1 000 kV特高压站扩建工程站用变系统改造施工技术

苗国立，许久峰，周永年

（1.河南送变电工程公司，河南郑州　450051；2.河南理工大学，河南焦作　454000；3.河南省煤炭科学研究院有限公司，河南郑州　450001；4.中国科学院上海应用物理研究所，上海　201800）

1 000 kV特高压站扩建工程站用变系统改造施工技术

苗国立1，许久峰2，3，周永年4

（1.河南送变电工程公司，河南郑州450051；2.河南理工大学，河南焦作454000；3.河南省煤炭科学研究院有限公司，河南郑州450001；4.中国科学院上海应用物理研究所，上海201800）

结合1 000 kV特高压站扩建工程站用变系统改选施工技术工程项目特点，对站用变系统改造内容、危险点及施工措施进行分析和探讨，提出了科学的施工方法。经过现场工程实际应用证明，该方法是可行的，并且具有较高的效率和可靠性，可为今后类似工程施工提供有益借鉴。

特高压；站用变系统；危险点；二次设备

大容量、远距离特高压特高压交流输电技术是解决西电东送工程的关键［1］。中国投入运行的交流输电线路中电压等级最高的已达到1 000 kV［2］；特高压电网对地区电网的安全稳定运行具有重要意义［3］。南阳1 000 kV开关站扩建工程是1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程扩建工程的一个重要环节，站用电系统改造是该工程的重要组成部分，此次改造工作是否能够顺利实施，对整个扩建工程意义重大。

1 000 kV特高压南阳站扩建工程站用电系统改造工程项目施工过程复杂繁琐，工期紧、任务重，质量要求非常严格；由于是在运行站施工，特高压变电站安全和稳定性至关重要，进行施工改造时不能影响变电站的安全稳定运行［4］，不对其他运行设备造成任何影响。因此，必须采取行之有效的施工措施。

本文首先介绍了项目改造前后一、二次设备的基本情况，然后对施工前准备、施工步骤都进行了详细、合理、创新性的安排，并对改造施工措施进行了分析和探讨。如果按照以往常规的施工思路，是不可能在如此短的时间内完成如此复杂的施工项目的。本文提出的施工方法新颖，结合了工程实际，最终安全、高效完成施工任务。

1　站用变系统改造前后对比

1.1原站用电系统

站外临时电源共2条，分别是裕特线和路特线。每条线路经室外一组隔离刀闸进入小室开关柜。2段35 kV母线（每段含进线、PT、站变开关共3面高压柜）各带1台35 kV有载调压站用变（容量为1 250 kV·A）。400 V母线设置两段母线，其中1台400 V柴油发电机作为380 V备用电源。原站用电系统接线及屏柜布置如图1所示。

图1　原站用电接线及屏柜布置图Fig.1　The original service transformer system wiring and cabinet layout

1.2改造后新站用变系统

在原1号站用电系统基础上，新建2号站用电系统，2套独立站用电系统分别包含3台站用变。原1号站用变系统新增1台有载调压站用变3510B作为备变，站外备用电源取消路特线，原35 kV 2段母线合为1段作为备用电源母线运行；新建2号站用变系统首先由2台主变低压110 kV侧分别通过变压器3510B和3520B（型号为SZ11-5000/110/35 kV）带35 kV 2段母线运行，然后再通过低压站用变3521B和3522B（型号为S11-2500/35/0.4 kV，无载调压）带380 V 2段母线运行，型号为SZ11-2500/35的有载调压变3520B作为备用变运行。为了保证站用电设备安全稳定运行，必须重视站用电系统及备用电源自动投入装置的动作逻辑［5］。

改造后站用电系统接线及屏柜布置如图2所示。

图2　改造后站用电接线及屏柜布置图Fig.2　The service transformer system wiring and cabinet layout after transformation

2　站用变改造工程量分析

由于本次扩建新增屏柜及站用变设备比较多，安装任务量大，同时涉及原站用变系统布置图和扩建后站用变系统布置图对照可以看出到一次、二次、试验及调试多项专业，需要全面进行工作梳理。对变电站一次和二次设备的技术改造进行了方案设计，多专业共同配合才能在短时间内完成该站用变系统改造任务［6］。

2.1一次部分

1号站用变系统一期安装6面开关柜，本期扩建需将原裕特线所在母线PT柜拆除后新安装1面进线开关柜。另外，再新增1台型号为SZ11-12500/35有载调压变压器作为备用变；2号站用变系统本期新上3台站用变，新安装8面开关柜，其中1面PT柜从1号站用变系统拆除搬迁过来。

