采用四支柱聯合提升設備吊裝特高壓串聯補償裝置平臺

劉博，梅傳鵬，王坤，任永平，梅豐，賈聰彬

(1.國家電網公司交流建設分公司，北京市，100052;2.北京送變電公司，北京市，102401)

0 引言

為了實現遠距離大容量輸電，特高壓交流輸變電工程中將大量采用串聯補償技術［1］。特高壓交流試驗示范工程擴建工程中，1 000 kV串聯補償裝置采用鋼結構平臺。平臺長27 m，寬12.5 m，安裝高度約11.2 m，平臺本體質量約60 t。而500 kV串聯補償裝置平臺一般長16.4 m，寬9 m，高8 m，平臺本體質量約18 t。由此可見，1 000 kV串聯補償裝置平臺的面積、重量、安裝高度都遠大于500 kV串聯補償裝置平臺。

特高壓串聯補償裝置平臺主要由型鋼組成，平臺通過支柱絕緣子支撐，安裝在距離地面11.2 m的位置。

平臺安裝時，首先在地面進行組裝，然后將組裝好的平臺整體起吊，再下降，與支柱絕緣子連接。根據施工場地的大小，可能在本相串補平臺基礎上、相鄰相串補平臺基礎上或相間道路上進行平臺組裝。若在本相串補平臺基礎上進行組裝，則平臺整體起吊后才能進行支柱絕緣子的起吊安裝［2］;若在相鄰相串補平臺基礎上或在相間道路上進行組裝，可在平臺組裝的同時進行支柱絕緣子起吊安裝。

若采用傳統方法整體起吊平臺，可根據施工場地和現場布置采用單臺、2臺、4臺吊車同時起吊的方案［3-4］。但大型吊車作業嚴重受施工場地限制，多臺吊車的同步性要求較高。在變電站總平面布置日益緊湊的環境下，本文設計了一種專用的串聯補償裝置平臺提升設備，即四支柱聯合提升設備，大大減小了平臺吊裝受施工場地制約的困難。

1 設計功能要求

根據特高壓串聯補償裝置平臺安裝要求，四支柱聯合提升設備應達到如下功能指標:

(1)結構設計安全可靠、通用性強，安裝拆除方便、便于運輸。

(2)額定起吊質量不小于80 t，其中串聯補償裝置平臺的起吊質量限制在65 t以下。

(3)需要配套設計提升設備的基礎。

(4)起吊過程不能影響串聯補償裝置平臺的結構。

(5)提升設備布局合理，在一定范圍內能夠調整布置。

(6)起吊后能夠調整串聯補償裝置平臺的水平空間位置，而且調整設備簡單、操作簡便。

(7)4套起重系統能夠實現同步控制，同步提升誤差小于5 cm，并且具備單套調節能力，具備數字顯示功能。

(8)具備支柱絕緣子吊裝功能。

2 設備組成及功能實現

為了滿足設計功能要求，四支柱聯合提升設備由底架、支柱、吊裝架、滑輪組、吊裝夾具、水平調節機構、提升設備驅動機構等部分組成(如圖1～2所示)。

(1)支柱。作為主要支撐承載結構，四支柱聯合提升設備共有4根支柱，每根支柱由若干標準節組成。標準節斷面為1 m×1 m，長2.4 m。4根支柱分為2組，每組的2根支柱通過頂部連桿相連。

(2)吊裝架。四支柱聯合提升設備的伸出部分是吊裝架，吊裝的滑輪組安裝于吊裝架外端部。吊裝架外伸長度為1.33 m。

(3)滑輪組。滑輪組主要由6個動滑輪、6個定滑輪及1個頂部導向輪組成。采用12倍率滑輪組。

(4)吊裝夾具。平臺的吊裝點在串聯補償裝置平臺H型鋼的主梁上，故采用H型鋼專用夾具。每對H型鋼專用夾具與動滑輪通過動滑輪軸連成一體，專用夾具與動滑輪交錯布置。專用夾具與主梁之間為面接觸。

