變電站220kV配電裝置跨線更換新施工方法

劉中山　唐海平

摘要：近年來(lái)，老舊變電站導(dǎo)線越來(lái)越不能滿足電流要求，需要更換。文章提出了通過(guò)兩臺(tái)吊車協(xié)助傳遞展放導(dǎo)線的施工方法，并以220kV楊橋變電站更換220kV母聯(lián)間隔跨越導(dǎo)線為例，介紹了該方法的實(shí)施過(guò)程及相應(yīng)的計(jì)算方法，解決了常規(guī)變電站220kV配電裝置主變、母聯(lián)間隔跨線更換傳統(tǒng)方法工作效率低、工作難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變電站；220kV配電裝置；跨線更換；新施工方法；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM611 文章編號(hào)：1009-2374（2016）19-0033-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.015

1 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和電網(wǎng)的快速發(fā)展，各地區(qū)用電量不斷攀升，老舊變電站小截面積導(dǎo)線不能滿足額定電流的情況越來(lái)越普遍，因此更換改造工作勢(shì)在必行。在更換大截面導(dǎo)線實(shí)際工作中，由于母聯(lián)間隔跨線在管型母線正上方，是最具施工難度的作業(yè)點(diǎn)，變電站內(nèi)設(shè)備布置及結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是空間非常狹小，給導(dǎo)線展放帶來(lái)了很多技術(shù)難題，同時(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)調(diào)度狀況非常復(fù)雜，對(duì)管型母線進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的全停操作也變得越來(lái)越不現(xiàn)實(shí)，因此以前的施工方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在安全、高效、經(jīng)濟(jì)施工的新要求。

2 傳統(tǒng)施工方法介紹

2.1 搭設(shè)跨越架施工

在主變、母聯(lián)間隔Ⅱ母?jìng)?cè)搭設(shè)跨越架，然后通過(guò)高空作業(yè)車到管母（或軟母線）上空位置，拖拉傳遞繩，輔助卷?yè)P(yáng)機(jī)展放導(dǎo)線。但是卷?yè)P(yáng)機(jī)放線帶有張力，跨線穿越設(shè)備區(qū)保護(hù)工作量大，控制人員多，控制繩可控制范圍狹小，施工時(shí)很難保證導(dǎo)線不會(huì)與管母（軟母）線刮蹭。同時(shí)搭設(shè)跨越架施工也需要停電作業(yè)且施工時(shí)間長(zhǎng)，很難滿足現(xiàn)在高效及安全的施工要求。

2.2 拆除管母，跨線更換后恢復(fù)

將主變、母聯(lián)間隔內(nèi)Ⅰ母、Ⅱ母管型母線先拆除后再進(jìn)行施工，可以有效地避免跨線安裝時(shí)對(duì)母線的接觸摩擦。這樣的方法可以減少很多的地面控制人員，不用搭設(shè)跨越架。但是拆除及恢復(fù)管母線的工作量非常巨大，加上技改的變電站多為投運(yùn)很長(zhǎng)時(shí)間的老舊變電站，很多管母固定金具等已經(jīng)銹蝕，很難拆除與恢復(fù)，倘若采取此種施工方法，拆除和恢復(fù)管母線的時(shí)間就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了停電安裝時(shí)間。因此，這種施工方案在現(xiàn)在要求高效施工的情況下很難被采取。

3 新的施工方案驗(yàn)算與實(shí)施

跨線跨越設(shè)備區(qū)，傳統(tǒng)施工方法管母線、設(shè)備損壞幾率大，保護(hù)設(shè)備工作多，施工時(shí)間長(zhǎng)。為了降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化施工工序和時(shí)間，可以采用大型吊車和卷?yè)P(yáng)機(jī)相互配合施工，制定采用兩臺(tái)吊車協(xié)助1440跨線展放的施工方法。此方法采用吊車配合傳遞跨越設(shè)備區(qū)的高空作業(yè)，將整個(gè)作業(yè)面全部提高至管母線上方進(jìn)行施工作業(yè)。

3.1 驗(yàn)證兩臺(tái)25T吊車實(shí)施協(xié)助放線的可行性

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和圖紙標(biāo)注可知：管型母線相對(duì)標(biāo)高為9.295m，計(jì)算中，考慮裕度后，按10m計(jì)算，同時(shí)吊車回轉(zhuǎn)中心離地高度為1.2m，所以管母線距吊車實(shí)際操作工作面高度為8.8m；構(gòu)架標(biāo)高14m，實(shí)際計(jì)算中，按15m計(jì)算，同時(shí)吊車回轉(zhuǎn)中心離地高度為1.2m，所以構(gòu)架距吊車實(shí)際操作工作面高度為13.8m。Ⅱ母C相管母距Ⅱ母?jìng)?cè)道路中心線距離為11.5m；Ⅰ母道路中心線距Ⅰ母?jìng)?cè)構(gòu)架中心線距離為6.5m；兩條道路中心線距離為38.5m。工作中將兩臺(tái)吊車均擺設(shè)于道路中央。根據(jù)下方計(jì)算于Ⅰ母B相管母上方完成傳遞。

