关于超高压变电站不停电改造技术探讨

【摘要】本文通过工作实践并结合相关资料，从不停电改造的主要原因、特点及改造中应遵循的原则，提出了超高压变电站不停电改造的施工方案，总结了超高压变电站不停电改造电气施工中质量及安全控制措施，介绍了LCC技术在超高压变电站不停电改造中的应用。

【关键词】超高压变电站；不停电改造；质量控制；安全控制；LCC

1.引言

随着输变电技术的发展和电网容量的不断扩大，一些早期投产的超高压变电站已不能满足电网的需求，这些变电站在超高压电网中处于非常重要的地位，并且有些变电站地处繁华地段，今后对这些超高压变电站在不停电的条件下进行大规模改造会大量涌现[1-3]。因此，研究超高压变电站大规模不停电改造相关的关键技术对提高电网的安全稳定性及供电可靠性具有重要意义。

本文分析了超高压变电站大规模不停电改造的主要原因、特点及改造中应遵循的原则，提出了超高压变电站不停电改造的施工方案，总结了超高压变电站不停电改造土建、电气施工中质量及安全控制措施，介绍了LCC技术在超高压变电站不停电改造中的应用。

2.不停电改造概述

2.1 不停电改造的主要原因

一般认为，超高压变电站在面临如下的情况时，应考虑对其进行不停电改造。（1）配电装置出线间隔已饱和，有必要扩建配电间隔；（2）配电装置内部接线与规划进线不匹配；（3）架空线路需要改造；（4）室外高型构架配电装置已达到设计寿命；（5）主变平均负载率较高，需增容现有主变。

2.2 不停电改造的特点

对这些大型超高压变电站进行大规模改造，如果要采取异地新建方案将需要大量的土地购置费用，同时进出输电通道也必须要全部改造，在目前的情况下几乎不可能。同时，这些变电站承担着向地区供电的重要责任，停电改造几乎是不可能的。因此，对于这些在运行条件下的超高压变电站进行大规模不停电改造，由于是在不中断变电站正常运行的条件下实施，因此呈现出以下特点：

（1）改造规模大、时间跨度长

超高压变电站改造工程不仅涵盖全部一、二次设备的更换和升级改造，还涉及接地网、电缆沟等基础设施的改造和易位重建，保护室新建与保护迁移等一系列工程项目，加上有限的停电窗口，难以满足密集施工的停电需求，使改造工程持续时间较长，同时改造期间的设备过渡状态、回路的过渡接线及因施工造成的薄弱运行方式给现场运行人员和运行管理部门带来了巨大的压力。

（2）施工难度高，安全风险大

为最大限度地保持设备的正常运行，改造工程中往往会有大量的工程项目是在紧邻运行设备的间隙或夹缝中展开的，许多情况下，运行设备与改造设备难以清晰分隔，特别是二次回路本来就十分复杂，历经多次扩建技改后，更是剪不断理还乱。这些情况在给改造工程施工带来巨大的困难和诸多不确定因素的同时，也造成许多危险源点面临前所未有的安全风险。

（3）对正常运行干扰大，现场安全管理任务重

工程施工与变电站的运行作业并行展开，交叉进行。强大的施工噪音，繁杂的施工作业，给变电站值班人员的正常运行作业造成了极大的干扰，而少数施工人员安全意识淡薄给变电站设备运行安全带来的威胁，成为现场运行人员和运行管理部门实施现场安全管理的严峻挑战。

2.3 不停电改造的原则

为了保证超高压变电站改造工程实施的科学性、安全性，满足变电站“两型一化”的要求，提高变电站改造后的运行效率和安全性，超高压变电站改造工程普遍应遵循的原则有：（1）统一计划、分步实施、安全第一、稳妥可靠；（2）尽可能地减少停电时间，尽量利用老设备和设施；（3）配电装置就地改造时，必须保证变电站运行安全；（4）新建配电装置采用高可靠性、占地较少的GIS装置；（5）兼顾远景建设规模的需要，对设备及建筑进行调整，提高场地综合利用率。

