500 kV 地下变电站主变压器扩容工程新老设备衔接工作难点分析

秦佳鸣，李 迅

（国网上海市电力公司超高压分公司，上海 200063）

500 kV 静安地下变电站（以下简称“静安站”）于2010 年投运，是上海中心城区多座220 kV变电站的上级电源。为满足上海城市规划，提升供电能力，提高用电稳定性，静安站于2020 年启动一组500 kV 3 号主变压器、一台220 kV 6 号主变压器扩容工程，并于2022 年12 月17 日正式投运。本期扩建工程包括相关一、二次保护安装接入，自动化系统改造升级，水冷系统扩展等。由于静安站扩建前已投运2 组500 kV 主变压器、2 台220 kV 主变压器及相关出线，相关回路均正常运行，因此新设备接入必须保证在运设备的安全，这给本次扩建工程增加了很大的难度。为此需明确新老回路衔接工作中的注意事项，以此保证在老设备安全运行的情况下实现新设备的接入。

1 自动化系统改造注意事项

静安站扩建后的监控系统由南瑞科技NS2000 监控后台改造为NS5000，本次扩建工程总共新增21 台测控装置，新增2 台南瑞科技NSS201 远动装置。

1.1 自动化系统改造难点

静安站部分一期设备通过西门子SAT 测控装置传输至西门子AK 远动装置。本期在保留AK 远动装置的前提下新增南瑞科技NSS201 远动装置，在验证新老远动装置数据正确性时需保证远动装置不中断不出错，不影响设备与调度/中心站信息传输。

静安站在上海电网中的地位很重要，停电施工困难，只能在运行中进行改造。这对现场施工组织和安全控制提出很高的要求［1］，需保证新自动化系统能正确控制、反馈老设备工况。在新自动化验收遥控点位时需防止遥控点位与实际点位对应错误，导致误遥控到非试验仓位造成误动作。

1.2 自动化改造安全措施

1.2.1 改造措施

通过逐台验收设备的方式保证新设备的正确性。针对远动装置进行改造，改造时保留西门子AK 远动装置及原调度通道，通过A，B 网级联的方式连接新老站控层，新远动装置逐台安装验收。针对自动化系统改造，为保证后台数据的正确性，先将后台改造为NS5000，数据库从原后台备份直接升级，新后台与老后台逐一核对并验收。改造后的网络结构见图1。

1.2.2 运维措施

运维人员在验收自动化系统时，通过切换近远控把手通断遥控回路硬节点来实现物理隔离，防止运行设备误出口，有效隔离试验设备和运行设备。全站测控把手需切换至就地，保测一体设备的近远控把手需切到近控。

在实际遥控备仓试验期间，将全站除受控开关所在测控以外的测控近远控把手均切至近控位置（测控装近远控把手切换至近控不影响保护跳闸功能），仅保留受控开关所在测控在远控位置，保测一体的非试验仓位近远控把手需切到近控。通过以上方式保证试验正确性和运行设备的安全。

2 水冷系统接入注意事项

作为全地下变电站，静安站500 kV 变压器、220 kV 变压器、66 kV 电抗器均采用强迫油循环水冷的冷却方式［2］，即通过内循环水将注油设备的热量带走，升温的循环水进入站内各区户内闭式冷却塔进行降温，冷却后的内循环水再通过循环水泵重新回到注油设备区域进行降温。当变压器冷却器全停时，变压器温度将迅速上升，此时若不能及时将变压器退出运行，将会造成变压器绝缘严重损坏，甚至完全击穿，导致变压器故障，影响变电站甚至电网正常、稳定运行［3］。

静安站3 区水冷系统在一期工程内已为新扩建3 号主变压器预留。扩建前静安站4 区水冷系统内已接入4，5 号两台220 kV 主变压器，本期需将6 号主变压器也接入4 区系统内。

2.1 本期水冷新回路接入难点

静安站4 区水冷系统已有4，5 号主变压器管道接入运行，故6 号主变压器水冷系统在接入4 区水冷系统时，其4，5 号冷却水系统需有部分与总进出水母管连接的阀门关闭才能进行。

在前期准备工作中，工作人员对4 区水冷系统进行了两次隔离试验，检验在接入点的位置冷却水隔离工况，两次试验均发现在接入点位置无法将冷却水完全隔离，即4，5 号主变压器在运行的时候，6 号主变压器的水冷系统无法接入4 区水冷系统。

