邓志明

摘要：枫树坝电厂位于河源龙川县境内，是以发电为主，兼具防洪和航运灌溉补水的综合利用工程。文章介绍了枫树坝电厂主变洞原220kV GIS组合电器运行中存在的问题、改造的背景以及现220kV配电装置的改造设计和工程的相关问题。

关键词：220kV；配电装置改造；GIS组合电器；枫树坝电厂；电气设备 文献标识码：A

中图分类号：TM642 文章编号：1009-2374（2016）16-0039-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.018

1 概述

枫树坝电厂位于东江上游干流，河源龙川县境内，它是以发电为主，兼具防洪和航运灌溉补水的综合利用工程。水库集雨面积为5150km2，多年平均流量为128.9m3/s，总库容为19.4亿m3，有效库容为12.5亿m3，属不完全年调节水库。坝内式厂房。主坝坝型为混凝土宽缝、空腹重力坝，坝顶长为400m，最大坝高为95.3m，坝底最大宽度为87.1m，坝顶宽为6.5m，坝顶高程为173.3m，正常蓄水位为166m，发电消落水位为147m。电站原来装机容量为2×80MW，立式混流机组，电站于2004年和2009年分别对1#、2#机进行了增容改造，改造后装机容量为2×100MW。

枫树坝电厂的110kV及220kV配电装置采用敞开式及部分GIS（220kV主变进线）设计，配电装置及主变布置在长66m、宽11.5m、高12.5m的坝内式变电洞内，共有2台150MVA主变（#1主变为三相三绕组变压器，#2主变为三相双绕组变压器）、2个220kV主变进线间隔、2回220kV出线间隔、1回110kV出线间隔，投产至今已运行超过40年，期间对220kV配电装置进行过改造，1989年将2个220kV主变进线间隔改为GIS，将2回220kV出线间隔改为SF6开关，2005年更换220kV枫龙线开关，2007年更换220kV枫兴线开关，虽历经多次改造，对于220kV母线、2回220kV及1回110kV出线仍保持原有敞开式设计，现2个220kV主变进线间隔的GIS运行已超过25年。

2 原有设备存在的问题

2.1 电气一次存在的问题及原因分析

2.1.1 现有220kV配电装置虽然间隔不多，但是设备布置分散凌乱，变电洞内空间浪费较多，远期要想在变电洞内扩建进出线间隔十分困难。

2.1.2 #2主变安装位置在220kV母线的正下方，2008年#2主变更换后220kV侧采用了直套管，B相套管高度为7285mm，由于变电洞尺寸问题，其与母线的最小距离为1900mm（要求大于2550mm）。由于220kV母线与#2主变套管安全距离不足，#2主变停电检修时无法进行高压试验，需要将220kV线路全停才能进行主变的全部试验。

2.1.3 两回220kV主变进线间隔的GIS投运已有25年，期间出现控制回路故障、开关拒分、刀闸无法电动操作、PT气室漏气等情况，现#2主变变高GIS出现C相开关油泵启动频繁、#1变高GIS刀闸电机出现绝缘下降情况。

2.1.4 220kV枫兴线出线与220kV母线用一串瓷绝缘子隔开（16个绝缘子），两线间距离约为2350mm（要求大于2550mm），由于受220kV母线的影响，线路高压试验时会造成数值不准。

2.1.5 #2主变中性点设备布置距离边墙仅1600mm左右，其中性点刀闸由单接地的双柱水平开启式隔离开关改装而成，主刀触头对地不到900mm，当中性点不接地运行时，由于220kV中性点过电压水平将达到110kV电压等级，此时中性点刀闸触头对地距离不满足安全净距要求。

2.1.6 两回220kV架空出线线路侧均未配置避雷器，在雷击跳闸期间重复落雷将造成已跳开的断路器断口击穿。

2.2 电气二次存在的问题及原因分析

2.2.1 主变变高GIS及母线PT使用年限过长，存在老化及安全隐患。220kV PT及各间隔CT二次绕组数量、准确级、额定二次容量等不满足现行规程规范要求。

2.2.2 微机防误闭锁系统与监控系统未实现通讯互联，将导致现场设备状态不能实时反映到五防主机，且在监控系统工作站上对220kV配电装置进行遥控操作时将缺乏五防闭锁软件的实时闭锁，如此有可能造成误操作，留下事故隐患。

2.2.3 线路存在的问题及原因分析。由于220kV枫兴线出线经过两个锥形泄洪洞的上方，长期受水库泄闸水蒸气影响，导致出线档导线、挂线金具发生腐蚀损坏现象，且用泄洪洞进行泄洪时，水雾、泥雾也会对其安全运行造成影响。

3 改造后系统原理说明

3.1 220kV改造设计原则

鉴于枫树坝电厂220kV配电装置存在较多影响安全、稳定、可靠运行的问题。因此，为降低安全风险系数、保障电厂安全稳定运行、提高电厂发电可靠性，将对原220kV配电装置改造，具体如下：

