深圳妈湾电厂220kV户外GIS设备加装防护棚工程分析

深圳妈湾电厂220kV户外GIS设备加装防护棚工程分析

周红徐凯

（深圳妈湾电力有限公司发展建设部）

摘要：妈湾电厂220kVGIS设备为户外布置方式，一期设备建设于1991年，由于建设时间早且受盐雾及光照的影响，目前已经出现了部件老化现象。为延长设备的使用寿命，在设备外侧加设钢结构防护棚，降低环境因素对设备的影响，从而减少设备部件的更换频率，降低设备的维护成本。

关键词：GIS户外配电装置；防护棚

1.项目背景

1.1项目基本情况

妈湾电厂开关站220kVGIS设备为户外布置，因高温多雨天气等原因导致妈湾电厂户外运行的GIS设备机构箱、控制柜等密封老化且进水受潮问题突出，给GIS的安全运行带来了较大危害。妈湾电厂决定给220kV户外GIS设备加装防护棚。

1.2项目实施必要性

妈湾电厂开关站220kV配电装置为GIS设备户外布置，近几年频出质量事故。

经过研究大致有三方面的事故原因：

第一，220kVGIS设备运行年限长久，一期和二期为ALSTOM设备，分别建设于1991年和1995年，三期为ABB设备，建设于2001年；

第二，深圳地区紧邻南海，气候潮湿，高温多雨天气全年居多，而且雨水中的盐份非常大，对户外布置的GIS设备腐蚀严重，并且，日照强度大，使户外设备在雨水和阳光的双重影响下，受损程度加重；

第三，由于设备生产日期较早，当时GIS的产品设计中设备防雨、防潮、防晒、抗腐蚀性能指标不高，考虑不完善。

由于这几方面的原因，近几来，妈湾电厂220kV户外运行的GIS设备逐渐显现出部分零部件防水、防潮性能无法满足户外湿度及降雨客观气候条件的问题，突出表现在机构箱、端子箱面板受潮老化严重、内部二次接线端子锈蚀、粘结，压力表、密度继电器等仪器仪表受潮进水，阀门开关、管道法兰连接锈蚀老化，以及部分刀闸传动拉杆严重锈蚀无法正常操作等方面，甚至个别段发生爆裂事故，严重威胁GIS设备的安全运行。考虑户外GIS的防雨防晒的问题已刻不容缓。

面对这种情况，妈湾电厂邀请设计单位进行产生以上问题的原因和解决方法进行专项研究，并前往南方电网公司的相关户外GIS变电站进行调研考察，评估各种处理方式的效果。

1.3南方电网针对户外GIS所采取的加盖防护棚措施

南方电网公司于2015年全面取消新增GIS设备户外布置方案，对于已投运的户外GIS设备采取加盖防护棚的方式保护GIS设备，目前，广州、佛山等供电局已有超过10座变电站的户外GIS设备加装了钢结构防护棚，现场运行人员反馈，加装防护棚后，GIS设备可免受雨水冲刷和太阳直晒，设备老化及锈蚀情况明显减弱，GIS设备得到了有效的保护。从而有效避免GIS设备受潮、锈蚀带来的重大安全问题，能有效的保证运行人员和设备的安全。

1.4本工程基本思路

经考察，妈湾电厂决定开关站220kV户外GIS设备加装防护棚，延长设备使用寿命。

2.方案介绍

2.1方案总述

a)防护棚采用简易棚体方案，不考虑三面围墙。厂址近海，经常有大台风，如果防护棚三面围墙，对于墙体防风代价较大，经济效果不佳，存在安全隐患，况且三面围墙并不能解决防污秽问题，还可能带来棚顶结露的问题。通过考察南网三水永丰站220KVGIS防护棚，处于综合安全考虑，分析采用简易棚体结构的方案，仅达到GIS防雨、防日照的功能即可。