2.2 水冷系统新管道不停电接入措施

2.2.1 工程措施

经讨论，决定在4，5 号主变压器拉停的情况下借用本期新扩建的3 区水冷系统，通过在4，5 号主变压器室各增加一组临时管道接入3 号主变压器水冷系统，在3 号主变压器未投用时，其冷却水先给4，5 号主变压器使用，在使用期间，原4 区水冷系统停止运行，供6 号主变压器水冷系统接入。

进入4，5号主变压器的冷却水，在3号主变压器C 相处进入4，5 号主变压器室。从4，5 号主变压器出来的冷却水在3号主变压器B，C 相处接入去冷却塔的管道中，主变压器的冷却水经冷却塔冷却后，进入3 号主变压器的循环水泵，再经循环泵升压后进入4，5号主变压器，从而保证4，5号主变压器的冷却水正常运行，临时水冷系统见图2。

图2 临时水冷系统

2.2.2 运维措施

在临时管道接入期间，运维人员需定时检查3 区循环水泵，出水、进水温度、流量、压力等工况，确保各连接点无漏水或异常现象。同时，要时刻监视4，5 号主变压器的油温情况，确保临时水冷系统有效，保证全站运行设备正常运行。

3 母差改造注意事项

本期工程扩建220 kV 五段、六段母线及相应间隔，并将一期预留的220 kV 三/五分段和四/六分段间隔安装完善；由于原220 kV 三/四母线第一套及第二套母差保护装置不具备接入四个母线分段间隔（220 kV 一/三、二/四、三/五、四/六分段）的条件，因此需停役220 kV 三、四母线，进行保护装置调换，更换220 kV 三/四母线两套母差保护。

3.1 母差改造难点

由于需验证新母差相关保护正确性，保护调换期间将静安站220 kV 三母和四母同停，期间静安站220 kV 系统仅靠1 条500 kV 单回路供电，一旦发生跳闸，将造成静安站220 kV 系统全停，引起终端5 座220 kV 变电站“N-1”运行，1 座“N-2”运行，静安站110 kV 及35 kV 系统全部仅靠1条220 kV 单回路供电，接线极其薄弱。

220 kV 一/二母线的母差保护配合220 kV三/四母线的母差保护装置调换工作，需完成相关启动220 kV 一/三分段、220 kV 二/四分段失灵回路试验，由于220 kV 一/二母线上出线均在运行，一旦误出口，将导致220 kV 系统全停。

3.2 母差改造注意事项

3.2.1 工程措施

220 kV 母差保护改造涉及间隔较多，旧的母差保护与各220 kV 间隔电气联系回路比较复杂，改造风险极大，改造前一定要勘察清楚现场，安全隔离措施要做到位。在调试过程中，通过母差轮停的方式保证220 kV 一/二母线始终有单台母线保护，确保设备安全运行。在整个工程进行过程中，必须保证旧母差保护的正常运行［4］。

在调试过程中，同时进行GIS 耐压试验，出现多工种交叉作业，应避免相互影响，耐压试验时不得操作一次设备。

将两套母差改造的进度以时间表形式列出，保证改造过程中相关试验均能按时准确完成，确保保护的正确性。

3.2.2 运维措施

针对母差改造期间电网接线薄弱问题，运维人员每日多次对单回路电源线进行特巡，以保证全站运行设备相对稳定运行。在作业期间，运维人员应时刻注意自动化后台信号，一旦出现运行母线保护装置相关异常信号，应立即停工，查明原因并复归后方可继续工作。

母线保护集中了变电站内多个间隔的电流采样及跳闸、失灵回路，即使母线保护退出运行，依然存在误动二次回路的风险［5］。运维人员在许可过程中，应关照工作人员用绝缘胶布或者其他措施隔离其他运行间隔在母线保护屏上的回路。同时，运维人员应在220 kV 三/四母线第一套母差保护屏和220 kV 三/四母线第二套母差保护屏上与220 kV 一/二母线公共回路有关压板加盖保护罩，防止误碰。落实“盘面图”许可流程，保证二次回路接入调试时无安全事故发生。

4 结语

变电站扩建工程所面临的问题非常复杂，各方都需要明确新设备接入已运行系统时的危险点和安全措施，防止影响投运设备的正常运行。通过从施工方案设计和运维人员重点维护两方面齐抓共管来保障工程安全顺利进行是十分必要的。