2.2二次部分

原有的站用电系统中，有3面二次屏柜；1面站用变保护屏（见图3）（包含2台站用变压器保护和2台站用变调压控制器）；1面站用变测控柜（接入2台站用变保护、调压控制、400 V交流电流电压采样、400 V开关控制等信息）；1面监控系统网络柜（含2台站用变保护（南瑞继保公司）的规约转换器、2台监控系统网络交换机）。

图3　屏柜布置图Fig.3　The cabinet layout

2.2.1扩建后1号站用电系统二次设备的变动情况

改动后的1号站用电系统，保护屏内的2台变压器保护分别用于3510B（新增）和3520B（新增），所有保护装置的二次线全部更改。此种情况会造成3520B变压器本体和保护装置分离，即本体在2号站用电系统，保护装置在1号站用电系统。改动后的1号站用电室内保护屏内的2台调压控制器分别用于3511B（原351B）和3512B（原352B），实际接线不变；改动后的1号站用电系统室内测控屏内设备不变，但接入量变化较大。接入的保护装置信息是3510B（新增）和3520B（新增），接入的变压器信息是3511B（原351B）和3512B（原352B）。

由于屏位不够，而且原有的测控柜已经不再容纳新的设备和端子，因此，在网络柜内增加1台测控单元，用于3510B（新增）的本体信号及部分400 V开关位置信号。具体改动后屏柜布置如图4所示。

2.2.2扩建后2号站用电系统二次设备的变动情况

新增的4台站用变，保护装置不单独组屏，而是装在各自的高压开关柜中。此种情况会造成3511B（原351B）和3512B（原352B）的变压器与保护装置分离，本体在1号站用电系统，保护装置在2号站用电系统，如图5所示。

新增的4台站用变，调压控制器也不再单独组屏，而是装在变压器本体的调压控制箱内。因此，新增的2号站用电系统，只有2面二次屏柜，即测控柜和网络柜，没有保护及调压屏。由于测控柜内可以容纳的设备和端子不足，因此，在网络柜内增加1台测控单元，用于3520B（新增）的本体信号及部分400 V开关位置。网络柜内还有2台站用变保护规约转换器，4台监控系统网络交换机。

图4　1号站用电改动后屏柜布置图Fig.4　The screen cabinet layout after the transformation of No.1 service transformer system

图5　2号站用电改动后屏柜布置图Fig.5　The screen cabinet layout after the transformation of No.2 service transformer system

3　工程准备工作、各阶段进度计划及施工措施

按照运行调度安排，计划在2011年9月1日1 000 kV线路停电后进行站用变系统改造工作。由于本次改造工作量大、工期紧，这就要求必须在改造前作好充分准备工作才能高效率的保质保量的完成改造任务。

为了在9月1日停电后安全高效地完成站用变改造工作，现场通过对所有改造工作进行了详细归总和分项，将整个工作内容分为3部分来进行。

3.1在9月1日停电前需完成工作。

1）完成站用电系统二7面高压柜安装（332、331、330、333，342、341、343），另外一面340开关柜需停电后从站用变系统一搬迁过来；

完成站用电系统4台35 kV站用变安装（STR01、STR12、STR02、STR22）；

2）完成站用变与开关柜电缆敷设及接线（STR12—333、STR22—343）。

3）完成站用变与开关柜高压电缆敷设并在站用变系统二332、342开关处完成接线（STR11—332、STR21—342）。

4）完成站用变与开关柜高压电缆敷设并在新装站变处完成接线（STR02—321、STR01—312）。

5）完成2站用变系统新上设备二次电缆敷设、接线及调试。

6）完成联络柜电缆头一端的制作。

7）完成两站用变系统新上设备与原设备之间二次电缆敷设并在新上设备处完成接线。

3.2停电后站用变改造内容。

第一步：工作7天（见图2中细红线部分）。

裕特线停运，路特线经321开关带STR21站变向380 V系统供电，完成以下工作：

1）退出PT柜（H12），推入311（H12）开关柜，进行柜体间母排连接。

2）拆除裕特线35 kV电缆在联络柜（H11）的连接，接入311开关柜（H12）。

注：考虑原电缆长度问题，需提前在高压室外电缆直埋处挖开一段，将裕特线电缆再拉入室内1 m。

3）拆除STR11站变与312开关之间高压电缆。在312开关柜接入STR01——312之间预先敷设过的电缆。

4）拆除站用发电机，完成站变STR01与低压开关柜（400）的连接。

5）完成311、312开关、STR01站变二次改接线和调试及验收。

6）停电期间后台监控厂家要在原380 V室网络柜增加1台测控装置，1台保护管理机，4台交换机。

7）原站用变系统一原有1面保护屏为STR11、STR21 2站变保护，本期改为2台备变STR01、STR02保护，这次裕特线停电先将保护屏中STR11站变保护改为备变STR01保护。

