摘要：本文针对藏区族高海拔寒冷地区变电站施工和运维中的难点，详细分析了变电站的设计对策。
关键词：变电站；难点；施工;运维；设计对策。
Abstract：,the paper discuss difficulty of the Tietan high cold Power Substation’construct operation, then form the Engineering countermeasure.
Key words：substation; difficulty; construct；operation ；Engineering countermeasure.
0 引言：
藏区海拔高，山势陡峭、高寒缺氧，风大、可用土地资源少，温差大、日照强度高、紫外线强度高、全年平均温度低，年有效施工时间较短，生态环境极其脆弱，施工环境极其艰难，交通运输困难，建设过程中，突破生命禁区、挑战生存极限，投运后运行维护难度大。本文从工程施工和运维难点出发，分析了变电站设计对策。
1 工程施工运维难点
施工区域为藏族聚居区域，其宗教文化氛围浓厚，区域内存在大量的神山、神水以及宗教建筑，由于风俗习惯、信仰、民族文化方面与汉族存在很大差异，容易发生理解偏差造成的误会，发生民族不稳定事件的风险较大，外部协调工作任务繁重，外部协调难度大。
区域气候条件恶劣，年平均最低温度在零下25度，海拔大都数在4000-5000米，含氧量只有海平面标准含量的50%-60%，在高海拔、低氧、低温、大风和强烈的太阳辐射等工作环境下，人体对氧的摄入量减少，极可能因缺氧而出现胸闷、心悸、头疼、头晕、失眠、反应迟钝等症状，导致体力、脑力和劳动能力大幅下降，严重者会发生肺水肿和脑水肿等高原疾病，工作效率仅为内地的70%。同时，机械能效将下降约20％－30％，这些外界因素对设备的效率、寿命和完好率都产生了较大的影响。施工机械增耗、施工人员降效大。
受高海拔及气候等自然条件约束，当年 10月至第二年3月不能进行混凝土浇制施工，一年的实际有效工期约7个月左右，有效工期短。高原地区施工，原材料采购困难，物资匮乏，部分地区无水无电。施工及生活用水均需长距离供给，施工及生活电源多采用柴油发电机的形式供给。
工程需运输主变等大型设备物资，但沿线运输无铁路、高速公路可利用。国道在雨季经常发生塌方、泥石流等灾害，极易造成交通中断。乡村公路路面窄、路况差，汛期部分地段难以通行，沿线人烟稀少，部分路段没有通讯信号。
变电站周边有高原草甸、高寒灌丛等不同生态系统，自然生态环境原始、独特，生态系统极其脆弱、敏感，破坏扰动后很难恢复，生态环境建设与环境保护任务重。
设备运行环境条件差，区域电网薄弱，变电站投运后不允许长时间停电，运行维护压力较大。部分线路长，负荷轻，系统中的励磁涌流将引发谐波电压严重畸变，存在较大的谐波及过电压风险。
2 主要设计对策
2.1尊重藏区民风、民俗，适应人文环境及风土人情，提高和谐稳定水平
（1）站址选择应合理，站址周围无居民区及民族宗教祭祀场所，站址不能占用基本农田及基本草原。对于500kV站和220kV站、220kV站和110kV站可采用合建的方式，节约土地资源。
（2）变电站主要建筑物按照藏区建筑风格设计，体现当地藏区建筑设计风格，通过在建筑物外墙表面考虑简约大方的藏区图案，确保与当地建筑环境的和谐统一。站内建筑物外立面设计、围墙方案、装饰特点等采用藏式风格。
(3)变电站在边坡外增设围栏，围栏还应将截洪沟、排水沟等设施包围在内,防止人畜跌落沟道，避免不稳定因素发生。
2.2采用装配式理念，加快建设进度，最大程度减小对自然环境的影响
（1）站内主要建筑物采用钢结构型式，钢结构建筑在全寿命周期的经济性与环保性、施工时间、抗震性能等方面均优于钢筋混凝土结构，便于施工，可节约土建施工工期达30%以上，为工程按期建成提供了有力保障。
（2）变电站站内外土石方尽量按挖填平衡方案设计，不外弃土，有效防止了水土流失，同时避免了外弃土对当地环境影响。站区有条件时采用护坡形式，不采用挡土墙，减少了混凝土工程量，节约施工工期。
（4）建筑物散水及电缆沟压顶、盖板均采用工厂化制作，既提高了制作工艺，又减少了现场制作对周边环境造成的影响。
（5）围墙采用装配式围墙。
2.3合理规划，提前建设远期设施，提高远期扩建实施便捷性和经济型
（1）远期设备桩基由一期工程实施，减少工程扩建时桩基施工对已建设备和建构筑物的影响。
（2）考虑到部分线路按高电压等级建设，初期按降压至低电压等级运行的方案,为了使工程临永结合设计合理，远期线路升压时变电站扩建施工方便，采用在站内全架空线引接的过渡方案，线路终端塔按最终方案接入变电站高电压等级出线门型构架，避免线路远期在站外改接的困难。
对高电压等级线路间隔在初期降压过渡运行期间接入的低电压等级馈线间隔的情况，设计考虑其间隔设备参数兼顾考虑远期高电压等级主变扩建时主变进线的要求。在远期线路升压高电压等级后，降压运行的低电压等级出线间隔设备可用于接入高电压等级主变，避免该间隔在远期升压后的“浪费”，有效节约工程投资。