(5)水平調節機構。水平調節機構主要由調節機構框架、電動推桿及連接板組成。調節機構框架置于平臺上，并與支柱通過導輪接觸，實現同步上下動作。電動推桿一端安裝于框架上，另一端則與主梁(次梁)上連接板相聯接。2對電動推桿分別布置于成對角位置的支柱上，調節時，通過其中一對推桿的動作(一推一伸)實現某一方向的前后動作。

(6)提升設備驅動機構。提升設備驅動機構共4套，由驅動電機、鋼絲繩卷筒、安全器及計數器組成。當驅動電機出現故障不能鎖死時，安全器可作為二道防護有效阻止卷筒轉動。計數器用來實時反饋鋼絲繩位移量。整個提升驅動機構與基礎連接緊固。

圖1 提升設備Fig.1 Hoisting equipment

圖2 水平調節機構Fig.2 Leveling mechanism

(7)底架。支柱以及提升設備驅動機構安裝于底架上。底架采用H型鋼，通過地腳螺栓與混凝土基礎固定。每個支柱的H型鋼底架相互獨立，便于調節支柱間距。

(8)同步控制。同步測定:每臺驅動電機上配置編碼器，用于測量各個電機的轉速。同步控制:電機的控制可分為同步控制模式與單獨控制模式，兩者均可實現變頻控制。提升前，啟動電機、標定吊點起始位置，使每臺卷揚機起吊點位置盡量保持在同一水平面上，編碼器置0;提升時，4臺電機采用同步控制模式，保持串聯補償裝置平臺水平提升;提升過程中，根據顯示屏反映的各組吊點運行高度及承載力，可將電機從同步控制模式切換為單獨控制模式，調節達到允許的偏差范圍后，再恢復同步控制模式。

(9)控制柜系統。由電箱和操作臺組成，操作臺由液晶顯示屏、控制手柄、變頻旋鈕及電源開關組成。液晶顯示器可實時顯示各測試點位移量及平臺水平度，對于不同工況的動作要求，設置了對應控制手柄。

(10)跑車系統。跑車系統由行走導軌、橫梁導軌、行走驅動電機、電動葫蘆等組成。工作時，驅動電機驅使橫梁導軌在行走導軌上移動，實現提升重物在行走導軌方向上的移動。每套跑車系統下設控制板。

四支柱聯合提升設備的各項性能參數如表1所示。

3 實用化設計

3.1 加大同組立柱之間的間距

原型設計中，同組2根立柱間的間距為2.61 m，后為了增加裝置的穩定性，將之增加了2.48 m，達到5.09 m。兩側吊裝架相應地各縮短1.24 m。

3.2 同步提升

采用程序控制器對4臺電機(A、B、C、D)進行控制。

表1 四支柱聯合提升設備性能參數表Tab.1 Performance parameters of hoisting equipment with 4 pillars

(1)同步動作模式下，以A電機速度信號為標準信號，利用程序控制器計算其他電機的高度、速度控制信號，并輸出執行。

(2)起吊過程中，為了保證起吊安全、實時監測提升工況，在每個吊點處設置1個稱重傳感器，當出現某個吊點受力過大或過小時，電機制動停止工作，排除故障后再進行起吊。

(3)設置統一的控制平臺，可在控制平臺上完成所有的控制動作。通過液顯裝置屏以圖形、數字等形式直觀顯示4臺電機的吊點高度、速度和受力大小，并且顯示B、C、D吊點相對于A吊點的高度差。

