大型发电厂升压站技术改造工程要点与难点分析

大型发电厂升压站技术改造工程要点与难点分析

王文明

中石化石油工程设计有限公司 山东东营 257026

摘要：本文主要介绍了在不停电前提下对大型发电厂升压站进行整体改造的难点以及需要注意的重点，从设计及施工的角度对日后类似改造项目提出建议。

关键词：发电厂升压站；技术改造；要点与难点；分析。

中图分类号：TM621

Analysis on Key Points and Difficulties of Large Power Plant Booster Station Technical Renovation Project

Wang Wen-ming

（Sinopec Petroleum Engineering Corporation，Dongying Shandong 257026）

Abstract：This paper mainly introduces the difficult point under the Non-service interruption of the overall technical renovation of the booster station of power plant and the need to pay attention to the recommendations for days after the similar project from the angle of design and construction.

Key Words: Power Plant Booster Station; Technical Renovation; Key Points and Difficulties; Analysis.

0 引言

胜利发电厂位于山东省东营市东营区南二路，始建于1988年3月12日，是胜利石油管理局的自备电厂。一期2台机组1992年和1993年相继投产发电，装机容量为2×200MW，2000年改造增容为2×220MW，2008年改造为抽凝供热机组，单台机组额定抽汽量为200t/h，最大抽汽量为220t/h。一期升压站包括110kV、220kV两部分，分别为油田110kV变电站及220kV变电站供电。二期2台抽凝供热机组分别于2003年和2004年投产，装机容量为2×300MW，单台机组额定抽汽量为350t/h，最大抽汽量为550t/h。二期升压站为220kV电压等级，220kV母线是在一期升压站基础上对其220kV母线的扩建与延伸。

原胜利发电厂升压站为户外中型布置，220kV及110kV均采用双母线带旁路主结线型式，其中220kV有4回主变进线、1回高备变出线间隔、7回架空出线（其中一回备用出线间隔）；110kV有2回主变进线、10回架空出线、1回高备变出线。

胜利发电厂升压站内部分架构水泥杆体出现裂缝、孔洞、砼脱块、表面松酥漏砂、钢筋裸露锈蚀，基础出现返碱、松酥、破碎等现象，并呈现加速发展的趋势，严重威胁到全站运行安全。作为胜利油田生产生活的主供电源，该升压站线路不能长时间、大面积停电，这使得对受损线杆的治理一直非常困难。近年来，胜利发电厂先后多次组织力量针对受损较为严重的部分构架及设备支架水泥架构进行过表面防腐维护、底部加粗加固等处理，但效果并不理想，而且一些处理过的线杆现再次出现受损现象。

为了提高电厂运行可靠性，胜利发电厂决定对升压站进行整体改造。

1 工程特点与难点

1.1 总体方面

本次设计改造在现有升压站内实施，拆除现220kV、110kV开关场的旁路母线及旁母隔离开关，将所有户外开关场设备改为气体绝缘全封闭组合电器设备，安装于新建配电装置楼—升压站新网控楼内。

改造后220kV系统采用双母线双分段带双母联接线型式。其中，主变进线4回，高备变出线3回（一期、二期、三期高备变各1回），电缆出线8回（其中2回备用）、PT回路4回，母联回路2回，分段回路2回。

110kV系统采用双母线双分段带单母联接线型式。其中主变进线2回，电缆出线12回（其中2回备用）、PT回路4回，母联回路1回，分段回路2回。

新建的升压站新网控楼东西长126.2m，南北宽10.5m，二层楼房布置（局部三层）。一层平面为220kV电缆夹层、110kV电缆夹层、交直流一体化电源室、蓄电池室；二层平面为220kV GIS室、110kV GIS室、网络控制室；三层为监控室、资料室。升压站新网控楼总建筑面积为2864.39m²。

1.2 项目特点与难点

本工程为国内首例不停电情况下在原址对发电厂升压站进行整体改造的项目。

胜利发电厂为胜利油田自备电厂，承担为整个胜利油田大部分生产、生活负荷供电的任务，电厂的性质决定了升压站改造只能在带电情况下进行。其次，随着城市发展，胜利发电厂周边已经没有足够合适的土地对升压站进行择址重建，只能在原升压站内进行改造。另外，胜利发电厂升压站220

kV母线受山东省电网调度管理，220kV线路分别受东营市电力调度及胜利油田电力调度管理，110kV母线及线路受胜利油田电力调度管理，且机组停机、开机受山东省电网控制，导致发电厂升压站管理层级多、协调难度大。

上述因素导致本工程施工区域位于220kV、110kV高压带电区域内，无法使用大型施工机械，如何确保人身、设备安全成为该项目首要考虑的因素。

该工程为在原有升压站内进行改造，地下一、二次电缆纵横交叉，地上带电设备林立，现有发电机组及出线配合停电计划逐步接入新升压站，相互干扰大，导致新建电缆路由设计难度大、风险高。

由于招标原因，220kV、110kV电力设备采用2家公司生产的GIS产品，微机保护设备采用多家公司产品。针对设备型号繁多、联锁关系复杂等特点，我们针对每台机组、每条线路及母线的每套保护编制详细的接入方案，与业主、施工及运行单位密切配合，使各设备均顺利接入新升压站，确保了发电厂设备、人员安全及油田供电系统稳定。

