電氣化鐵路供電系統(tǒng)遷移施工工藝

蔣慶舉

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

1 工程概況

既有浙贛電氣化鐵路江山牽引變電所位置與新建杭長高速鐵路存在沖突，為保證杭長客專線路建設(shè)，對(duì)既有江山牽引變電所進(jìn)行遷移還建。還建的江山牽引變電所整體位置向外遷移300m左右，為保證在遷移過程中不中斷對(duì)既有鐵路的供電，變電所主接線、總平面布置、主要設(shè)備、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及二次接線、所用交直流系統(tǒng)等均按原所標(biāo)準(zhǔn)還建。既有江山牽引變電所分為兩層建筑：一層為高壓室；二層為電容室。所外設(shè)有兩路220kV外電源，一路主用，一路備用，變壓后輸出4路27.5kV饋線，連接至鐵路接觸網(wǎng)；牽引變壓器容量10 000＋12 500kV·A，所內(nèi)設(shè)固定無功補(bǔ)償裝置一套，饋線側(cè)α、β相分別設(shè)有旁路母線［1－5］。還 建 牽 引 變 電 所 外 部 電 源 仍 連 接 原220kV外部電源線路，牽引變電所饋線仍為4路。其中還建牽引變壓器利用既有牽引變壓器；其他新購設(shè)備、輔材如圖1所示。

2 主要工程數(shù)量表

江山還建牽引變電所主要工程數(shù)量見表1。

圖1 新購設(shè)備、輔材布置圖

表1 江山還建牽引變電所主要工程數(shù)量表

3 施工方案

3.1 總體施工方案

本次施工首先與房建專業(yè)配合，做好預(yù)埋件及溝槽管洞預(yù)留工作，同時(shí)根據(jù)土建場(chǎng)坪、架構(gòu)、設(shè)備基礎(chǔ)施工的施工進(jìn)度進(jìn)行電纜溝開挖以及接地地網(wǎng)施工；然后進(jìn)行所內(nèi)新購設(shè)備的安裝配線、利舊設(shè)備安裝、試驗(yàn)調(diào)試（除兩臺(tái)主變壓器外），在主用變壓器遷移前一周利用鐵路天窗點(diǎn)將新所4條饋出線搭接至接觸網(wǎng)上；然后拆除既有所1＃變壓器，運(yùn)至新所安裝，將一路外電源引入進(jìn)行送電沖擊試驗(yàn)運(yùn)行，合格后，斷開接觸網(wǎng)與既有所的連接，此時(shí)新所開始送電投入運(yùn)行，最后將既有所2＃變壓器拆除運(yùn)至新所安裝試驗(yàn)，完成后作為新所備用。

3.2 外接電源遷改

220kV外部電源線遷改工程委托地方電力公司進(jìn)行遷改。按設(shè)計(jì)方案，利用原1＃塔與新建2＃塔聯(lián)接，如圖2所示。

原1＃塔塔型為TSJ3－24（全高41m），新建2＃塔塔型為TSJ3－42（全高59m）。對(duì)于兩路220kV外電源，采取一路供電，一路短時(shí)停電分別過渡倒接。

圖2 施工工藝流程圖

3.3 新所預(yù)埋件安裝

1）對(duì)既有利舊設(shè)備進(jìn)行調(diào)查，收集相關(guān)安裝維護(hù)資料。配合房建專業(yè)進(jìn)行還建牽引變電所的預(yù)埋件及溝槽管洞預(yù)留，同時(shí)根據(jù)土建場(chǎng)坪的修建進(jìn)度進(jìn)行還建牽引變電所架構(gòu)基礎(chǔ)、設(shè)備基礎(chǔ)施工、電纜溝開挖以及接地地網(wǎng)施工。

2）房建施工結(jié)束后，開始進(jìn)行新購變電和通信設(shè)備安裝。安裝設(shè)備前，對(duì)新購設(shè)備進(jìn)行集中檢查和試驗(yàn)，以確保運(yùn)營安全和施工質(zhì)量。端子箱及施工流程圖制盤的二次改造已完畢，且符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

