變壓器大修液壓起吊裝置在變配電系統檢修中的應用

林星

[摘 要]本文主要介紹了變壓器大修液壓起吊裝置的開發背景及過程，闡述了該裝置在變配電系統檢修中的重要作用。

[關鍵詞]起吊裝置；檢修；變配電系統

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.048

[中圖分類號]TM08；F273 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）22-00-02

0 引 言

在電力變配電系統檢修項目中，變壓器大修是一項十分重要的檢修工作。在傳統變壓器大修工程中，常常涉及變壓器芯部的起吊過程，變壓器芯部起吊大多數采用手拉倒鏈的方式來完成。但是該種方法需要將上百千克重的倒鏈掛到高處，需要多人協同操作，危險系數較高，且在吊芯時要多人交替拉倒鏈，單程拉起就要近40分鐘以上時間，是一項強體力勞動，且危險性高。

此外，當變壓器室內不具備原地吊芯的條件時，只能靠人工將大中型變壓器從坑道或機房內搬運到戶外，然后使用吊車或三木搭進行露天吊芯檢修。這不僅加大了勞動強度，還延長了施工時間，而且還影響施工

1 總體設計思路

為了解決變壓器大修過程中出現的移位難、原地吊芯難的問題，相關技術人員經過兩年多對設計方案、圖紙的反復修改逐漸完善。液壓起吊裝置制作成型后，并通過驗收，其起吊裝置的吊重噸位、起重過程的穩定性、整體的安全性均符合設計要求。

裝置設計以4個液壓千斤頂立柱和配套的液壓泵和高壓油管為主體，通過專用可調節的連接桿、片將其圍繞變壓器，連接成一個穩定的四邊形整體，然后在千斤頂支柱架上裝上經過改良后的工字鋼梁，梁下端連板連接的花蘭螺絲，通過卸扣與變壓器蓋板上的4個專用吊環相連接。液壓泵通過油管與液壓立柱相連，三相380V交流電源控制立柱平穩上下，通過4路油閥調節出油量，來調整四根立柱的同步上下，從面平穩地將變壓器吊起。

1.1 吊裝專用梁設計思路

吊梁采用了國家標準Q235工字型鋼，設計值保證安全余量，系數取活動載荷的1.4倍。本結構屬于吊車架類型。工字鋼梁長為4米，在使用中，實際使用跨度約為3.2米。兩掛點位于鋼梁的中間位置，距中心點距離相等對稱放置。掛點的間距由變壓器的掛環的距離而定，平均值約為1.2米，則每個掛點距離同側支撐點的距離為1米。設計單個工字鋼梁整體起吊能力為4T，每個掛點起吊能力為2T。

強度計算：

該工字鋼為兩點受力，受力大小相同，根據公式：

（1）16#工字鋼自重載荷均布：0.205 kN/m（查表得）

q=1.2*0.205=0.246 kN/m

自重彎矩為：M1=q*l^2/8=（0.246*3.2*3.2）/8=0.314 kN.m

（2）活動載荷=20 kN，P=1.4*20=28 kN（取1.4作為安全系數）

工字鋼梁彎矩：M=P*a

其中a—掛點離同側支撐點的距離（m）

M2=P*a=28 kN*1 m=28 kNm

（3）總彎矩M=M1+M2=0.314+28=28.314 kNm

正應力復核：

σ=Mx/γx Wnx≤f

γx：對稱截面積取1.05，但當接受動力載荷時，應取γx=1.0

Mx：最大彎矩（Nmm）（疊加后總彎矩M）

Wnx：對X軸的凈界面抵抗矩（查表得Wnx=140 900mm3）

f：鋼材的抗彎強度設計值，查表得Q235鋼的f=215 N/mm2、σ=Mx/γx、Wnx=28.314*1000*1000/（1.0*140.9*1000）=200.9 N/mm2