3.1.1 将枫树坝电厂变电洞内外220kV配电装置整体改造为GIS设备，为远期扩建220kV主变进线间隔预留足够的发展空间。

3.1.2 合理配置其PT及CT参数、优化其布置、装设进出线避雷器、迁移#2主变中性点设备，并将220kV枫兴线挂点改至123.2m高程变电洞外坝顶挑檐上。

3.1.3 拆除所有原220kV配电装置后，在变电洞原位置沿变电洞纵向单列布置安装5个GIS间隔（2个主变进线间隔、1个母线设备间隔、2个出线间隔），进出线均装设敞开式避雷器。GIS到两台主变采用SF6管线经GIS套管引出软导线与主变相连。2回出线采用SF6管线引到2236平台，经GIS套管引出软导线，分别接至枫龙线、枫兴线架空线路。

3.1.4 将#2主变中性点设备拆除，并在原#1主变220kV母线侧隔离开关A相支架上新建。

3.1.5 改造220kV枫兴线挂点，将枫兴线耐张绝缘子串挂点改至123.2m高程变电洞外坝顶挑檐上，并更换220kV枫兴线枫树坝电厂～2#塔段架空线路。

3.2 220kV配电装置电气接线

本期改造电气主接线同前期，220kV配电装置本期及远期接线形式为单母线接线。5个间隔，包括1个母线PT、2回主变进线、2回出线接入220kV电网系统，分别为枫兴线和枫龙线。进出线均加装避雷器，母线不设避雷器。主变进线间隔主变侧、出线间隔线路侧及母线均配置快速接地刀闸。由于原出线阻波器及耦合电容器等电力载波设备已无使用功能，本次拆除后不再配置相关设备。主变压器220kV中性点均采用经单相接地隔离开关直接接地方式，变压器中性点接地方式可以选择不接地或直接接地，可满足系统不同的运行方式。主接线图如图1所示：

3.3 220kV配电装置平面布置

本期在变电洞#9坝段位置安装5个GIS间隔，2个主变进线间隔、1个母线设备间隔、2个出线间隔，GIS采用沿变电洞纵向单列布置，进出线避雷器均采用敞开式布置。

变电洞内#1主变、#2主变进线及两回出线的GIS管线均采用在地面上立支架安装。#1主变进线GIS管线底部在#2主变侧距地面3500mm，在#1主变侧距地面2500mm；两回出线的GIS管线底部距地面2500mm；#2主变进线GIS管线底部距地面3500mm。#1主变进线GIS管线经过#2主变时，考虑不同时停电检修带电部分至接地部分之间的安全距离应满足B1值的要求，即GIS管线距220kV高压套管不小于2550mm、距中性点套管不小于1600mm。220kV GIS平面布置示意图如图2所示：

4 施工中难点处理以及注意事项

4.1 施工工期及施工顺序

由于施工期间需要保证电厂有一台机组能正常发电（通过#1主变110kV侧线路送出），另外也需要部分设备拆除空出场进行基础施工，因此对施工及停电顺序有要求。先拆除220kV枫兴线设备，临时迁移220kV母线避雷器，枫兴线线路设备拆除后，拆除枫兴线的进出刀闸、阻波器、耦合电容、PT及母线避雷器的混凝土支墩，空出场地进行GIS安装基础及SF6管线基础的开挖。由于电厂从10月16日开始进行#2机A级检修，机组A级检修开工后，将无法将GIS设备储放在厂房，因此需在10月16日前将GIS设备运输到变电洞内的安装位置上。

4.2 变电洞南端的屋面顶盖上增设出线挂线点

本工程将220kV枫兴线枫树坝侧挂点提高，挂至坝体原导线挂点上一层混凝土结构。由于屋面顶盖南侧的框架梁原设计功能不是挂出线导线，若将出线导线的挂线点设置在该框架梁上。经验算，将会大大增加框架柱正对出线方向的负荷，同时由于本工程未能收集到前期结构施工图，无法验算其结构承载力，故不考虑将出线挂线点设置在屋面顶盖南侧的框架梁上。为此本期改造工程需要在框架梁上打孔穿上对孔螺栓，其两端设置钢板，再通过钢拉杆将出线挂线荷载传至屋面顶盖北侧钢筋混凝土墙，钢拉杆则利用化学锚栓固定在钢筋混凝土墙上。

5 结语

通过对220kV配电装置改造后，彻底解决了主变洞内历史遗留的一些设计不规范的问题，现在220kV配电装置及其进出线全部采用SF6气体绝缘金属封闭设备，具有产品技术成熟、运行工况好、可靠性高、维护工作少的特点，可显著节省运行维护成本。220kV配电装置采用GIS设备，大大减少了高压配电装置的占地面积，本次工程改造后，GIS设备及其相关设施占地面积不到原有敞开式配电装置占地面积的30%。采用GIS配电装置，主回路设备及导体全部封闭在金属壳体内，可避免发生电晕及其产生的附加损耗，消除高压带电设备的无线电干扰。

参考文献

[1] 任洋.水力发电厂GIS改造工程[J].中国新技术新产品，2012，（20）.

[2] 刘唯.乌江渡发电厂GIS改造安装设计与思考[J].贵州水力水电，2011，（5）.