3）對(duì)所有電氣設(shè)備和通信設(shè)備進(jìn)行電纜敷設(shè)、配線接線施工及10kV所用變電源接入。

4）利用天窗點(diǎn)將4條饋出線搭接完畢斷開新所4條饋線斷路器和隔離開關(guān)，并在饋線穿墻套管側(cè)分別加掛地線，共計(jì)6組地線。然后用警示帶將饋線封鎖，掛“止步，高壓危險(xiǎn)”警示牌［6］。

3.4 軟母線制作安裝

1）按照程序報(bào)請(qǐng)監(jiān)理機(jī)電工程師到現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收上道工序，基礎(chǔ)處理及硬化強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，砼立桿和支架等連接件材質(zhì)連接滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；以上工序檢查合格后，進(jìn)入母線安裝工序。

2）材料準(zhǔn)備。按照設(shè)計(jì)圖紙目錄準(zhǔn)備好導(dǎo)線、絕緣子、線夾、金具等；按照GB／T1179－1999《圓線同心絞架空導(dǎo)線》的規(guī)定等標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收導(dǎo)線，按照GB2314－2345的有關(guān)規(guī)定來驗(yàn)收絕緣子、線夾和金具等。

3）測(cè)量下斜。本次施工委托衢州電力公司專業(yè)技術(shù)人員操作，依據(jù)設(shè)計(jì)弧垂直，同時(shí)考慮掛線板內(nèi)口距離、絕緣子金具串的長度、環(huán)境溫度變化等因素計(jì)算出軟母線的長度，下料時(shí)使得3條母線長度保持一致。

4）線夾安裝。首先核查壓力設(shè)備是否正常，實(shí)施前清理線夾各部件表面污漬。先進(jìn)行耐張線夾的拉力試驗(yàn)合格后，將鋼芯鋁絞線壓接鋼模，壓接后檢查鋁管的彎曲度不應(yīng)大于長度的2%，否則應(yīng)校正直順，同時(shí)檢查鋁管外側(cè)導(dǎo)線的質(zhì)量，不得收壓接出現(xiàn)隆起或破散等變形。

5）絕緣子串安裝。依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和接受單位杭州鐵路供電處要求，在地面上進(jìn)行逐個(gè)組合，與金具連接成整體，用卡線器、磨繩等將耐張絕緣子竄掛線端與導(dǎo)線對(duì)接，把懸式絕緣子串用銷釘連接在耐張線夾上。

6）母線懸掛。掛線作業(yè)前，先檢查全部工具，絞磨、鋼絲繩、瓶卡等工器具保證完好，用牽引繩牢固綁扎在母線端頭50cm處；在橫擔(dān)上安裝絞磨，用絞磨牽引鋼絲繩將母線一端吊起來，固定在橫梁上；等掛好一端后，另一側(cè)用同樣方法將母線拉起來，也固定在橫梁上；在兩側(cè)橫梁已掛好母線的掛線環(huán)內(nèi)掛好馳度板，兩臺(tái)絞磨緊線時(shí)同時(shí)均勻用力，直到母線馳度符合設(shè)計(jì)要求到位后，掛線固定［7］。

3.5 斷路器安裝

1）工序檢查。會(huì)同機(jī)電監(jiān)理工程師對(duì)基礎(chǔ)和支架進(jìn)行檢查驗(yàn)收，檢查預(yù)埋螺栓位置正確，固定校正支架，達(dá)到平整、垂直和牢固滿足設(shè)計(jì)和有關(guān)電力規(guī)范要求，方可進(jìn)入安裝階段。

2）設(shè)備檢查。對(duì)斷路器構(gòu)配件進(jìn)行全面進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，所需部件、配件及專用工具齊備、完好，合格證及技術(shù)文件齊全，無損壞、變形、銹蝕現(xiàn)象，壓力值符合技術(shù)規(guī)定。

3）設(shè)備安裝?，F(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一專人指揮，選用尼龍繩吊帶牢固綁扎在設(shè)備上部法蘭下面，吊車旋轉(zhuǎn)時(shí)緩慢移動(dòng)，嚴(yán)禁碰撞到構(gòu)件，安裝人員利用木制或竹制人字梯等高作業(yè)，設(shè)備吊裝就位后，使得法蘭盤螺孔對(duì)應(yīng)，安裝螺栓固定。安裝時(shí)，應(yīng)將運(yùn)輸中密封墊換下，裝上新的密封墊。