3.不停电改造的施工方案

由于每个变电站都具有其特殊性，因此，超高压变电站的改造工程也应该从变电站的实际情况入手，依照改造原则，研究出改造的最佳方案。通过对改造实例的研究及相关资料的总结，归纳出了变电站改造常见的方案可以分为站内改造及小规模就地改造，其中站内改造方案又可分为“改造期间，由原配电装置临时供电”与“改造期间，线路变压器直接受电”两种方法。改造方案分述如下：

3.1 站内改造

（1）改造期间，由原配电装置临时供电

阶段一：拆除部分配电设备，腾出GIS建设场地；

阶段二：GIS配电楼建设；

阶段三：主变及线路切换，接入GIS相应间隔；

阶段四：平整场地。

施工注意事项：明确划分施工区与运行区，保证运行安全。

（2）改造期间，线路变压器直接受电

阶段一：自进线侧至主变高压侧敷设临时电缆；

阶段二：进线通过临时电缆连至主变高压侧，原配电装置不带电，供电成线路变压器组直接受电；

阶段三：拆空原配电设备，就地建设GIS配电楼；

阶段四：主变及线路切换，接入GIS相应间隔。

施工注意事项：拆除配电装置时，应保护好处于运行状态的电缆及电缆头，保证主变正常运行，做好临时隔离围栏，注意施工安全。在实际改造过程中，应根据变电站内配电设备的实际情况对方案进行适当调整。

站内改造方案显著的优点是可以节省土地资源，使改造的投资与小规模征地改造更加具有经济性。

3.2 小规模征地改造

阶段一：在变电站围墙外沿线路走廊方向小规模征地；

阶段二：在征用地上建造GIS配电装置楼；

阶段三：主变及线路切换，从原配电装置接入GIS相应间隔；

阶段四：拆空原配电装置，平整场地。

施工注意事项：新建GIS配电楼时，注意控制建筑高度，不影响原有出线和原配电装置的运行。在实际改造过程中，应根据变电站内配电设备的实际情况对方案进行适当调整。

近年由于土地资源稀缺，大部分变电站位于负荷密集的城区，所以采用此方案会增加土地征用的费用，提高了投资的成本。因此，小规模征地改造方案在实际改造工程中很少采用。

4.不停电改造土建施工的全面管理

变电站土建工程是变电站电气设备顺利安装的先决条件，是变电站安全可靠运行的基础工作。土建工程施工中如果出现问题，往往会影响电气设备安装按计划有序进行，甚至会影响整个工程建设的周期，因此做好变电站土建工程的施工质量控制，在整个变电站改造过程中是十分重要的。

4.1 土建施工质量控制

施工阶段质量控制是一个从对投入的原材料质量控制开始，直到完成工程质量验收为止的全过程，是一个系统控制过程。在工程施工质量控制中，常采取的方法是“三阶段”（事前、事中、事后）控制法。

（1）事前控制

事前控制就是在现场正式施工前实施的质量控制。事前控制主要包括：了解和熟悉电气设备的安装条件，人员的培训，施工机具的管理，图纸、文件会审，施工组织设计、施工方案、方法和工艺的审查，原材料的供方选择、到货验收、贮存等。

（2）事中控制

事中控制是指施工过程中进行的质量控制。事中控制包括基本要求、施工人员的控制、施工机械和设备的控制、试验和测量的控制。另外在土建施工过程中应做好监督工作，对发现的问题，应及时予以纠正，做好土建施工与电气施工的配合工作。最后，在土建施工过程中如果遇到特殊的天气情况，如雨季或大风天气，应该有相对应的防范措施。

