行运行维护，每2 h记录每台采暖器供暖区域的环境温度，根据环境温度对采暖器加热温度进行实时调整，确保高压电缆敷设环境温度满足厂家技术文件要求，采暖器出线故障时及时进行维修。

6 结语

两河口电站在面临高寒高海拔等不利因素的影响下，通过使用电长波采暖器对GIS室、高压电缆存放地点及敷设通道进行整体加温，确保了500 kV GIS设备安装及高压电缆敷设冬季施工顺利进行，缩短了工期，节约了成本，开创了高寒高海拔地区500 kV高压设备冬季施工先例，对类似的工程具有一定的借鉴和促进作用。