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【2020年度“四优”项目】特高压精品示范工程
作者:张广桥 日期:2021-06-22 访问次数: 字号:[ ]
  ——记潍坊~临沂~枣庄~菏泽~石家庄特高压交流工程(变电工程)获得2020年度电力行业优秀工程设计一等奖 
 
    潍坊~临沂~枣庄~菏泽~石家庄1000kV交流工程变电工程包括枣庄1000kV变电站新建工程,菏泽1000kV变电站新建工程,济南1000kV变电站扩建工程,潍坊1000kV变电站间隔扩建工程,石家庄1000kV变电站间隔扩建工程。工程系统标称电压1000kV,最高运行电压1100kV,变电容量1500万kVA。作为特高压交流输电技术规模化应用的标志性工程,该工程全面实现了“安全可靠、自主创新、经济合理、环境友好、国际一流”精品工程的建设目标,具有重大示范作用,其成功投运和安全稳定运行,巩固扩大了我国在国际高压输变电领域的领先优势,为特高压工程建设奠定了坚实基础、树立了标杆。我公司全程参与了该工程的可研和勘察设计工作,负责菏泽1000kV变电站新建工程可研设计,负责菏泽1000kV变电站新建工程B包勘察设计工作。
  工程从2016年3月正式启动初步设计工作,2017年10月31日底获得国家核准,2017年12月正式开工,2020年1月工程全面竣工并顺利完成各项系统调试,正式投入商业运营。

  系统抗震方案,铸就特高压抗震设计典范
  主变压器底座设置隔震装置;菏泽变电站通过在主变基础与上部结构之间设置叠层橡胶隔震装置,隔震效率为51.9%,有效地降低了地震作用;隔震装置设置调节机构,方便隔震装置的检测与维护。主变隔震框架采用钢框架结构,具有质量轻、便于拆装、工厂化加工、施工精度高、工期短、便于维护等优点。
  主变基础采用平板式筏形基础+钢筋混凝土条形支墩型式,增大基础刚度,降低基底附加压力,减小基础的绝对沉降量和沉降差,增加基础在地震作用下的整体性。条形支墩之间形成检修通道,方便隔震装置的更换与检修。
  优化110kV配电装置布置,提高设备抗震能力
  菏泽站110kV并联电抗器和串联电抗器采用低位布置方案,降低设备重心,提高设备抗震能力。
  地基处理方案完美处理液化地质
  菏泽站场地上部的①粉土(夹①-1粉砂和 ①-2粘土),其平均厚度8.16m,该层工程性质较差,地基强度较低,地基承载力范围值多为80~120kPa;且在地震影响烈度达8度时将产生地震液化,液化等级为严重,最大液化深度20m。全站建构筑物均位于填方区,需要对地基进行液化处理。针对本工程特殊的地质情况,编制了详尽的地基处理专题报告,综合考虑各项处理方案的经济技术指标,最终采用预制方桩基础+换填综合方案。预制桩尺寸为400mmx400mm,同时为满足高地震区对桩基水平承载力的要求,将承台底面以上1.5m、承台底面以下1m范围内的原土挖出,掺加碎石后分层夯实回填处理。通过采取以上桩基础+承台周围换填的方案,完成了在深厚液化土地区进行结构基础设计的工作。
  消防设计适应新规程规范要求
  合理设计高抗隔声罩基础型式:为满足顺利排油,菏泽站高抗隔声罩基础由常规的条形基础+排油孔方案优化为“支墩+连梁”的型式,有效增大了事故排油面积,减小事故排油孔过小对灭火不利的影响。设计方案充分结合厂家资料,仅在螺栓位置设置柱墩,形成单柱式排列基础。又考虑到设备噪声可能从柱墩间的较大间隙逸出,影响隔声罩的功能,在柱墩间设置过梁,并在梁顶预留隔振框架变形空间。通过以上优化方案,隔声罩基础四周形成32个500mm(高)×430mm(宽)排油孔,较常规方案的排油孔面积增加25倍,且不受卵石铺设的影响。
  带油设备区电缆沟封闭:菏泽站带油设备区电缆沟盖板缝隙采取砂浆封闭措施,增加了电缆沟防火能力。主变构架防火性能优化:在主变构架柱根内部灌入素混凝土,提高柱子根部的耐火性能。同时涂刷防火涂料,耐火极限不小于3h,大幅提升主变构架的耐火性能。采用复合卡槽式电缆沟盖板:根据消防提升的要求,对于靠近充油设备的电缆沟,需设有防火延燃措施,电缆沟盖板应防止变压器油流入电缆沟内。石家庄扩建电缆沟采用新型卡槽式电缆沟盖板,兼顾满足电缆沟盖板密封、阻燃、坚固和经济性要求,同时也能够与前期已有的电缆沟盖板保持良好的融合与美观。
  主变高抗备用相快速更换与隔震措施相结合方案
  菏泽站主变高抗备用相采取快速更换方案,同时菏泽站电气设备按9度设防烈度设计,主变和高抗需要采取隔震措施,因次需要设计出主变高抗备用相快速更换与隔震措施相结合的方案。
  菏泽站主变压器备用相快速更换方案采用轨道+本体整体搬运方案,本工程将轨道搬运与隔震措施相结合,隔震框架与隔震垫采用螺栓连接,主变压器本体隔震框架与调压补偿变压器隔震框架采用螺栓连接,快速更换时解开主变压器本体隔震框架与调压补偿变压器隔震框架之间的连接螺栓,主变压器本体带隔震钢框架一起运输。菏泽变电站主变备用相套管经加固后,可利用轨道整体运输,恢复供电时间短,故障相退出到备用相投入累计用时约 13 天,节省约 23 天。
  菏泽站高抗备用相更换采用平板车整装搬运方案(带套管搬运),隔震框架与隔震垫及高抗本体均采用螺栓连接,解开高抗本体与隔震框架之间的连接螺栓,便可以不带隔震框架进行整装搬运。高抗备用相带套管利用平板车运输,恢复供电时间短,故障相退出到备用相投入累计用时约 14 天,该方案布置灵活,可适应一台备用相为多回出线、甚至出线方向不同时的高抗备用相切换。 采用主变及高抗备用相快速更换的方案,显著减少主变高抗故障的停电时间,经济及社会效益显著。
  潍坊~临沂~枣庄~菏泽~石家庄特高压交流工程是特高压骨干网架的重要组成部分,工程建成后对于提高山东电网的稳定水平,满足特高压直流接入安全稳定需要,提高抵御严重事故的能力,提升山东电网接受外电能力,具有重要意义。工程全面实现了预期建设目标,质量达到了优良级标准,工程投资得到了有效控制,设计取得了丰富的自主创新成果。

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