Abstract :The new "light overhead cable layer" technology has developed the steel frame base and gantry frame specially designed to protect the lifting of the cabinet. This technology was first applied to 110kV high level station comprehensive automation transformation and was quickly popularized. This paper introduces the new "light" aerial cable layer in the design concept of special tools and parameters, the technology is described in detail in the substation integrated automation reform steps and transformation process, solve the in early 20th century, most of the substation integrated automation transformation cannot new secondary cable laying problem. It is of great practical significance to carry out comprehensive automatic transformation of similar substations.
Keywords: substation; Cable layer; Comprehensive renovation
摘要：新增“轻型架空电缆层”技术研制了专用于保护屏柜提升的钢架底座与龙门架，并首次应用于110kV高平站综合自动化改造后得到迅速推广。本文介绍了新增“轻型架空电缆层”中专用工器具的设计理念和参数，详细说明了该技术在变电站综合自动化改造中的步骤和改造过程。新增“轻型架空电缆层”技术解决了20世纪初期多数变电站在综合自动化改造中无法敷设新二次电缆的难题，对电网类似变电站进行综合自动化改造具有重要的实践意义。
关键字：变电站；电缆层；综自改
前言
二十世纪初期建设的变电站，一次设备运行状态良好，二次设备已运行超过十年，性能下降，不能满足规范要求，将按要求逐步进行综合自动化改造[1]。当时变电站的典型设计是主控楼无二次电缆（室）层，继保室无架空防静电地板，所有二次电缆通过电缆沟与电缆竖井到继保室后通过地面电缆槽一个入口穿入二次屏柜。经过各种大修技改和扩建项目后，继保室内电缆槽均已经严重饱和，不能再敷设新电缆[2]。而变电站综合自动化改造（以下简称综自改）涉及敷设大量新电缆，这给综自改项目实施带来了极大的困难[3]。为解决变电站继保室电缆槽严重饱和而无法新敷设电缆的问题，经过大量实地考察和方案论证，最终提出了在保护室新增“轻型架空电缆层”的方案。
1 新增“轻型架空电缆层”技术
针对变电站综自改电缆敷设困难的问题，结合某变电站(本文都以该变电站数据作为分析)综自改项目现场，提出了3个技术方案，具体如下[4]：
方案一：全站停电实施综自改造
此方案需要将全站一二次设备停电一个月左右时间，将控制室内相关二次电缆清理完毕后，再敷设新二次电缆，经验收检验合格后，投入运行。该方案需要停电时间长，由于高平站10kV环网负荷中本站内部环网占比很高，该停电将造成大量用户长期停电，不符合当前供电可靠性的要求，因此，该方案不可行。
方案二：新建或者扩建主控楼
此方案为在原主控旁新建或扩建主控室，新建新的电缆沟和电缆竖井，此方案工期长，土建投资大，二次设备利用率低。
方案三：在保护室新增“轻型架空电缆层”
此方案拟先将综自改新敷设的电缆按规范排列在继保室的地板上，然后所有新旧屏柜按照综自改施工步骤与停电计划逐一进行抬升与钢架底座安装，最后在钢架底座上铺设防静电地板。经过抬升与防静电地板安装后，继保室美观大方，且新增钢架电缆层空间大，可改造性强，实践证明该方案经济实用，操作性强，可推广应用。
综上所述，方案一全站停电负荷损失多，社会影响大不可行；方案二建设工期长，投资大而不可取；方案三不损失负荷，投资少，所以选取方案三。
2 可行性分析
该技术的应用具体是对主控室新安装的屏柜，增加20cm高的钢架底座，对运行中的不更换的屏柜进行整体抬升后增加20cm高的钢架底座，最后在钢架底座基础上铺设防静电地板的方法，形成一个新的“轻型架空电缆层”。使该“轻型架空电缆层”可以容纳综自改造项目所敷设的新电缆，并具有较好的后期改造裕度，旧电缆也可以按改造步骤逐步退出。通过对高平站的现场实施，获取经验后在其他同类型变电站综自改造中进行推广。
通过各级讨论分析认为，该技术实施的关键点在于屏柜的抬升方法，以及带电屏柜抬升时风险控制[5]。屏柜抬升需要设计符合现场的特制抬升工具，防止在抬升过程中屏柜倾倒、震动等问题。带电屏柜的抬升，如直流系统、UPS系统、交流系统等，需提前制定负荷转接方案，屏柜抬升时做好隔离措施等。只要对屏柜抬升各个环节进行风险管控，制定相应管控方案，可以确保整个屏柜抬升的有序开展[6]。
3 新增“轻型架空电缆层”技术的现场实践
3.1 施工工具与材料准备
3.1 .1升屏专用龙门架设计与制作