4）液壓管路連接。由技術(shù)人員利用專用工具截取液壓管，管件轉(zhuǎn)彎處自然順暢不得扭曲折疊，彎曲半徑不得小于5cm，連接頭入口部分保持同樣曲率半徑及直線長度；用專用工具給管件開槽，管件端子30mm處潤滑油；為防止管頭脫落，管件壓卡套時(shí)，采用力矩扳手，根據(jù)不同管徑和連接螺栓采用不同的力矩；連接前應(yīng)對(duì)管路進(jìn)行吹風(fēng)等清潔處理；所有機(jī)構(gòu)電纜入口處及電纜管與箱體間應(yīng)用絕緣膠封堵，防止外部進(jìn)入箱內(nèi)。

3.6 真空斷路器安裝調(diào)整

1）構(gòu)配件驗(yàn)收。檢查真空斷路器外觀質(zhì)量，保證完好，檢查內(nèi)部真空滅弧室，檢查各配件齊全完好，檢查相間的距離、位置滿足技術(shù)規(guī)范要求。

2）設(shè)備安裝。分前中后3個(gè)部分實(shí)施安裝，前部安裝步驟為：先是骨架就位，接著安裝支柱絕緣子、水平絕緣子、托架、下母排、滅弧室與并排絕緣桿、上母排、導(dǎo)電夾軟連接、觸頭彈簧座滑套、三角拐臂；中部依次安裝主軸及軸承座、油緩沖器、絕緣推桿；后部依次安裝操動(dòng)機(jī)構(gòu)、分閘彈簧、計(jì)數(shù)器、合分閘指示、接地標(biāo)志。

3）參數(shù)調(diào)整。運(yùn)用測(cè)試儀進(jìn)行相間測(cè)試，當(dāng)三相同期而分合閘開距離三相差異較大時(shí)，將差異較大的一項(xiàng)的可調(diào)整接頭進(jìn)行相差距離調(diào)整至1mm范圍內(nèi)；當(dāng)分合閘速度不一致時(shí)，調(diào)整分閘彈簧、接觸行程來達(dá)到三相同期分合；當(dāng)合閘過程中出現(xiàn)觸頭彈跳現(xiàn)象時(shí)，檢查并調(diào)整銷釘與孔之間的配合，同時(shí)調(diào)整彈簧始端與導(dǎo)電桿之間傳動(dòng)間隙。

3.7 隔離開關(guān)安裝

1）驗(yàn)收隔離開關(guān)支架，機(jī)構(gòu)支架的高度和方向必須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。檢查、確認(rèn)接線端子及載流部分清潔且接觸良好，觸頭鍍銀無滑落；絕緣子表面清潔，無裂紋、破損；隔離開關(guān)底座轉(zhuǎn)動(dòng)部分靈活；操動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件齊全。

2）將單極開關(guān)吊裝就位，就位后調(diào)整開關(guān)方向符合設(shè)計(jì)要求，位置調(diào)整到位及時(shí)擰緊固定螺栓，依次安裝其他單極開關(guān)。

3）主刀傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配、調(diào)整：將隔離開關(guān)置于合位，依次安裝水平連桿、垂直連桿，仔細(xì)調(diào)整相間拉桿、合閘拐臂拉桿及交叉連桿的長度，使各刀閘的開關(guān)角度及三項(xiàng)同期滿足規(guī)定后，并擰緊所有可調(diào)連接頭的鎖緊螺母、撇開開口銷。分別在刀閘處于分位和合位狀態(tài)下，調(diào)整分合閘止釘，使之符合規(guī)定。

4）接地刀傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配、調(diào)整：開關(guān)主刀閘處于分閘位置，分別檢查各接地靜觸頭是否與接地刀的閉合位置相對(duì)應(yīng)，傾斜角度一致。確定各接地刀轉(zhuǎn)軸定位環(huán)及閉鎖板的位置后，配裝水平連桿和垂直連桿。進(jìn)行接地刀的分合閘操作，調(diào)整合閘拐臂連桿長度，確認(rèn)分合閘位置符合要求，擰緊連桿的鎖緊螺母。連接接地刀轉(zhuǎn)軸與底架型鋼間的接地采用軟銅帶，并按規(guī)定進(jìn)行防氧化處理。

