采用四支柱聯(lián)合提升設(shè)備吊裝特高壓串聯(lián)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(wǎng)公司交流建設(shè)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(xiàn)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(lián)補償技術(shù)［1］。特高壓交流試驗示范工程擴建工程中，1 000 kV串聯(lián)補償裝置采用鋼結(jié)構(gòu)平臺。平臺長27 m，寬12.5 m，安裝高度約11.2 m，平臺本體質(zhì)量約60 t。而500 kV串聯(lián)補償裝置平臺一般長16.4 m，寬9 m，高8 m，平臺本體質(zhì)量約18 t。由此可見，1 000 kV串聯(lián)補償裝置平臺的面積、重量、安裝高度都遠大于500 kV串聯(lián)補償裝置平臺。

特高壓串聯(lián)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(jù)施工場地的大小，可能在本相串補平臺基礎(chǔ)上、相鄰相串補平臺基礎(chǔ)上或相間道路上進行平臺組裝。若在本相串補平臺基礎(chǔ)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(chǔ)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(tǒng)方法整體起吊平臺，可根據(jù)施工場地和現(xiàn)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(yè)嚴(yán)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(huán)境下，本文設(shè)計了一種專用的串聯(lián)補償裝置平臺提升設(shè)備，即四支柱聯(lián)合提升設(shè)備，大大減小了平臺吊裝受施工場地制約的困難。

1 設(shè)計功能要求

根據(jù)特高壓串聯(lián)補償裝置平臺安裝要求，四支柱聯(lián)合提升設(shè)備應(yīng)達到如下功能指標(biāo):

(1)結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhì)量不小于80 t，其中串聯(lián)補償裝置平臺的起吊質(zhì)量限制在65 t以下。

(3)需要配套設(shè)計提升設(shè)備的基礎(chǔ)。

(4)起吊過程不能影響串聯(lián)補償裝置平臺的結(jié)構(gòu)。

(5)提升設(shè)備布局合理，在一定范圍內(nèi)能夠調(diào)整布置。

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

(7)4套起重系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)同步控制，同步提升誤差小于5 cm，并且具備單套調(diào)節(jié)能力，具備數(shù)字顯示功能。

(8)具備支柱絕緣子吊裝功能。

2 設(shè)備組成及功能實現(xiàn)

為了滿足設(shè)計功能要求，四支柱聯(lián)合提升設(shè)備由底架、支柱、吊裝架、滑輪組、吊裝夾具、水平調(diào)節(jié)機構(gòu)、提升設(shè)備驅(qū)動機構(gòu)等部分組成(如圖1～2所示)。

(1)支柱。作為主要支撐承載結(jié)構(gòu)，四支柱聯(lián)合提升設(shè)備共有4根支柱，每根支柱由若干標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)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(lián)合提升設(shè)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?；喗M主要由6個動滑輪、6個定滑輪及1個頂部導(dǎo)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(lián)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(diào)節(jié)機構(gòu)。水平調(diào)節(jié)機構(gòu)主要由調(diào)節(jié)機構(gòu)框架、電動推桿及連接板組成。調(diào)節(jié)機構(gòu)框架置于平臺上，并與支柱通過導(dǎo)輪接觸，實現(xiàn)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(lián)接。2對電動推桿分別布置于成對角位置的支柱上，調(diào)節(jié)時，通過其中一對推桿的動作(一推一伸)實現(xiàn)某一方向的前后動作。

(6)提升設(shè)備驅(qū)動機構(gòu)。提升設(shè)備驅(qū)動機構(gòu)共4套，由驅(qū)動電機、鋼絲繩卷筒、安全器及計數(shù)器組成。當(dāng)驅(qū)動電機出現(xiàn)故障不能鎖死時，安全器可作為二道防護有效阻止卷筒轉(zhuǎn)動。計數(shù)器用來實時反饋鋼絲繩位移量。整個提升驅(qū)動機構(gòu)與基礎(chǔ)連接緊固。

圖1 提升設(shè)備Fig.1 Hoisting equipment

圖2 水平調(diào)節(jié)機構(gòu)Fig.2 Leveling mechanism

(7)底架。支柱以及提升設(shè)備驅(qū)動機構(gòu)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(chǔ)固定。每個支柱的H型鋼底架相互獨立，便于調(diào)節(jié)支柱間距。

