既有牵引变电所升级改造施工监控重难点及措施

中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司 张建哲

引言

随着我国高速铁路建设水平的不断提高，电气化铁路成为了铁路中的主力军，牵引变电所作为电气化铁路的能源中心是电气化铁路的重中之重。随之而来的是电气化铁路既有牵引供电系统负荷大幅增加，部分既有牵引变电所容量及设备已无法满足现有负荷的需求，牵引变电所作为电气化铁路运输的能源中心，本着经济合理性，在确保高速铁路正常运营的前提下，需要对部分既有铁路牵引变电所进行升级改造。

1 工程概况

李营牵引变电所建设之初为京沪高铁、北京动车段等牵引负荷供电。随着京雄铁路的建设及相关用电节能要求，李营牵引变电所除了为京沪高铁、北京动车段供电外，还要为京雄城际铁路供电，但既有李营牵引变电所建设之初未考虑京雄铁路供电需求，因此要对既有李营牵引变电所进行增容升级改造。

李营牵引变电所引入两路220kV 三相电源、一主一备，220kV 侧接线形式为线路变压器组，设置四台牵引变压器，两台一组构成“V-V”接线组，一组运行、一组固定备用。其中北京方向两台牵引变压器（1#B、2#B）容量为31.5MVA、220kV 侧相序为AB，上海方向两台牵引变压器（3#B、4#B）容量为40MVA、220kV 侧相序为CA，27.5kV 侧为直供供电方式，27.5kV 母线为单母线接线，两段单母线间设联络隔离开关。

李营牵引变电所改造后维持两路220kV 三相电源、一主一备，相序由原C、A、B 改为A、B、C。220kV 侧接线形式为线路变压器组，牵引变压器维持V 接线形式，具体施工流程如下：进行不影响既有设备运行的工作-新综自屏小母线接引-更改主变运行方式为3#、4#单变压器自投运行-T1段母线馈线综自屏统改造，1#、2#变压器更换-2#进线综自系统改造，2#变压器试验、冲击、空载、203电缆倒切-1#进线综自系统改造，1#变压器试验、冲击、空载-T2段母线馈线综自系统改造-更改主变运行方式为最终运行方式-既有综自屏及二次电缆拆除，新综自屏就位。

拆除既有的（1#B、2#B）其容量为31.5MVA的两台变压器，将既有李营所全部负荷接至既有两台40MVA 牵引变压器上，一台运行、一台固定备用，为京沪高铁牵引负荷供电；新设两台40MVAAT 单相接线牵引变压器，一台运行、一台固定备用，为京雄铁路牵引负荷供电。2×27.5kV侧采用单母线分段接线型式，2×27.5kV 馈线采用上下行互为备用方式；同时对全所的综合自动化系统进行改造换新。

改造工程实施过程中李营变电所的主变运行方式有两种：过渡运行方式。既有的1#B、2#B 以及对应的27.5kV 侧开关柜退出运行，3#B、4#B 一主一备运行，2001、2002隔离开关至合位，由单台变压器带T1、T2两段27.5kV 母线运行；新运行方式。更新的1#B 或2#B 带新增两段27.5kV 母线和四路馈出线运行，既有的3#B 或4#B 带T1、T2母线和馈线运行。1#B 与3#B 组成一组，2#B 与4#B 组成一组，两组变压器一主一备的方式运行。

2 既有变电所升级改造监控措施

2.1 既有变电所改造的重难点

在确保正常运营的前提下改造。李营牵引变电所是既有运营的牵引变电所，为繁忙的京沪高铁、北京动车段等供电，必须确保正常运营的前提下进行升级改造；设备体积大，安装空间受限。新增变压器、GIS 开关柜等设备体积较大，且在既有有限的空间内进行安装，安装精度要求高、安装难度较大；时间紧张。升级改造倒排工期为66天，但此变电所为运营所，几乎所有施工必须天窗点内进行，且只能在凌晨2～3小时内施工，时间节点紧张。因此要求前期准备阶段必须制定详细的节点施工计划，且在施工过程中严格按节点计划完成规定的施工内容。作为参建一方监理单位，如何在这些重难点施工过程中做好监控工作，保证升级改造施工安全高质完成，尤为关键。