3.8 柱上互感器安裝

1）檢查支柱是否垂直及托架上平面是否水平，托架的孔距是否與設(shè)備孔距相一致。同時(shí)檢查瓷體有無裂紋、破損。瓷件與鐵件連接應(yīng)緊固，無滲油。隔膜式儲(chǔ)油柜或金屬膨脹器應(yīng)完整無損，頂蓋螺栓緊固，各種附件應(yīng)齊全；油浸式互感器油位正常。

2）將吊裝尼龍帶掛在設(shè)備的專用吊鉤上，并在設(shè)備的中部栓好穩(wěn)固繩。起吊過程中，用穩(wěn)固繩加以引導(dǎo)，防止碰傷設(shè)備，互感器吊至設(shè)備支柱上端后，調(diào)整方向緩緩下落對(duì)位。對(duì)位后及時(shí)用螺栓緊固。

3）用經(jīng)緯儀檢查垂直度，如不垂直，在傾斜方向的底座與支架間中墊相應(yīng)厚度的墊片。為了防止墊片脫落，所加墊片應(yīng)采用平墊片并套在設(shè)備緊固螺栓上同設(shè)備一起固定牢靠，用扭矩扳手將固定螺栓對(duì)角擰緊。并列安裝的互感器應(yīng)排列整齊，同一組互感器的極性方向應(yīng)保持一致。

3.9 配電盤（柜）安裝

1）按照設(shè)計(jì)江山牽引變電所配電柜安裝在室內(nèi)，配電柜安裝前，對(duì)安裝基礎(chǔ)和預(yù)埋螺栓進(jìn)行驗(yàn)收檢測(cè)，基礎(chǔ)平面的高層、平整度、預(yù)埋件位置尺寸均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

2）在廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)備安裝，將新的開關(guān)柜、計(jì)量柜、補(bǔ)償柜按照設(shè)計(jì)文件規(guī)定，按順序搬放到安裝位置。首先把每面盤、柜大致調(diào)平，然后從成列盤、柜一端的第一面開始調(diào)整。使正列盤柜水平、垂直、接縫密貼、模擬線對(duì)應(yīng)，然后安裝盤間連接螺栓。

3）將開關(guān)柜、計(jì)量柜、補(bǔ)償柜中的母線、負(fù)荷安裝設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行連接，設(shè)備與接地線連接緊密，各線路連接完畢后由機(jī)電工程師和接受單位專業(yè)人員認(rèn)真驗(yàn)收核查。

4）絕緣電阻測(cè)試，為確保操作人員、柜體、柜內(nèi)器件的安全，必須進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試。主要測(cè)量的部位有：開關(guān)柜的主開關(guān)在斷開位置時(shí)，同極的進(jìn)線和出線之間；主開關(guān)閉合時(shí)不同極的帶電部件之間；主電路和控制電路之間；各帶電元件與柜體金屬框架之間。測(cè)試時(shí)間和測(cè)試電阻必須滿足電力規(guī)范［8－9］。

3.10 電纜二次校、接線

1）電纜敷設(shè)。江山牽引變電所低壓電纜設(shè)有電纜溝通道，按設(shè)計(jì)電路圖把所有電纜有序排列整齊，排列完成后制作電纜固定卡子。用電纜固定卡子把電纜依次排列固定在盤柜的支架上，盡量平行排列不交叉錯(cuò)亂。將鎧裝接地線打成把，壓接接線端子，連接在盤柜內(nèi)的接地母線。

2）電纜固定。電纜分組排列好，綁扎在電纜溝的托架上，在線槽的中部和上部用尼龍?jiān)鷰ё饕蝗壴?，避免芯線從線槽中脫出。按技術(shù)要求把線槽內(nèi)的芯線每隔40cm進(jìn)行一次固定，每根電纜兩端按照排列做好相同的標(biāo)記符號(hào)。

