航天發(fā)射場(chǎng)射后供配電系統(tǒng)線纜快速修復(fù)技術(shù)研究

北京特種工程設(shè)計(jì)研究院 劉惠文 李龍剛 李志鵬

航天發(fā)射場(chǎng)火箭發(fā)射時(shí)，由于火箭點(diǎn)火起飛后尾焰溫度較高、沖擊力較大，會(huì)對(duì)塔上的設(shè)備尤其是供配電系統(tǒng)的線纜造成損失，影響塔上關(guān)鍵設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)后續(xù)任務(wù)造成延誤，需盡快修復(fù)，恢復(fù)原有狀態(tài)。發(fā)射任務(wù)結(jié)束后，需迅速成立專家評(píng)估組實(shí)地查看受損情況，聽(tīng)取現(xiàn)場(chǎng)崗位人員匯報(bào)，分析討論記錄數(shù)據(jù)，調(diào)查受損原因，初步形成受損情況分析報(bào)告，并依據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范，遵循高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、不留隱患、安全可靠的原則擬制射后供配電系統(tǒng)線纜快速恢復(fù)技術(shù)方案，作為后續(xù)恢復(fù)施工的指導(dǎo)依據(jù)，提升發(fā)射場(chǎng)設(shè)施設(shè)備運(yùn)行可靠性。

1 基本情況

發(fā)射塔架下一般設(shè)有兩個(gè)配電室，分別為地下設(shè)備間配電室和導(dǎo)流槽配電室。以某發(fā)射塔架為例，地下設(shè)備間配電室內(nèi)設(shè)有2臺(tái)1250kVA 干式變壓器、5面高壓環(huán)網(wǎng)柜、13面固定間隔式低壓配電柜，主要為地下設(shè)備間工藝、照明、插座、塔上整流罩空調(diào)、中頻電源及發(fā)射塔外圍建筑物供電。地下設(shè)備間配電室同時(shí)為導(dǎo)流槽配電室提供2路低壓電源。導(dǎo)流槽配電室共設(shè)有固定間隔式低壓配電柜16面，主要為塔架上平臺(tái)油泵、熱風(fēng)機(jī)組、塔上工藝房間、塔上照明插座、電梯、吊車、消防擺桿等設(shè)備供電。火箭發(fā)射后，經(jīng)初步檢查統(tǒng)計(jì)受損線纜主要是發(fā)射場(chǎng)加注、通信、消防聯(lián)動(dòng)、固定消防、防爆電梯、擺桿等系統(tǒng)的控制電纜，以及空調(diào)、擺桿和配電等系統(tǒng)的動(dòng)力電纜共計(jì)101根，其中控制線纜61根，動(dòng)力電纜40根。

此次燒損的線纜均為塔架上整流罩空調(diào)、加注系統(tǒng)、電纜擺桿、消防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、防爆電梯等關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備的供電和控制線纜，更換后的線纜需確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。電纜的更換處理方式有兩種，一是將部分燒損電纜截掉續(xù)接新電纜，二是整根更換。若采用將部分燒損電纜截掉續(xù)接新電纜的方式處理，雖然工期較短、施工簡(jiǎn)便，但電纜中間有接頭，易發(fā)生電氣故障，也不滿足防爆場(chǎng)所施工要求，設(shè)備運(yùn)行可靠性較低。燒損電纜全部更換方案雖然施工難度大但供電可靠性高，因此采用線纜全部整根更換方案。

臨時(shí)供電措施。因塔上設(shè)備的供電電纜已燒毀，需采取臨時(shí)應(yīng)急供電措施使設(shè)備恢復(fù)狀態(tài)：調(diào)配一臺(tái)120kW 移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)作為塔架應(yīng)急保障電源，主要為塔上及地下設(shè)備間照明供電。柴油發(fā)電機(jī)組為擺桿控制柜、平臺(tái)控制柜提供臨時(shí)供電電源，保證擺桿、平臺(tái)合攏，操作人員能夠在平臺(tái)上正常開(kāi)展后續(xù)工作。調(diào)配四臺(tái)移動(dòng)式大功率照明燈具，重點(diǎn)為維修操作區(qū)域提供照明。地下設(shè)備間增設(shè)臨時(shí)排風(fēng)機(jī)，從柴油發(fā)電機(jī)組引接電源，增強(qiáng)配電室內(nèi)通風(fēng)換氣。