根據(jù)上面數(shù)據(jù)可知tanα=0.765，α=37.4°，四節(jié)臂25T吊車臂長(zhǎng)為34m，可以計(jì)算出Ⅱ母?jìng)?cè)吊車臂全部伸出，可以達(dá)到的水平距離為34m×cosα=27.0m。tanβ=2.123，β=64.8°，可以計(jì)算出Ⅰ母?jìng)?cè)吊車臂全部伸出，可以達(dá)到的水平距離為34m×cosβ=14.5m。兩臺(tái)吊車水平可達(dá)到距離和為41.5m，遠(yuǎn)于吊車中心距離的38.5m，因此理論上可以完成傳遞放線工作。實(shí)際工作中，在Ⅰ母B相管母上方，完成傳遞比較合適，此時(shí)Ⅱ母?jìng)?cè)吊車距離Ⅰ母B相管母水平距離為25m，吊車實(shí)際伸出吊臂長(zhǎng)可計(jì)算出為25m/cosα=31.5m；Ⅰ母?jìng)?cè)吊車距離Ⅰ母B相管母水平距離為13.5m，吊車實(shí)際伸出吊臂長(zhǎng)可計(jì)算出為13.5m/cosβ=31.7m。由于導(dǎo)線較輕，在實(shí)際計(jì)算中，以吊車臂長(zhǎng)為吊車選型主要參數(shù)，而很少考慮吊車起吊導(dǎo)線的

重量。

3.2 根據(jù)跨線安裝中受力分析，選擇其余受力工器具

3.2.1 受力分析涉及的計(jì)算公式。

3.2.2 拆除2（LGJ-300/20）導(dǎo)線時(shí)張力計(jì)算。根據(jù)圖紙標(biāo)注構(gòu)架的相對(duì)標(biāo)高為14m，構(gòu)架間距離為43m，中心點(diǎn)位置為斷路器與Ⅱ母C相之間，管母標(biāo)高為9.295m，因此拆除時(shí)最大弧垂可達(dá)到5m，也不會(huì)與管型母線接觸。LGJ-300/20導(dǎo)線截面積S=324.33mm2；計(jì)算質(zhì)量Q=1002.0kg/km；根據(jù)式（1）計(jì)算LGJ-300/20導(dǎo)線自重比載g=3.09×10-3kg/m·mm2；根據(jù)式（2）計(jì)算單根導(dǎo)線水平應(yīng)力σ=0.143kg/mm2；根據(jù)由于原間隔為雙線，所以導(dǎo)線張力T=2×σ×S=92.76kg。因此，當(dāng)弧垂達(dá)到5m時(shí)，導(dǎo)線張力經(jīng)很小了。

3.2.3 安裝1440導(dǎo)線過(guò)牽引張力計(jì)算。220kV主變、母聯(lián)間隔上層跨線采用NRLH60GJ-1440/120型導(dǎo)線，兩構(gòu)架之間掛點(diǎn)中心孔距實(shí)際測(cè)量LA=42.20m、LB=42.15m、LC=41.93m；具體核算數(shù)據(jù)時(shí)以A相跨距為主要計(jì)算依據(jù)；設(shè)計(jì)安裝弧垂小于等于2m，由于弧垂越大，應(yīng)力越小，實(shí)際安裝時(shí)，我們?nèi)』〈筬=2m；NRLH60GJ-1440/120導(dǎo)線截面積S=1555.8mm2；計(jì)算質(zhì)量Q=4948.8kg/km；安裝過(guò)程中，考慮過(guò)牽引ΔL=150mm。

根據(jù)式（1）計(jì)算可得導(dǎo)線自載比重g=3.18×10-3

kg/m·mm2；根據(jù)式（2）計(jì)算單根導(dǎo)線水平應(yīng)力σ=0.354kg/mm2；根據(jù)式（3）計(jì)算運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線張力T=550.75kg；根據(jù)式（4）計(jì)算導(dǎo)線加絕緣子串及金具長(zhǎng)度l=42.45m。

當(dāng)過(guò)牽引150mm時(shí)，導(dǎo)線加絕緣子串及金具的長(zhǎng)度l′=42.45-0.15m=42.30m；線長(zhǎng)變化，根據(jù)式（4）變化，求出過(guò)牽引15mm的弧垂=1.26m；根

據(jù)式（2）求出過(guò)牽引15mm的導(dǎo)線應(yīng)力σ'=0.562kg/mm2；根據(jù)式（3）求出過(guò)牽引150mm時(shí)導(dǎo)線水平張力T′=874.36kg。

根據(jù)以上計(jì)算，卷?yè)P(yáng)機(jī)在安裝跨線緊線側(cè)時(shí)，考慮此時(shí)鋼絲繩承受的張力為過(guò)牽引150mm時(shí)導(dǎo)線水平張力為874.36kg，同時(shí)構(gòu)架下方滑車布置最小夾角為90°，因此鋼絲繩最大受力Fmax=2T′cos45°=1236.53kg。選擇3T的卷?yè)P(yáng)機(jī)和6×19的Φ14鋼絲繩（這類鋼絲繩破斷拉力為118kN，考慮安全系數(shù)為5，此類鋼絲可提升重量為：118kN/5=2.36T，遠(yuǎn)大于鋼絲繩最大受力）。