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（3）GIS主母线及预留间隔母线侧隔离开关一期全部建成。
2.4 充分考虑环境条件，提高设计方案的高原环境适应能力
（1）根据运输条件差特点，主变可采用分相组合式或现场组装式。
（2）电气设备的外绝缘需按高海拔修正，密封件、伸缩节等方面具有抗低温、防风沙、便维护要求。设备密封件需具备高原抗紫外线、抗老化能力的要求。
（3）针对昼夜温差大、极端温度低、紫外线强等环境因素，GIS设备采用户内布置，有效避免恶劣环境对主设备的影响，延长设备的使用寿命。户内布置的GIS设备设伴热带或通过建筑物保温及取暖措施防止SF6气体液化；极端气温较低的，可采用室内增加电暖器的方案。
（4）变电站址应避免选择在大风处，特别应避开风口；站大门应设计为透风型，大门上方应加装攀爬的电子围栏或防护网；电子围栏的支架、路灯等应加粗并加支撑。
(5) 变电站的水系统设计应满足高海拔高寒地区要求，上下水管道、水箱应敷设保温层或防冻层；对环境温度在0摄氏度以下的地区，其进水管道和水箱应设计可自动投切的电加热装置。
所有埋地敷设的给水管道均敷设于冻土层下，穿越冻土层的管道设置橡塑保温层，进水管道和水箱布置于室内，室内采用电暖器采暖，采取上述保温防冻措施后可保证给水系统在冬季安全运行。
（6）对于低于-25℃的变电站，变压器等油类设备油号选择45号。
（7）电缆头制作应采用冷缩制作工艺，采用质量优质的适用于高海拔、极寒地区的电缆头附件产品，强化电缆头制作工艺，提高电缆头制作工艺质量。
（8）针对昼夜温差大、极端温度低、紫外线强、风沙大等环境特点，户外端子箱､检修箱等外壳防护等级提高至IP65，提高运行可靠性，降低后期维护成本。
（9）站内建筑物落水管采用镁铝管，加强落水管固定措施；冻土线以上的排水构筑物(雨水口、检查井)周边、基础梁、柱等回填土采用不具冻胀性的碎石土，有效防止极端低温造成管道冻胀破裂，提升土
建设施防冻胀能力。
（10）将接地网埋置在冻土深度以下，全站采用双层地网，下层地网埋设在冻深以下，下层地网主要起到降阻作用，不全站敷设，仅在有地基开挖的位置敷设，以减少地网敷设时的土方开挖量；上层地网埋设在-0.15米碎石层上，上层地网主要起到均压及方便设备引下线引接，上层地网全站敷设；在季节性冻土冻深范围内的基础周边采用砂、卵石或碎石等非冻胀材料回填。
2.5 增强运行安全，提高运检便捷性
（1）在变电站大门旁另开设人行小门，利于变电站运行时的安全保卫工作。
（2）变电站近邻山体的，在变电站近邻山体设置地质灾害监测系统。
(3) 距离运维班组驻地较远的变电站，考虑通信中断情况下恢复站端监控、实行有人值守需要，应增加人员在站值班所需的建筑面积。运维用房及配套生活设施，并设置具备完整生活设施的独立警卫室。
(4)变电站的电能表、油压表、气压表等其他监测类标记均应采用数字式表计，并接入集中抄表系统，实行远程抄录；不能采用数字式仪表的，应在需抄录数据的表计处安装视频摄像头，以实现远方抄表；所有一次设备应具备远方遥控电动操作的功能。
（5）变电站配置技术成熟且适应高原环境的主变、高抗油色谱等在线监测系统。
（6）设计时考虑新增备用相及备品备件、检修工器具配备。
2.6充分考虑区域电网特殊性，提高电网供电可靠性
（1）设备交流供电方式由环网改为辐射状，相应增加低压交流屏柜、电缆、配电箱等数量。
（2）单站用电源变电站配置柴油发电机，容量考虑应急照明、直流供电、加热装置功率情况配置等，容量考虑高原容量降效。
（3）长距离输电线路应有专题研究谐波过电压，设计根据研究结果确定配置具有谐波过电压判别功能的过电压保护装置。
2.7建立人文关怀理念，提高施工运行人员安全和舒适度
（1）海拔较高（大于4000m）的变电站，主控通信楼可增设制氧系统，提高运维环境舒适度，保证生产人员安全。
（2）GIS室内设置吊车，施工和运行尽量采用机械设备，减少人力工作。
3结语
藏区具有高海拔、重冰区、多雷区、缺氧、严寒、大风及强辐射、生态条件弱等特点，变电站设计既要从技术上满足功能完整性和运行安全性，同时也要考虑到“高海拔、高寒、低气压”的缺氧环境对施工和运行人员的生命安全；技术方案既要考虑到与藏区人文环境高度融合，也要考虑到工程施工对自然环境的影响；技术方案既要考虑到如何有效缩短施工工期，也要考虑今后运行维护的便利性。
参考文献
[1]张国钦.川藏联网工程220kV变电站设计特点[D].重庆大学学报，2014
[2]刘振亚.川藏电力联网工程[M]，中国电力出版社，2015
作者简介：
姓名：张国钦；单位：四川电力设计咨询有限责任公司；出生年月：1982年04年22日；籍贯：江西南康；学历：硕士研究生；目前职称：高级工程师；主要从事变电工程设计及技术管理。
论文作者:张国钦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：变电站论文; 远期论文; 设备论文; 过电压论文; 环境论文; 等级论文; 藏区论文; 《电力设备》2017年第32期论文;