2 供電系統(tǒng)檢測(cè)評(píng)估與快速恢復(fù)

2.1 燒損現(xiàn)場(chǎng)清理

發(fā)射任務(wù)完成確認(rèn)起火原因后，對(duì)燒損現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理。對(duì)電纜孔洞的封堵物進(jìn)行清掏，統(tǒng)計(jì)燒損電纜的規(guī)格型號(hào)、用途，標(biāo)識(shí)走向，從電纜橋架內(nèi)抽出燒損電纜，對(duì)電纜室的墻壁進(jìn)行粉刷，對(duì)頂部照明燈具等附屬設(shè)備進(jìn)行更換。

2.2 低壓配電柜性能檢測(cè)與評(píng)估

經(jīng)檢查，地下一層配電室內(nèi)設(shè)備未受一層起火電纜燒損影響，但發(fā)射時(shí)震動(dòng)較大，因此做以下檢測(cè)：外觀檢查，柜內(nèi)有無(wú)水漬、多余物，線纜接頭是否異常；開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢查，對(duì)線路燒蝕過(guò)程中短路跳閘的前后端斷路器進(jìn)行復(fù)檢。未跳閘的斷路器進(jìn)行狀態(tài)復(fù)查；配電柜母線絕緣電阻測(cè)試，采用1000V 兆歐表測(cè)量母線對(duì)地絕緣電阻值，不小于0.5兆歐為合格；檢查地下設(shè)備間及導(dǎo)流槽未燒蝕出線電纜的絕緣情況。外觀檢查良好后采用1000V 兆歐表測(cè)量導(dǎo)線對(duì)地絕緣電阻值，不小于0.5兆歐為合格；配電柜保護(hù)接地線連接狀態(tài)檢查，采用萬(wàn)用表測(cè)量柜體與接地體的導(dǎo)通狀態(tài)，并檢查接地電纜接頭是否松動(dòng)；儀表回路、信號(hào)回路、保護(hù)回路及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接情況及導(dǎo)線狀態(tài)，外觀是否燒蝕，接線是否銹蝕；ATMT 裝置及其連接回路狀態(tài)設(shè)置及連接是否正確；受損電纜兩端所連接設(shè)備內(nèi)部的相應(yīng)接線端子排及柜內(nèi)連接應(yīng)檢查有無(wú)損傷。

2.3 新電纜檢測(cè)、試驗(yàn)及更換

所有新電纜到貨后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，采用1000V 絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量電纜芯線間、芯線對(duì)地絕緣電阻，測(cè)試合格后再按照《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)后再采用1000V 絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量電纜芯線間、芯線對(duì)地絕緣電阻，測(cè)試合格后方可敷設(shè)。電纜需采用整根敷設(shè)，不允許中間有接頭，配電室側(cè)預(yù)留10%的長(zhǎng)度；電纜終端頭采用成品熱縮電纜頭，芯線用壓線鉗壓接線鼻子，根據(jù)不同的相位使用黃、綠、紅、藍(lán)、黑五色熱縮管分別包纏電纜各芯線至接線鼻子的壓接部位，間隔15mm 壓接兩道壓痕，壓痕的有效接觸面積不小于導(dǎo)線截面積的5～7倍。壓接模具選擇符合導(dǎo)線線徑要求。

電纜按照自上而下的順序在電纜金屬線槽內(nèi)敷設(shè)，每隔1.5m 處加以固定。電纜的首尾端、拐彎處掛電纜標(biāo)識(shí)牌，注明電纜回路編號(hào)、電纜型號(hào)、規(guī)格、起止地點(diǎn)、長(zhǎng)度，綁扎牢固；電纜敷設(shè)完畢后，對(duì)每根電纜用1000V 絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)絕緣電阻，與敷設(shè)前絕緣電阻值比對(duì)，無(wú)明顯變化后方可接線；電纜接線端子與母線及開(kāi)關(guān)出線端子的連接接觸面積不小于總面積的70%。螺絲緊固力矩符合表1要求；光纜尾纖的續(xù)接須采用熔接方式。線纜敷設(shè)時(shí)彎曲度不應(yīng)小于其允許的彎曲半徑；控制電纜與接線端子相連的線耳需采用“○”型線耳，導(dǎo)線與線耳的連接須焊接；終端設(shè)備的電纜、金屬軟管須與設(shè)備可靠緊固，防爆區(qū)域的設(shè)備管線安裝需滿足防爆規(guī)范施工要求。