（3）事后控制

事后控制是指完成施工过程以及工程完成后的质量控制。事后控制的目的是及时发现工程实体中已经存在的施工质量缺陷，并加以处理，最终保证工程质量。当然，也应该将事后控制过程中所发现的质量缺陷及时进行反馈，以改进施工工艺或施工方法，不断提高工程施工质量。

事前、事中和事后三个阶段的质量控制构成了整个变电站改造土建施工过程的质量控制体系。三个质量控制阶段既相对独立，又互相联系。事前控制是预防，事中控制是突出过程控制，事后控制是发现工程缺陷与工程消缺。只有三个阶段的质量控制工作都做好了，变电站土建施工质量才有最终保障。

4.2 土建施工安全控制

（1）安全特点

土建工程施工中很多技术含量不高的工作，普工、辅助工较多，施工作业人员组成复杂，导致人员流动频繁，此种情况既加大了安全管理的难度又增添了极不稳定的因素。超高压变电站土建工程的主体施工几乎都是在露天条件下进行，劳动条件差、强度高，机械化程度低，并且现场环境复杂，交叉作业多，不利于现场安全管理。比如在进行土方开挖时，地面下方有时会埋有电缆，由于是在变电站运行条件下进行的土建施工，因此施工区域周围经常会有高压运行设备，因此土建施工中除了要将土建工作做好外，还要注意人员及设备的安全。

（2）安全控制的主要措施

对技改及大修项目的前期准备工作和施工过程有充分的了解，对可能出现的危险源进行科学的预测，再根据预测的结果，结合自身安全管理水平做出相应的自检结论。只有在安全自检合格的情况下，才能进行下一道开工程序的操作。土建施工的主要措施包括：施工前的安全自检程序，加强对扩建施工队伍的资质审查，加强本单位员工和外来施工人员的安全教育，做好安全措施，专人现场监护，重视现场安全交底，强化施工现场的文明生产，加强施工现场的管理。

5.不停电改造电气施工的全面管理

超高压变电站改造的电气施工是整个改造工程的关键环节，其施工质量的好坏直接关系到改造工程后变电设备的安全运行。超高压变电站在不停电条件下的改造，其工期是受到一定的限制的。因此研究如何在有限的时间内，按质按量地完成电气施工，做好变电站改造电气施工质量控制，在整个变电站改造过程中就显得非常重要。

5.1 电气施工质量控制

电气施工阶段的质量控制是一个由对投入资源（如电气设备）的质量控制开始，直到完成改造工程验收为止的全过程系统控制过程。工程施工是一种物质生产活动，因此影响工程产品质量的因素有五个方面，它们分别是人（Man）、材料（Material）、机械（Machine）、方法（Method）及环境（Environment），简记为4M1E质量因素。电气施工阶段质量控制就是要对4M1E五个质量因素进行全面的控制。

5.2 电气施工安全控制

大型变电站在运行条件下改造项目的施工，由于施工现场周围有带电设备，又要受作业环境及施工进度受诸多因素的影响，因此安全控制难度大。要想安全、高效、保质、顺利地完成改造工程的电气施工，就必须对电气施工的全过程进行有效的安全控制，并分析可能出现的危险点，制定出相应的预防措施，保证改造工程的顺利完成。要做好电气施工的安全控制，就需要做好施工的安全组织措施以及安全技术措施。

电气施工期间的施工质量控制和安全控制两者之间相辅相成，共同保证着整个变电站改造的电气施工的顺利完成。

6.LCC技术在改造中的应用

全寿命周期成本（LCC）技术是从设备、项目的长期经济效益出发，全面考虑设备、项目或系统的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修改造、更新，直至报废的全过程，使LCC最小的一种管理理念和方法。