2 工程创新点

本工程在设计过程中注重接口管理，实现了总体规划、系统设计、系统最优的目标。

2.1 主接线

发电厂升压站主接线形式的确定对发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

电气主接线的设计原则：

（1）可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，结合运行人员操作习惯及升压站系统接入方案，对新升压站主接线进行综合考虑。

（2）灵活性：主要包括操作的方便性、调度的方便性和扩建的方便性。主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。

（3）经济性：主要包括：节省一次投资、占地面积少和电能损耗小三个方面。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。

原升压站采用常规电力设备、户外中型布置型式，220kV及110kV均为双母线带旁路的主接线形式。改为GIS设备后，受设备自身特点及场地限制，无法与原主接线形式保持一致。为此，我们根据胜利发电厂在山东省电网和胜利油田电网中地位的重要性、进出线回路数以及山东电力工程咨询院有限公司所做的系统接入报告，综合考虑系统可靠性、灵活性及经济性，确定220kV采用双母线双分段带双母联的接线形式，并将1#、3#机组及2#、4#机组分别接入I、II段母线，最大限度的保证了系统的可靠性及运行灵活性，有效的降低了故障时的影响范围。110kV采用双母线双分段带单母联的接线形式，在保证运行可靠性和灵活性的前提下节约投资，减小占地面积。

2.2 升压站综合自动化系统和电力监控系统

综合自动化系统的特点主要包括：功能自动化，操作监视屏幕化，运行管理智能化，通信手段多元化，测量显示数字化。综合自动化系统的设计与配置是否合理直接影响到发电厂升压站的安全运行，如果设计与配置不合理，保护将可能误动或拒动，从而扩大事故停电范围，有时还可能造成人身和设备安全事故。因此，合理地选择保护方式，对保证升压站的安全运行具有非常重要的意义。

在制订升压站综合自动化系统方案时，结合目前智能电网的发展要求，充分考虑升压站扩建、改造等引起信息量增加等因素，确定全站系统采用分层、分级、分布式的自动化系统，满足现行电力系统通信规约及IEC61850标准的要求。通过对升压站综合自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作行，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，大大提高升压站综合自动化技术水平及安全稳定运行水平。

在设计过程中，将GIS局放在线监测系统、六氟化硫气体在线监测系统、智能微机五防系统、火灾报警系统等系统通过统一的通信网络，集成进综合自动化系统中，避免了各系统各自为战情况的出现，公用后台操作员站，降低了工程投资，降低值班人员的劳动强度，提高信息处理的及时性、准确性。

3 设计优化措施

本工程施工区域位于220kV、110kV高压带电区域内，必须保证施工期间的人身、设备安全。因此在设计中采用以下优化措施：

1. 施工临时措施

为了保证改造的顺利实施、最大限度降低改造对电网的影响，首先需要制定临时措施，拆除原有的220kV及110kV旁路母线与旁母隔离开关，迁建1回220kV出线构架及5回110

kV出线构架，保证足够的施工安全距离。同时，为了节约投资、优化设计，避免正式改造时的重复建设，迁建的220kV及110kV出线构架采用单柱式门型出线构架以减少占地面积，临时将各出线采用高压电缆连至迁建出线构架，并与站外线路连接。施工过程中对高压电缆采用地上电缆槽盒进行保护，待新升压站建成后将各出线逐条接入各段母线。

2. 设置电缆夹层及竖井

为减小新升压站占地面积，220kV及110kV进出线全部采用高压电缆接入GIS设备。为满足施工及运行时对高压电缆转弯半径的要求，在无法增加占地面积的情况下，将GIS设备置于2楼，采用设置电缆夹层方式，充分利用空间实现电缆的接入。为了减少电缆间交叉的互相影响，通过电缆沟、地上电缆桥架等电缆敷设方式，有效的保证了电缆之间的空间距离，为施工及运行的安全可靠打下了基础。

GIS设备二次电缆穿过楼板进入电缆夹层后，采用电缆桥架敷设方式，并由电缆竖井进入二次保护设备间。

电缆夹层内各出线间隔之间设置防火墙，所有进出建筑物及建筑内不同房间之间的电缆沟、孔洞等均采用防火封堵，保证运行安全。

电缆夹层与竖井的设置，充分利用了有限的空间，有效的减小了新升压站的占地面积，也保证了改造的顺利实施。

3. 设备材料选型

按照《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229）11.1.1条要求：电缆夹层的火灾危险性分类为丙类，但是当电缆夹层采用A类阻燃电缆时，其火灾危险性可为丁类。同时参照11.5.7条要求：耐火等级为一、二级且可燃物较少的丁、戊类建筑物可不设室内消火栓。之规定。因此，在进行电缆选型时，明确要求电缆为A类阻燃电缆，取消新升压站网控楼内的室内消火栓，降低工程投资，减少带电设备室内出现消防用水带来的安全隐患。

4 结束语

改造项目的难点在于新建部分与已有部分冲突问题的解决，设计人员在设计时，不仅需要耐心与细致的思考，以使完成的项目考虑满足规范要求，还需要站在施工方的角度考虑施工的便利与可实施性。往往设计的一点失误，轻则导致施工难度的增加和设备材料的浪费，重则导致施工返工和遗留安全隐患，因此增强设计的责任心十分必要。

作者简介：王文明（1975年- ）男，大学，高级工程师，主要从事变配电一次部分及电力线路的设计工作。