σ=200.9 N/mm2

剪應力復核：

τ=VS/Itw≤fv

V：剪力（N）

S：毛截面對中和軸的面積矩（查表得S=80 800 mm3）

I：梁毛截面對X軸的慣性矩（查表得I=11 270 000 mm4）

tw：腹板厚度（查表得tw=6 mm）

fv：鋼材的抗剪強度設計值（查表得fv=125 N/mm2）

τ=VS/Itw=28*1 000*80 800/（11 270 000*6）=33.45 N/mm2

τ=33.45 N/mm2≤fv=125 N/mm2

撓度計算：

吊梁容許撓度L/500=3 200/500=6.4 mm

V=PaL2/24EI*（3-4a2/L2）

P：活動載荷（N）

E：彈性模量（查表得Q235鋼材E=206 000 mm2）

I：截面X軸的慣性矩（查表得I=11 270 000 mm4）

L：衡量跨度（mm）

a：掛點與支撐點的距離（mm）

V=28*1000*1*1000*（3.2*1000）2/[24*206000*11270000）*

（3-4（1/3.2）2]=1.97 mm

吊梁采用兩根16#工字鋼重疊使用，跨度3.2米，載荷為兩個40 KN負載，安全穩定性大大提高。

1.2 液壓千斤頂支柱設計思路

千斤頂的缸內活塞直徑8 cm，液壓泵最大使用壓力約為24 MPa，根據公式，頂力F=P*S=24000000Pa*3.14*0.04*0.04=120576N=12.3 T。

單根液壓立柱最大頂力為12 T。目前我們服務臺站變壓器器身重量都不大于8T，分解到單根柱承載力不大于3 T。該吊芯裝置的設計承載遠大于實際承載，具有很高的安全性。

該吊芯裝置適用性強，可用于各種場地下的大、中型變壓器吊芯檢修施工，很好地解決了各種室內變壓器室內吊芯效率低下、危險性大等問題。裝置由4個液壓千斤頂支柱、高壓油管、工字鋼橫梁、手動電控柜及其配套的控制檢測零部件組成，組裝方便，所有配件均采用模塊化安裝，安裝過程簡便。

2 變壓器大修液壓起吊裝置的優點

2.1 使用過程安全牢靠

本裝置采用4個液壓缸、4根液壓立柱來平衡升降和分擔承載起重體，每根立柱設計載重量達12噸，液壓傳動吊芯起重過程穩定，便于控制，無瞬間震動，保證了吊芯過程的安全、穩定。大梁采用16#的工字鋼兩根重疊，確保起吊安全、穩定。

2.2 適用范圍廣

以往原地吊芯高度要求都很高，因為要掛倒鏈，還有所需鋼絲繩長短要合適（太短會造成變壓器大蓋變型），這樣很多場合就不適合原地吊芯。該裝置是分四點垂直起吊，凡室內外空間允許高度（為變壓器高度2.2倍以上）即可使用本裝置，適用范圍很廣。此外，吊芯不受外界環境（風、雨、霜、雪）影響以及粉塵的侵入，有利于提高檢修質量。

2.3 提高工作效率

本裝置采用模塊化設計。拆卸分解簡單，利于搬運，易于組裝，如有復雜地況可分批搬運并組裝，減少了空間因素對檢修工作的制約。本裝置在檢修吊芯的過程中無須人工用力，大大降低了勞動強度，提高了工作效率。本裝置可以在變壓器機房內將變壓器芯部吊起，有效克服了傳統變壓器吊芯過程中遇到的空間問題，免去搬運時間，縮短檢修時間，進而提升了工作效率

3 起吊裝置的應用情況及結構圖

2012-2017年本起吊裝置在十幾個變壓器大修項目中得以成功應用。相比原先將變壓器移位拖到戶外吊車吊芯的方式節省了大量時間，原先工期要在4天以上，現在只要當天就可完成檢修。在天氣下雨的情況下，用此裝置在室內吊芯不會影響工程進度。本裝置的結構示意圖如圖1所示，圖2是圖1的右視圖。

4 結 語

變壓器大修液壓起吊裝置是對變配電系統吊芯檢修專用工具革新的一次嘗試。此裝置現已達到了先前的預期效果，后續還將繼續完善升級，希望通過這樣的技術革新來提高檢修效率，并探索出更好的方法。

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