3.3 專用夾具

為了避免專用夾具磨損平臺主梁，設計了箱式結構的專用夾具，專用夾具與主梁底面的接觸形式為面接觸，避免了對主梁的磨損。

3.4 安全保障措施

考慮到串聯補償裝置平臺的質量和安裝高度，提升過程中必須確保安全性。

(1)在提升裝置中設置安全拉桿，用安全拉桿連接吊裝架及專用夾具，從而實現二道保護功能。

(2)本文所設計的提升裝置中，2根立柱及提升系統能夠承載平臺質量，確保安全性。

4 提升設備的安裝

4.1 支柱布置

(1)沿平臺長度方向，2組支柱中心距為12.5～17.5 m。為了使串聯補償裝置平臺變形最小，最優的布置間距為15 m。

(2)沿平臺寬度方向，2組支柱中心距為9.3～10 m。

4.2 安裝前準備

(1)根據安裝位置，確定地腳螺栓澆筑位置并進行預埋(或打化學錨拴)［4］。

(2)檢查運輸過程中有無損傷現象，各配套件及隨機零部件有無遺失，如有損傷或遺失應更換或補充新部件。

(3)組裝吊裝梁及滑輪組，并與頂部標準節連接。

(4)組裝安全橫梁裝置與相應標準節。

(5)現場準備1臺12 t以上的汽車吊。

(6)現場應具備容量足夠的穩定電源。

4.3 提升設備安裝

(1)將底架與地腳螺栓連接緊固，采用不同厚度鋼墊片，調整底架水平度。

(2)采用汽車吊安裝提升驅動機構，將卷筒組件與底架相連接，再將驅動電機與卷筒連接。

(3)安裝支柱標準節，每個支柱由8節標準節組成，同一支柱中不同高度的標準節有所不同，故安裝時應按編號進行起吊安裝。

(4)安裝好第1節標準節后，用汽車吊吊裝調節機構框架套裝于該標準節上，并對框架導輪進行安裝。

(5)將頂部標準節與吊裝梁一同起吊并安裝。

(6)組裝動滑輪，并穿繩。

(7)組裝平臺。

(8)將水平調節機構框架置于組裝平臺之上，安裝連接板與電動推桿。

(9)安裝跑車系統。

5 提升設備的調試運行

(1)首先確認現場電源功率是否充足，然后檢查電機旋轉方向操作控制器以及控制手柄等是否能夠正常工作。確定各操作控制正常后方可進行提升作業。

(2)提升平臺時，扳動手柄，平臺提升;工作人員可根據顯示屏數據對設備進行調節，若某一起吊點位移量超出許用偏差，單獨對其進行調節。

(3)平臺提升到位后，扳動安全橫梁控制手柄，橫梁伸出，將平臺緩慢下降，置于橫梁之上。此時工作人員方可進入平臺下面進行支柱絕緣子的安裝。安裝支柱絕緣子時，各組跑車系統獨立運行。

(4)支柱絕緣子安裝完畢后，提升串聯補償裝置平臺，將安全橫梁收回，緩慢下降至安裝高度，此時利用水平調節機構實施調節，以便主梁與支柱絕緣子上方的法蘭盤對接。

6 結語

為了適應有限的施工場地、確保施工人員的安全，本文提出了一種專用于串聯補償裝置平臺安裝的四支柱聯合提升裝置。分析了四支柱聯合提升設備的設計功能、設備組成和功能實現，根據施工需求進行了實用化改進，并對提升設備的安裝、調試運行進行了詳細分析，形成了一整套設計、安裝、調試、運行技術。

特高壓串聯補償裝置平臺吊裝在國內外均尚屬首次，本文所設計的四支柱聯合提升設備為特高壓串聯補償裝置平臺安裝提供了適應性更強、更安全的技術方案。

［1］宋怡群，曹榮江，顧霓鴻.超高壓和特高壓串聯電容補償裝置的通用原理設計［J］. 電網技術，1989，39(2):32-35.

［2］GB 50250—2001鋼結構工程施工質量驗收規范［S］.北京:中國計劃出版社，2002.

［3］楊明，宗戈，馬赫.串補裝置平臺施工方法在500 kV伊敏—馮屯可控串補工程中的應用探討［J］.黑龍江電力，2009，31(6):418-420，425.

［4］DL/T 5210.1—2005電力建設施工質量驗收及評定規程第一部分:土建工程［S］.北京:中國電力出版社，2005.