2.2 施工准备阶段监控措施

在施工准备阶段，监理项目部按照公司监、帮、促的管理理念，在施工前三个月督促施工单位组织编制了施工方案，并组织相关监理工程师对方案进行了联合审查，方案从编制依据、施工人员、施工内容、要点计划、控制措施及应急预案等关键内容进行了审核，为方案参加专家会审、北京局建设管理处的终审顺利通过把住第一道关，随后按照各级提出的意见要求施工单位对方案进行了修改完善。在方案审核的同时，督促施工单位抓紧与相关站段签订完善施工配合协议、安全协议，为施工计划提报创造前提条件。就施工计划提报方面，组织召开了计划提报研讨会，对提报计划中施工里程、停电范围及施工内容进行了逐条研究，确保提报的施工计划准确无误。

2.3 升级改造施工阶段监控措施

根据方案中变电所当前运行方式，为减少220kV 进线侧电源倒接次数、节省倒接时间，在更换新设备时可优先从备用电源系统设备开始，前期的配套或天窗点外的工作可在调度部门的批准下首先完成。

2.3.1 不退出既有设备运行的施工作业

此项施工作业有：27.5kV 所用变柜及负荷开关柜改移，集中接地箱安装，新增27.5kV 高压开关柜安装，新增综自盘、网开关屏、交流屏安装，新变压器附件安装，电缆头在线监测装置安装，SF6在线监测装置安装。期间监理应做好如下工作：质量验收。包括基础槽钢制作安装、集中接地箱安装、接线及设备安装质量，应按照图纸及规范要求逐一进行验收，并做好相关验收记录；过程盯控。包括27.5kV 所用变柜及负荷开关柜改移、新增综自盘、网开关屏、交流屏安装、电缆头及SF6在线监测装置安装完成后调试过程进行全程盯控，此过程必须督促施工单位按要求办理停电施工手续，并检查相关盯控人员是否到位；见证试验。包括新增高压开关柜安装完成后进行单体试验、两台新增变压器绝缘油注入前的试验及连接电缆使用前的试验。

2.3.2 既有综自改造准备工作

此项工作有：新保护屏安装、新综自屏至既有一次设备的二次电缆全部敷设到位，绑扎、做头、校线、套好号码管、安装屏间连线，接好新保护屏内的二次线，调试新牵引供电综合自动化系统及二次电缆。该项工作对既有设备无影响，在天窗点外办理第三种工作票进行。

在此项施工前监理应检查既有设备的二次接线是否全部紧固到位。施工期间监理应做好如下工作：质量验收。包括新保护屏安装及新综自屏至既有一次设备的二次电缆接线质量，应按照图纸及规范要求逐一进行验收，应督促施工单位做好过程线路号码管及相关验收记录，务必检查是否按照图纸将用2×4mm2电缆由交直流屏将直流±KM、交流小母线A/N 接入新综自屏；过程盯控。包括新牵引供电综合自动化系统及二次电缆设置整定值、校核整定值及调试系统过程进行全程盯控，此过程必须督促施工单位按要求办理停送电施工手续，并检查相关盯控人员是否到位；见证试验。见证电缆使用前试验及新牵引供电综合自动化系统全面通电试验。

2.3.3 需在天窗点内完成的施工作业

此项施工作业有：包括新综自屏顶小母线接引、更改主变运行方式，1#、2#变压器退出运行，T1段母线馈线综自系统改造，1号、2号变压器更换，进线系统综自改造，改主变运行方式，T2段母线馈线综自系统改造，既有保护屏拆除、新保护屏就位。期间监理应重点做好以下工作：

更改主变运行方式必须监督施工单位按照确定的方案，变更接线、输入定值后进行传动试验及3#B、4#B 间的自投试验，确保天窗结束前，主变运行方式顺利切换到过渡运行方式，若传动试验及自投试验不成功，迅速将设备恢复原有的状态，确保不影响变电所按时恢复送电，然后查找出原因消除问题，为下次过渡运行方案的实施做好准备；T1段母线馈线综自系统改造中221电缆倒切必须监督施工单位按应急预案在现场准备4个1×300的插拔式电缆头，电缆头制作人员现场待命，当221电缆拔除过程中电缆头损坏，现场立即重新制作电缆头，制作、试验完成后，利用第二天馈线综自改造天窗将电缆接入224开关柜。剩余馈线综自系统改造过程中注意二次流互回路不允许开路，二次电压回路不允许短路。