由于首先二次屏柜质量重，与相邻屏柜连接紧密，无法人工抬升；其次继保室二次屏柜全部运行中，屏柜前后距离狭窄，大型设备无法进入。所以本方案根据现场屏柜尺寸与继保室层高，设计了一款专用于屏柜抬升的龙门架，在龙门架顶悬挂1吨级手拉葫芦，利用拉绳将屏柜缓缓拉升。这样可以解决人力无法抬升的问题，同时在屏柜抬升时可以控制速度，避免震动，且该龙门架组装简单、轻便、可重复利用。
龙门架组件 龙门架组装
3.1 .2钢架底座的设计与屏柜固定
为将二次屏柜抬升二十公分，在不破坏原地面的情况下安装防静电地板，本方案设计了一款加工简单，组装方便，安装稳固的钢架底座。钢架底座采用镀锌钢板，尺寸为800cm×800cm，横跨在原有电缆沟上，采用膨胀螺栓固定或与原电缆沟压顶角钢焊接在地板上，钢架底座还设计了与屏柜固定的螺孔。
钢架底座设计图
钢架底座零件 底座组装
3.2 新增“轻型架空电缆层”技术实施方法
3.2.1不停电抬升
主要是新增的远动屏、公用测控及PT测控屏、GPS屏等，在立新屏时直接给新屏加装“轻型架空电缆层”。
3.2.2停电抬升
由于综合改造中，需要更换大量的保护与自动化设备，如主变保护屏、测控屏、交流屏等，一般结合保护停电更换的机会，新增“轻型架空电缆层”。
底座安装 新屏固定
电能质量监测、消弧、遥视、备自投等屏柜在该综合自动化改造中为程序升级改造，不涉及屏柜更换，所以只需申请设备专项停电，程序升级后进行屏柜抬升并固定。
3.2.3部分停电加装
主要针对站内直流系统及UPS屏柜，由于该项目为非全站停电综自改造，全站运行设备的保护测控装置、远动通讯系统、后台监控系统、一次设备动力系统都不能失去电源，交直流系统的不间断稳定运行时保证电网安全稳定运行的前提与保障。基于变电站交直流系统为双套配置，所以交直流系统二次屏柜必须按套逐一停电抬升，抬升前进行负荷临时转接，单套运行时进行特殊巡视，抬升后恢复正常运行方式。在110kV高平站直流系统屏柜抬升中，具体步骤见如下流程图（以#1直流充电屏与#1直流馈线屏为例）：
3.2.4带电加装
主要针对站内接口通讯、二次安防屏，它们属于既不更换，又无法停电实施加装的公用设备，给它们的底部新增“轻型架空电缆层”；在抬升屏柜前，需保证屏柜电缆留有20cm长度的伸缩空间，并确保屏柜在抬升过程中不会造成大力拉扯电缆而导致电缆接入端子或电缆芯扯断，导致事故事件。
4实践效果
第一、在原地面将屏柜整体抬升20cm，给继保室新增一个“轻型架空电缆层”，它给电缆层空间不足的继保室实施变电站综合改造的项目提供了一个很好的解决方案，可以容纳下变电站综合改造所需新敷设电缆的需要。
第二、该项目所设计的专用龙门架也是结合施工现场而量身定制的，解决了市场无法购买和人力无法抬升屏柜的难题，且加工简单，拆装方便，可重复利用。
第三、变电站综合改造时，70%的设备需要更换或升级，新增“轻型架空电缆层”的方案，适合变电站绝大部分设备在安全环境下实施。
第四、“轻型架空电缆层”20cm的高度适中，不影响继保室消防及照明系统，对于原有电缆裕度的需求也不大，可以满足其它部分停电或带电加装的屏柜抬升的需要。
5取得效益
5.1经济效益
该变电站新增“轻型架空电缆层”的方案投入少（预算为五万元）、材料加工容易、施工简单、操作性和复制性强。可以减少因扩建减继保室而发生的大量投资，同时缩短土建工期三个月以上，减少土建施工土地约100平方，节约投资100万以上。该方案可推广于其他类似变电站无电缆层，旧电缆饱和的旧站综合自动化改造，所以潜在的经济效益非常巨大。
5.2社会效益
该变电站用电负荷重，重要用户多，10kV环网负荷中本站内部环网占比高，如果按方案一全站停电将造成大量用户长期停电，不符合当今供电可靠性的要求。该方案不涉及全站停电，与方案一相比，减少负荷损失约260×MW（以三台50MVA主变，负荷率0.7，停电30天算）。供电可靠性得到大幅提高。同时该方案也减少了扩建继保室的投资，项目总体投资减少100万以上，具有很好的经济价值和社会效益。
6 结语
新增“轻型架空电缆层”技术成功解决了该变电站综自改项目巨量电缆敷设难的问题，意义重大，不仅节省了施工工期、人力成本、经济成本，也为现场工作积累了宝贵的经验。下一步，将继续深入研究新增“轻型架空电缆层”技术在其它类似变电站综自改及重大技改项目中的应用，进行归纳总结，推广新增“轻型架空电缆”技术，促进生产效率的提高，更好的确保电网稳定运行。
参考文献:
[1] 敖文. 变电站一次设备运行中存在的问题及其状态检修[J]. 广东科技, 2013(16):84-84.
[2] Konrad, Kern. 将电缆留在电缆槽内[J]. 现代制造, 2014(33):48-49.
[3] 胡蓬春, 杨辉, 王丽萍. 110 kV无人值班变电站综合自动化的改造现状及建议[J]. 电力系统保护与控制, 2009, 37(4):79-81.
[4] 王建中. 架空绝缘电缆[J]. 电力系统装备, 2004(6):57-57.
[5] 王力民, 张军. 关于电气控制柜的装配工艺[J]. 工业b, 2016(12):00138-00138.
[6] 魏秋红, 孙静. 输电网变压器负荷转移方案评价研究[J]. 现代电力, 2011, 28(5):34-40.
论文作者:尹雁和1,江赛标2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：电缆论文; 变电站论文; 方案论文; 钢架论文; 底座论文; 负荷论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第19期论文;