b)防护棚采用棚顶分段拆除方案。防护棚结构全部采用高强螺栓连接，可以在任何一跨随意拆装，因此，采用棚顶分段拆除方案，不采用屋顶预留活动检修孔方案。

c)防护棚内设置电动葫芦，方便以后设备检修。

d)防护棚的结构设计使用年限按50年考虑（永久建筑）。

e)防护棚的地基处理尽量减少对既有建构筑物的影响，架空出线侧利用原有大板基础进行植筋，电缆出线侧采用独立基础。钢结构整体及防护棚采用螺栓连接。

f)防护棚对应电厂一、二、三期，分三个单元，统一设计，分批实施。防护棚东侧界限满足相距出线套管接线端安全距离的要求，西侧界限在GIS场区围栏内检修道路东侧路路肩。

g)钢结构整体及防护棚采用螺栓连接，不焊接；屋顶采用UPVC板材，方便拆卸。

2.2电气技术方案分析

a)妈湾电厂户外220kVGIS有6回架空出线，布置紧凑，220kVGIS出线套管离本体较近，为了在满足电气安全的基础上，尽量增大防护棚的遮挡面积，防护棚离带电部分间的安全净距按对地距离A1值（不小于1800mm）考虑[1]，因此配电装置带电时，防护棚禁止上人。

b)根据GIS的设备高度，并适当考虑检修、运维空间，防护棚的

c)防护棚在站内避雷针的保护范围内，防护棚的所有铁件均与主接地网可靠连接。

d)防护棚结构件之间均采用螺栓连接，以方便后期GIS扩建、检修时可分段局部拆除防护棚。

2.3土建技术方案分析

本次在户外GIS上方加装钢结构防护棚，根据深圳地区紧邻海岸、常受台风影响的特点，本防护棚按能抵御35m/s（等同于十二级台风，设计基本风压0.85KN/m2）的结构要求设计[2]。鉴于台风风力较大，拟采用两种基础形式：

a)在设备靠路一侧采用独立基础，基础下的地基用换填法处理，换填材料用石粉掺水泥换填。

b)在设备的另一侧，考虑到对原有基础的保护，利用原有基础作为防护棚的基础。

c)支柱的间距根据现有设备进行现场测定。

d)防护棚支撑立柱采用焊接圆钢管(材质Q345-B)，强度高且外形美观。

e)立柱上方采用热轧H型钢(材质Q345-B)做横梁，立柱及横梁的连接均采用高强螺栓固定，以方便后期设备检修时防护棚的局部拆移。

f)为防止防护棚顶部覆盖瓦在超强台风下局部吹落引起连接导线短路，防护棚上部盖瓦选用UPVC绝缘瓦，绝缘瓦上部采用扁钢压条，螺栓与横梁紧固，既满足防雨防晒功能，又安全可靠，且不影响后期设备检修。

3.施工过程

a)施工单位在施工前根据国家、行业相关规程规范，结合现场实际情况编制详细、可行的施工组织方案及停电方案，并经电厂运行部、检修部、策划部、工程部、监理各方评审同意后方才开展现场施工。工人进行现场安全交底。

b)防护棚结构件吊装过程中，严格核对带电体的安全距离，根据国家能源局发布的《DL5009.1-2014电力建设安全工作规程第1部分：火力发电厂》，起重机工作时，臂架、吊具、辅具、钢丝绳、缆风绳及载荷等与220千伏带电部分间的最小距离应不小于6米。施工人员的正常活动范围与220千伏带电设备的安全距离不应小于3米。

c)特别注意保护GIS设备。在设备上搭建完整的临时保护棚。定下了“二三期设备之间建隔离墙，三期GIS设备搭建临时防护棚”的现场保护方案。

d)严格管控施工过程，特别是吊装作业。“先下面组装，后吊装，尽量减小高空作业”、“系防风绳，拉红色警戒线”、“提高吊车等级”“晚间不安排重大危险作业”等施工方案。

4.结论

由于改造施工分三期进行，本期改造过程中与施工段临近的设备尚在运行，因此，施工全过程安全防护设施及安全管理制度是本工程成功实施的关键。

本项目施工过程中做到了“只要有人施工，就有人在旁边监护”，严防触电、损坏设备，严防高空坠落，同时做好事故预想。最终，防护棚项目按时完工，在施工中做到了零事故、零失误，工程质量也得到了很好的控制。完全到达了项目的建设目的。

参考文献：

[1]DL/T5218-2012220KV~750KV变电站设计技术规程[S]

[2]GB50009-2012建筑结构荷载规范[S]