3）接線。確定芯線預(yù)留長度及線端絕緣剝除長度。截?cái)嘈揪€多余長度，按線芯實(shí)需長度剝除絕緣層，壓接接線端子。采用接線端子時(shí)，線芯應(yīng)伸出端子壓環(huán)1mm，確保壓接緊密。備用芯線一律不截?cái)啵溟L出端子排高度的部分與端子排取齊排列整齊即可。

3.11 接地網(wǎng)安裝

1）此變電所在室內(nèi)外場(chǎng)地硬化之前，按照設(shè)計(jì)圖紙要求，預(yù)先開挖接地槽，測(cè)定土壤電阻率滿足設(shè)計(jì)要求為止；此所靠近山腳處由于巖石較硬，采用機(jī)械輔助開孔，將接地極直接埋入夯實(shí)。

2）接地線焊接及敷設(shè)。選用鍍鋅良好的扁鋼作為接地線，將扁鋼沿接地網(wǎng)溝邊在地面上焊接成一個(gè)整體，焊接焊縫無氣孔、裂紋、咬邊等缺陷，接地線敷設(shè)應(yīng)平順，靠山邊斜坡地段應(yīng)處理等高后敷設(shè)，距離臨近接地線不宜小于5m。

3）接地母線連接回填。首先對(duì)連接部位做鐵銹等附著物的清理，按照設(shè)計(jì)除需要斷開的地方用螺栓連接外，其余全部采用焊接，雙面焊接確保質(zhì)量，焊接處采用刷紅丹和瀝青漆等措施做好防腐防銹處理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后進(jìn)行電纜溝回填，回填選用電阻率低的土壤，采用小型機(jī)具夯實(shí)，確保回填密實(shí)，表面撒草籽或植草皮以防雨水沖刷。

3.12 主變壓器安裝

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

拆除江山變電所主用變壓器之前，應(yīng)對(duì)通往既有變電所的道路進(jìn)行拓寬和加固，確保道路承載力滿足運(yùn)輸變壓器的要求。對(duì)影響變壓器運(yùn)輸路徑上的通信、電力等架空線路已遷改完畢。

主用變壓器遷移是最為關(guān)鍵的步驟，既有所有A、B兩臺(tái)變壓器，第1步將A變壓器遷移至新所設(shè)計(jì)的位置，在既有所B變壓器獨(dú)立工作供電；第2步待A調(diào)試運(yùn)行正常后，利用鐵路天窗點(diǎn)過渡倒接，由新建變電所的A變壓器啟動(dòng)供電，B停止供電；第3步遷移B變壓器，調(diào)試運(yùn)行直至正常。為保證過渡時(shí)間盡量縮短，由傳統(tǒng)的拆分吊裝再重新組裝需要15d左右，變壓器的搬遷采用整體遷改專項(xiàng)方案，時(shí)間控制在5d以內(nèi)。

4 應(yīng)急措施

為防止在遷移工程中，一臺(tái)單獨(dú)工作時(shí)萬一出現(xiàn)故障，將無法對(duì)既有鐵路供電，采取的應(yīng)急措施是啟動(dòng)越區(qū)供電方案。在江山變電所發(fā)生故障時(shí)，由江山臨近的前后鐵路牽引變電所衢州和玉山牽引變電所援助，向江山段接觸網(wǎng)越區(qū)供電，同時(shí)停用江山牽引變電所對(duì)變電所進(jìn)行維修。此應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施，應(yīng)提前匯報(bào)鐵路局管理部門聯(lián)系各產(chǎn)權(quán)單位，做好前期協(xié)調(diào)準(zhǔn)備模擬工作。

5 結(jié) 語

由于鐵路運(yùn)輸?shù)奶厥庑?，電力作為?dòng)力牽引尤為重要，鐵路沿線的牽引變電所發(fā)揮了連續(xù)不間斷供電的作用。隨著環(huán)境保護(hù)的需要或者設(shè)備的更換，部分鐵路變電所應(yīng)予更新不可回避，以后類似施工時(shí)，此工藝具有較強(qiáng)的借鑒參考價(jià)值。

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