8）完成网络柜新增加1台测控装置的接线调试。

9）311的控制改接入又原控制312的测控屏。

第二步：工作1天（见图2中粗红线部分）。

停运路特线（站用电系统全停），站用电系统停电8 h，投入UPS电源供通讯、远动和监控系统用电（UPS电源运行时间需运行单位核实）。需完成以下工作：

1）拆除路特线与H21联络柜的连接。拆除站外电缆与路特线路连接。

2）完成H11和H21 2联络柜的连接。

3）完成裕特线经311、312、开关带STR01。

4）裕特线经311、312、开关带STR01，恢复站用电系统一送电。

3.3送电后后续改造工作

为尽快恢复站用电系统供电，STR11、STR21、STR02 3台站变与其开关保护的一、二次剩余工作放在STR01送电后进行。具体工作内容如下：

1）拆除321与STR21电缆，将342与STR21之间预先敷设的电缆接入STR21。将321与STR02之间预先敷设的电缆接入321。

2）将332与STR11之间预先敷设的电缆接入STR11。

3）完成STR11与332、STR21与342、STR02与321二次接线和调试及验收。

4　站用变改造施工技术分析和探讨

项目部在按照第3节措施进行了1 000 kV南阳站扩建工程站用变改造项目的施工，最终项目在预定时间内顺利完成，未发生任何安全事故，且工程质量符合要求。站用变改造工程的顺利实施，对站区供电可靠性及主变压器的安全稳定运行意义重大［7］。将本次站用变改造施工的特点和经验总结如下：

1）施工前就对项目进行了全面、客观的分析。项目部在施工前就对一、二次设备改造前后的情况，以及工作内容进行了详尽的分析，为后面施工措施的提出提供了基础。

2）分阶段对改造工作进行了科学的部署，确保万无一失。项目部将施工分为停电前、停电后及送电后3个阶段进行分别部署，确保了施工过程的科学性和完整性。

3）根据不同施工阶段的特点确定合理的施工内容和施工顺序是本次施工能够安全、高效完成的关键。例如在停电前就完成了所有不影响设备运行的电缆敷设、接线及设备调试工作，为停电后工作的顺利进行提供了良好的保障。

4）通过统筹安排，最大限度的减少了站用变停电时间，保证了站区电源稳定性，同时也提高了经济效益。随着电网的发展，不确定性因素越来越多，其所面临的经济风险也随之增大［8］，因此，经济性也是施工安排考虑的重要方面。

此外，在2008年初，国家电网公司提出，推行全过程和全寿命周期最优设计和建设，实现建设项目全寿命周期内功能匹配、费用平衡，全面提高建设项目的效率和效益［9］；本文提出的站用改造电施工技术也是对建设项目最优建设和最高效率的追求。

5　结语

本次站用变系统改造工程虽然工作量大、二次回路繁琐复杂，但通过前期对本次站用电系统改造工作认真细致梳理和分析，提出了科学合理的施工措施，在保证扩建改造安全和质量前提下，最大限度减少了站用变停电时间，提高了站区供电可靠性。最终，项目部顺利完成了站用变改造工作。

工程实际证明，本文所采取的施工措施是科学、高效且经济的，在确保站区可靠供电的同时，间接提高了地区电网的稳定性［10］。为今后站用变系统改造工作提供了有益的借鉴。

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（编辑董小兵）

Transformation Construction Technology of Service Transformer System in Extension Project of the 1000 kV UHV Substation

MIAO Guoli1，XU Jiufeng2，3，ZHOU Yongnian4
（1.Henan Electrical Transmission and Transformation Engineering Company，Zhengzhou 450051，Henan，China；2.Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，Henan，China；3.Henan Coal Science Research Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 450001，Henan，China；4.Shanghai Institute of Applied Physics，Chinese Academy of Science，Shanghai 201800，China）

Based on the characteristics of the construction technology for the transformation of the service transformer system of the 1 000 kV EHV Extension，this paper analyzes and discusses the content，dangerous points and construction measures of the transformation of the service transformer system，and puts forward scientific construction measures.The onsite engineering practice has proved that the method proposed in the paper is feasible and reliable，and it can provide useful reference for similar projects.

UHV；station transformer system；dangerous points；secondary system

1674-3814（2015）11-0045-05

TM406

A

2015-06-21。

苗国立（1979—），男，本科，工程师，研究方向为电力工程技术与管理；

许久峰（1981—），女，工程硕士在读，工程师，研究方向为电气自动化。

国家自然科学基金（U1232115）。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China（U1232115）.