6.1 LCC技术应用的必要性

全过程工程造价管理流程是目前我国电力行业普遍应用的一种技术，但它不包括对项目使用期的运行和维护成本管理，没有形成一个闭环的控制过程。全寿命周期（LCC）造价管理则从整个项目生命周期出发进行思考，侧重于从项目决策、设计、施工、运行维护各阶段全部造价的确定与控制。两者主要区别在于时间跨度和指导思想的不同，而全寿命周期工程造价管理理论比全过程工程造价管理理论更为先进，内涵更为深刻。同时，随着LCC技术渐渐地在电力系统中的应用的显著效果，将LCC应用于变电站的建设与改造必然是一种趋势，必然会获得不错的经济和社会效益。

6.2 LCC技术应用的可行性

超高压变电站改造或建设的成本管理本身是一个非常复杂和细致的工作，既要对工程造价进行LCC管理和控制，又要不影响到建设项目的实施效率。因此对变电站的改造或建设实施LCC造价管理需要一些特定的条件，而目前这些条件已经基本可以满足，主要有以下几点：

（1）将全寿命周期（LCC）技术应用于工程造价管理，需要成熟的理论指导。目前，国内外学术界对相关理论有大量研究成果，条件日趋成熟。

（2）全寿命周期（LCC）电力工程造价模式的实施需要具体工作人员有较高的素质，对项目全过程的各个细节有清晰的认识。随着我国电力工程造价管理人员的数量和素质不断提高，这个条件也逐步具备。

（3）全寿命周期（LCC）电力工程造价管理模式的实行需要详细的历史数据支持。历史数据的存储和统计需要先进的计算机数据信息管理系统的支持，随着计算机技术的不断进步和电力企业信息化程度的提高，目前信息管理系统存储容量、运算速度等硬件条件已经具备。

6.3 LCC技术的优点

总的来说，应用LCC技术进行分析和评估，是在满足特定的性能、安全性、可靠性、维修性以及其它要求的同时评估或优化产品的寿命周期费用，本身具有以下几个优点：

（1）LCC项目的立足点是从全系统着眼，在整个电网系统考虑LCC最低，根据这个原则，来考虑单个部件或设备的LCC。因而，辨别、确定系统中的关键部件，及该部件对整个系统的影响，是进行研究的重点。

整个问题的研究，必然将导致对系统的可靠性及故障影响模型的研究，将梳理出关键设备或现有薄弱点，这项工作在当前欧美各国相继发生大面积停电的形势下显得尤为重要。

根据梳理出的关键点和薄弱点，用LCC理念进行管理、整改，必将对全网的可靠性有较大好处。这是由于LCC考虑了故障成本、维护成本等诸因素，是以可靠性为基础的总成本最小。

（2）对于设备的新建或改造，用LCC管理方法可减少不同方案选择的盲目性，实现以合理的成本获得高的可靠性，从而获得最大的经济收益。

（3）对于现有设备的资产管理，可用LCC管理理念来确定维护检修方式，备品备件的配置地点和数量，设备用维护检修来延长寿命，还是更新或技术改造来获得最低LCC，从而为企业的可持续发展奠定基础。

总之，从理论的深度和实际的效果来看，全寿命周期理论应用于变电站更新改造或建设的管理和控制领域，是一次大的进步，相信LCC技术将在提高电力工程的投资利用效率方面发挥更大的作用。

7.结语

本文对超高压变电站大规模不停电改造的主要原因、特点及改造中应遵循的原则进行了分析，提出了超高压变电站不停电改造的施工方案，将施工方案分为站内改造和小规模就地改造，说明了施工中应该注意的事项，总结了超高压变电站不停电改造土建、电气施工中如何进行质量及安全控制，介绍了LCC技术在超高压变电站不停电改造中应用的必要性、可行性以及优点。

参考文献

[1]孙骏.220kV变电站增容改造[J].上海电力，2008（6）： 546-547，564.

[2]陈珏，房岭锋.现有超高压变电站高型构架的改造[J].供用电，2004，21（2）：41，44.

[3]吕峰，秦勇明，宣伟锡.500kV斗山变电站技术改造工程造价控制的探析[J].华东电力，2007，35（8）：24-25.