3.3 具體施工工藝

3.3.1 停電工作前進(jìn)行的準(zhǔn)備工作。（1）耐張絕緣子串組裝完畢；（2）卷?yè)P(yáng)機(jī)布置于Ⅱ母?jìng)?cè)構(gòu)架下方（含卷?yè)P(yáng)機(jī)三級(jí)配電箱安裝）；（3）耐張導(dǎo)線壓接一頭（待通過(guò)激光測(cè)距儀測(cè)量跨距后，通過(guò)公式計(jì)算出導(dǎo)線長(zhǎng)度后壓接另一頭導(dǎo)線）。

3.3.2 停電后工作。

第一，機(jī)械布置。將兩臺(tái)25T吊車分別布置于Ⅰ母、Ⅱ母兩側(cè)道路上，高空作業(yè)車布置于Ⅱ母?jìng)?cè)道路上，卷?yè)P(yáng)機(jī)布置于Ⅱ母?jìng)?cè)構(gòu)架下方。

第二，拆除2（LGJ-300/20）導(dǎo)線（以A相為例）。借助3T卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩綁在原有Ⅱ母?jìng)?cè)絕緣子串上，拆除絕緣子串與構(gòu)架掛點(diǎn)連接，卷?yè)P(yáng)機(jī)緩慢放繩至導(dǎo)線距離Ⅱ母C相大約500mm處停止放繩[根據(jù)上文拆除2（LGJ-300/20）導(dǎo)線時(shí)張力計(jì)算中，可知此時(shí)弧垂大約5m，張力92.76kg]。然后工作人員通過(guò)高空作業(yè)車，利用吊帶固定導(dǎo)線最低點(diǎn)兩側(cè)后，利用齒輪開(kāi)線鉗將原有導(dǎo)線開(kāi)斷。開(kāi)斷后，利用吊車協(xié)助將開(kāi)斷后的兩段導(dǎo)線及絕緣子放下。

特別說(shuō)明：由于停電時(shí)間有限，將導(dǎo)線開(kāi)斷后拆除是最簡(jiǎn)捷的施工方法，保護(hù)工作少、人員投入少、拆除時(shí)間最短，因此選用此方法。

第三，安裝NRLH60GJ-1440/120導(dǎo)線（依然以A相為例）。安裝順序從Ⅱ母?jìng)?cè)構(gòu)架向Ⅰ母?jìng)?cè)構(gòu)架通過(guò)兩臺(tái)吊車傳遞展放導(dǎo)線，先利用在Ⅰ母?jìng)?cè)吊車將絕緣子串安裝在構(gòu)架上，然后利用卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝Ⅱ母?jìng)?cè)導(dǎo)線。

具體實(shí)施：（1）在Ⅰ母?jìng)?cè)導(dǎo)線絕緣子上設(shè)置兩個(gè)吊點(diǎn)，利用Ⅱ母?jìng)?cè)吊車跨越Ⅱ母將其吊至Ⅰ母B相上方；（2）位于Ⅰ母?jìng)?cè)吊車同時(shí)跨越Ⅰ母?jìng)?cè)構(gòu)架將吊臂伸至Ⅰ母B相上方，同時(shí)吊車下繩；（3）通過(guò)高空作業(yè)車上工作人員將Ⅰ母?jìng)?cè)吊車吊鉤掛在絕緣子串另一個(gè)吊點(diǎn)上，等Ⅰ母?jìng)?cè)吊車受力后，松開(kāi)Ⅱ母?jìng)?cè)吊車與絕緣子接觸；（4）在Ⅱ母?jìng)?cè)吊車上設(shè)置放線滑輪，以便于提升隨著Ⅰ母?jìng)?cè)吊車擺臂時(shí)移動(dòng)的導(dǎo)線，防止摩擦管母線；（5）利用吊車擺動(dòng)將絕緣子串安裝于Ⅰ母?jìng)?cè)上；（6）通過(guò)高空作業(yè)車取下滑輪后，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將Ⅱ母?jìng)?cè)導(dǎo)線安裝于Ⅱ側(cè)構(gòu)架上。

4 結(jié)語(yǔ)

采用兩臺(tái)吊車協(xié)助導(dǎo)線展放的新施工方法，解決了在老舊變電站技改中關(guān)于220kV主變、母聯(lián)間隔跨線更換工作中涉及的停電時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備保護(hù)工作大、控制人員多的問(wèn)題。其中，吊車、受力工器具的分析表明，這種施工方法具有安全性高、可操作性強(qiáng)、適應(yīng)性面廣的特點(diǎn)，完全可以應(yīng)用到更多變電站的改造施工作業(yè)中。根據(jù)不同變電站的具體情況可以靈活布置，能夠?yàn)楦嗟耐刑峁┙梃b。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）