(8)同步控制。同步測定:每臺驅(qū)動電機上配置編碼器，用于測量各個電機的轉(zhuǎn)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(xiàn)變頻控制。提升前，啟動電機、標(biāo)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(lián)補償裝置平臺水平提升;提升過程中，根據(jù)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(diào)節(jié)達到允許的偏差范圍后，再恢復(fù)同步控制模式。

(9)控制柜系統(tǒng)。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(guān)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(shè)置了對應(yīng)控制手柄。

(10)跑車系統(tǒng)。跑車系統(tǒng)由行走導(dǎo)軌、橫梁導(dǎo)軌、行走驅(qū)動電機、電動葫蘆等組成。工作時，驅(qū)動電機驅(qū)使橫梁導(dǎo)軌在行走導(dǎo)軌上移動，實現(xiàn)提升重物在行走導(dǎo)軌方向上的移動。每套跑車系統(tǒng)下設(shè)控制板。

四支柱聯(lián)合提升設(shè)備的各項性能參數(shù)如表1所示。

3 實用化設(shè)計

3.1 加大同組立柱之間的間距

原型設(shè)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(wěn)定性，將之增加了2.48 m，達到5.09 m。兩側(cè)吊裝架相應(yīng)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(lián)合提升設(shè)備性能參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(zhí)行。

(2)起吊過程中，為了保證起吊安全、實時監(jiān)測提升工況，在每個吊點處設(shè)置1個稱重傳感器，當(dāng)出現(xiàn)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(shè)置統(tǒng)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(shù)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(shè)計了箱式結(jié)構(gòu)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(lián)補償裝置平臺的質(zhì)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(shè)置安全拉桿，用安全拉桿連接吊裝架及專用夾具，從而實現(xiàn)二道保護功能。

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

4 提升設(shè)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(lián)補償裝置平臺變形最小，最優(yōu)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(zhǔn)備

(1)根據(jù)安裝位置，確定地腳螺栓澆筑位置并進行預(yù)埋(或打化學(xué)錨拴)［4］。

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

(3)組裝吊裝梁及滑輪組，并與頂部標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接。

(4)組裝安全橫梁裝置與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

(5)現(xiàn)場準(zhǔn)備1臺12 t以上的汽車吊。

(6)現(xiàn)場應(yīng)具備容量足夠的穩(wěn)定電源。

4.3 提升設(shè)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(diào)整底架水平度。

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

(3)安裝支柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，每個支柱由8節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成，同一支柱中不同高度的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)有所不同，故安裝時應(yīng)按編號進行起吊安裝。

(4)安裝好第1節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)后，用汽車吊吊裝調(diào)節(jié)機構(gòu)框架套裝于該標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，并對框架導(dǎo)輪進行安裝。

(5)將頂部標(biāo)準(zhǔn)節(jié)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(diào)節(jié)機構(gòu)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(tǒng)。

5 提升設(shè)備的調(diào)試運行

(1)首先確認(rèn)現(xiàn)場電源功率是否充足，然后檢查電機旋轉(zhuǎn)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(yè)。

(2)提升平臺時，扳動手柄，平臺提升;工作人員可根據(jù)顯示屏數(shù)據(jù)對設(shè)備進行調(diào)節(jié)，若某一起吊點位移量超出許用偏差，單獨對其進行調(diào)節(jié)。

(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(tǒng)獨立運行。

(4)支柱絕緣子安裝完畢后，提升串聯(lián)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(diào)節(jié)機構(gòu)實施調(diào)節(jié)，以便主梁與支柱絕緣子上方的法蘭盤對接。

6 結(jié)語

為了適應(yīng)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(lián)補償裝置平臺安裝的四支柱聯(lián)合提升裝置。分析了四支柱聯(lián)合提升設(shè)備的設(shè)計功能、設(shè)備組成和功能實現(xiàn)，根據(jù)施工需求進行了實用化改進，并對提升設(shè)備的安裝、調(diào)試運行進行了詳細分析，形成了一整套設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行技術(shù)。

特高壓串聯(lián)補償裝置平臺吊裝在國內(nèi)外均尚屬首次，本文所設(shè)計的四支柱聯(lián)合提升設(shè)備為特高壓串聯(lián)補償裝置平臺安裝提供了適應(yīng)性更強、更安全的技術(shù)方案。

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

［2］GB 50250—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)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(yīng)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(shè)施工質(zhì)量驗收及評定規(guī)程第一部分:土建工程［S］.北京:中國電力出版社，2005.