剩余馈线综自系统改造和T2段母线馈线综自系统改造，必须监督施工单位按照施工计划预留80分钟用作改造故障排除；见证试验。包括2#进线综自系统改造以及新2号变压器试验、新2号变压器冲击、新1号变压器冲击，变压器冲击完成以后进行24小时空载试验；既有保护屏拆除、新保护屏移动时，监理应监督施工单位做到屏柜移动一定要平稳,而且倾斜角度不能大于5°,禁止震动和晃动，行进速度控制在5cm/min 左右，与屏柜端子排连接的电缆不应受力。

2.4 施工过程安全环保监控措施

人员资格及施工设备保证措施。监理在每次施工前核查特种作业人员资质证书、营业线资格证书，对所使用的机械设备进行核查，核查内容包括大型设备是否报验、小型设备是否贴反光标、是否和日计划中所报设备一致及需标定的设备是否标定。在月初施工前，监理核查施工人员“四会”等技术交底掌握情况；既有设备和人身安全保证措施。在变电所内进行改造施工，监理首先督促施工单位对既有设备进行保护，对于不需更换的设备应用标识牌提示，防止施工人员误操作。注意施工人员的安全，要求用网栅栏将带电区域与施工区域进行隔离，并用标识牌对带电设备标识，对施工人员起到警示作用，从而保证施工安全进行。检查施工现场是否设专职的安全防护员进行防护。

防尘措施。在原有变配电室内进行基础等改造施工过程中，现场监理监督施工单位做好防除尘措施，因运营的电气设备对环境的要求非常严格，灰尘较大的情况下会导致设备放电，甚至导致爆炸事故。因此要求施工单位在施工部位应使用防尘布进行隔离，现场配备排风设备，保持室内通风良好，随时将产生的灰尘排至室外；电源应急措施。在低压侧进行控制电路倒接时，为防止意外，监督施工单位按应急预案要求在室外布置一台80kW 的发电机作为所内备用电源，通过室外电缆沟将电缆接引至控制室交流盘。运行方式为10kV 进线与发电机互为备用，其中10kV 为主用、发电机为备用，10kV回路出现故障时切除空调等大功率次要负荷回路，由发电机供电。

营业线施工安全管理。施工前参加点前会，要求施工单位对当日作业的工作内容及人员进行详细部署，检查作业票制度落实情况。在作业现场进行不间断巡视检查，对有可能危及设备安全的，督促施工负责人做好防护；对危及设备运行安全的，要立即要求施工负责人停止施工采取相应措施。在夜间施工时，按方案要求检查室外设备场地的照明正常情况；当日施工结束后，现场监理督促施工负责人将作业地点的施工机具、材料撤至安全地带，施工负责人向当班值班人员申请结束工作票时，监理与施工监管人、值班人员对施工地点进行检查，确认防护完备、设备安全后，方可结束工作票，做到“工完料净场地清”。根据作业计划和内容，督促施工负责人提前1天提出书面详细的操作步骤和作业注意事项，会同变电所监管人员、设备制造厂进行确认，确认正确无误后方可进行作业。

工期节点保证措施。在调查现场后，根据实际情况，监理要求施工单位制定详细的要点施工计划表，并上报上级单位进行审批。

2.5 升级改造中出现的问题及解决方法

在李营牵引变电所升级改造过程中，前期准备工作比较充分，各种方案制定详细，改造施工过程顺利，但由于厂家技术人员审核不到位也出现了一些纰漏：由于1#B、2#B 更换涉及主变运行方式的改变，此时根据运行方式需对主变后备的低压侧保护的定值大小进行修改，但由于厂家技术人员检查不到位，本来低压侧保护定值应修改为5s、但误将其设定成10s，在试验检测时导致上级高压侧开关跳闸。问题发生后，相关人员立即进行了排查，按要求重新对保护值进行了设定，并做了简要的问题分析，因在要点施工过程中，未造成严重后果，及时按程序进行合闸恢复送电。