表1 螺釘?shù)木o固力矩標(biāo)準(zhǔn)

2.4 供電恢復(fù)

恢復(fù)地下設(shè)備間供電。斷開(kāi)所有進(jìn)出線開(kāi)關(guān)，拔出二次回路保險(xiǎn)。配電柜母線采用2500V 兆歐表進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，無(wú)擊穿現(xiàn)象。對(duì)地下設(shè)備間至導(dǎo)流槽配電室的供電電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試。通過(guò)ATMT 操作進(jìn)線的斷路器合閘，測(cè)量相間及對(duì)地電壓，電壓需符合0.4kV/0.23kV 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。檢查電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀表幅值及相序、相位，需符合國(guó)標(biāo)要求。

恢復(fù)導(dǎo)流槽配電室供電。對(duì)電纜穿墻封堵進(jìn)行清理，拆除Ⅰ段母線所有出線燒損電纜，做好相位標(biāo)識(shí)。清除橋架內(nèi)外積灰，吹除柜內(nèi)外積水。斷開(kāi)所有進(jìn)出線開(kāi)關(guān)，拔出二次回路保險(xiǎn)。配電柜母線采用2500V 兆歐表進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，無(wú)擊穿現(xiàn)象。通過(guò)ATMT 操作進(jìn)線的斷路器合閘，測(cè)量相間及對(duì)地電壓，電壓需符合0.4kV/0.23kV 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。檢查電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀表幅值及相序、相位，需符合國(guó)標(biāo)要求。

恢復(fù)下端設(shè)備供電。根據(jù)下端用電設(shè)備需求，送電前對(duì)該回路電纜的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試。合格后與設(shè)備使用方協(xié)同送電。

2.5 其他要求

對(duì)發(fā)射場(chǎng)技術(shù)區(qū)及發(fā)射區(qū)所有電纜孔洞封堵情況進(jìn)行檢查，全部改用防火材料封堵。對(duì)發(fā)射塔上敷設(shè)的可能被火箭發(fā)射時(shí)尾焰燒蝕的裸露電纜進(jìn)行清查，采用穿鋼管或耐火材料進(jìn)行防護(hù)。對(duì)發(fā)射塔上所有電纜室的門(mén)窗密閉性及防火性能進(jìn)行全面檢查恢復(fù)。門(mén)入口處設(shè)擋鼠板，門(mén)周邊縫隙進(jìn)行防火封堵。在技術(shù)區(qū)、發(fā)射區(qū)電纜密集的場(chǎng)所加強(qiáng)防護(hù)，配置推車式干粉滅火器。加強(qiáng)消防設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行、監(jiān)測(cè)、管理、維護(hù)，崗位人員加強(qiáng)消防預(yù)案學(xué)習(xí)及應(yīng)急演練。發(fā)射塔等重點(diǎn)防火部位對(duì)可燃物集中管理，及時(shí)清理可燃多余物。發(fā)射后重點(diǎn)部位加強(qiáng)值班巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置異常情況。增加對(duì)發(fā)射場(chǎng)動(dòng)力設(shè)備視頻監(jiān)控裝置，消除監(jiān)控盲區(qū)。增加監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警短信自動(dòng)分發(fā)設(shè)備，方便相關(guān)人員及時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)。任務(wù)完畢后對(duì)塔上相關(guān)電纜及時(shí)撤收，做好防火保護(hù)。

通過(guò)線纜的快速修復(fù)，有效的縮短了維護(hù)時(shí)間，提高了關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行可靠性，加大了任務(wù)期間的保障能力，發(fā)射塔的防火能力進(jìn)一步增強(qiáng)，為后續(xù)任務(wù)的連續(xù)實(shí)施提供了有力保障。