全地形快裝承重檢修平臺研制與應(yīng)用

向天航，楊大新，謝紅波，劉 俊

(1. 中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443002； 2. 長江生態(tài)環(huán)保集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000))

某大型水電站廠房頂共有4組500 kV避雷器，于1997年至2004年間安裝投運(yùn)。設(shè)備運(yùn)行至今，避雷器底部的連接螺栓普遍銹蝕嚴(yán)重，其中有4相避雷器底座因常年積水，導(dǎo)致底座絕緣呈逐年下降趨勢，對設(shè)備的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。為徹底消除隱患，需更換為新式純瓷絕緣底座。按照檢修作業(yè)流程，作業(yè)時需逐節(jié)拆下避雷器，若按照傳統(tǒng)檢修作業(yè)方法將遇到的問題如下：

1)常規(guī)檢修時需要作業(yè)人員攀爬作業(yè)，存在高空墜落和感應(yīng)電觸電安全風(fēng)險；

2)常規(guī)檢修一般需要搭建臨時腳手架。搭建大平臺則施工量大，搭建小平臺穩(wěn)定性較差，不能起吊重物[1]；

3)無法開展拆裝避雷器的相關(guān)檢修作業(yè)。因廠房頂承重限制、起重設(shè)備無法作業(yè)、傳統(tǒng)扒桿施工作業(yè)安全風(fēng)險較大、臨時腳手架不能起吊重物，無法進(jìn)行避雷器拆裝與更換、避雷器螺栓與底座更換等相關(guān)檢修作業(yè)[2]。

采用搭建腳手架方式進(jìn)行拆裝或檢修不僅安全風(fēng)險較大且進(jìn)度緩慢，若采用傳統(tǒng)扒桿吊裝方式進(jìn)行施工，因作業(yè)面頻繁更換，將對停電時間、施工安全帶來巨大挑戰(zhàn)。為滿足電站廠房頂受力要求，又能保證高空作業(yè)安全，需設(shè)計一套適合廠房頂作業(yè)的專用工裝。

1 全地形快裝承重檢修平臺設(shè)計

1.1 專用工裝設(shè)計

1)專用工裝應(yīng)滿足廠房頂承重要求。廠房頂每節(jié)避雷器重量約600 kg，避雷器安裝離地高度約10 m，廠房頂?shù)膬A角約6°，其單位面積受力僅為150 kg/m2。每個柱腳帶高度可調(diào)圓盤并輔之以尺寸為0.3 m×0.3 m傾角為6°契形墊塊保證平臺最大載重不超過廠房頂承重允許值。平臺在起吊600 kg+475 kg的情況下，假設(shè)每個柱腳受力均勻，則每個柱腳受力約為120 kg，滿足廠房頂承重允許值。

2)滿足平臺固有安全性應(yīng)符合要求。檢修平臺鋁合金過渡板及承重作業(yè)平臺不僅將卡銷和鎖扣進(jìn)行了固定，且板面均作了防滑處理。每一層作業(yè)臺面均設(shè)置了安全防護(hù)欄桿，防止工作人員的腳踏空。安全護(hù)欄滿足國標(biāo)GB 4053.3《固定式鋼梯及平臺安全要求》，所有部件的連接均通過快速接頭連接，并有自鎖裝置，工作中所有部件不能自行松動、脫落[3]。

3)滿足電氣安全。為該快裝承重檢修平臺配置了2個可靠電氣接地點，防止臨近帶電高壓設(shè)備作業(yè)產(chǎn)生感應(yīng)電傷人。

1.2 設(shè)計內(nèi)容

廠房頂避雷器相關(guān)作業(yè)及支柱絕緣子更換作業(yè)高度達(dá)10 m，屬于高空作業(yè)，既需滿足檢修平臺具備起吊重物能力的要求，又要保證最高處作業(yè)時平臺穩(wěn)定。具體的設(shè)計參數(shù)如下：

1)各組件間通過彈簧插銷、扣件固定。

2)在平臺底部0.5、3.5、6、8.5、10.5、11 m等處安裝平拉桿。在平臺兩側(cè)單數(shù)橫檔上安裝斜拉桿，單側(cè)形狀如傾斜的“<”或“>”，雙側(cè)的形狀如“X”。

3)采用長達(dá)5 m特大斜支撐對平臺外側(cè)的柱腳進(jìn)行支撐，每根支撐桿用長、中、短三根連接桿對其進(jìn)行固定及支撐，支撐桿之間采用連接桿加強(qiáng)穩(wěn)定性。

4)在鋼支柱與平臺間采用上、下兩組(每組4根)抱桿以“井”字形方式加強(qiáng)平臺的穩(wěn)定性。

整套平臺可分拆成兩套可獨(dú)立使用的檢修平臺，可對隔離刀閘、地刀、支柱絕緣子、避雷器、CVT等設(shè)備進(jìn)行常規(guī)維護(hù)、檢修等工作。單獨(dú)使用檢修平臺一部分便可以完成構(gòu)架防腐、刀閘動觸頭或者靜觸頭的檢修作業(yè)，即單獨(dú)檢修動觸頭時，靜觸頭側(cè)的檢修平臺可以不用搭設(shè)，反之亦然。快裝平臺采用鎂鋁合金制造的快裝組件，檢修平臺組裝、拆卸均無需其他輔助工具，實現(xiàn)拆裝高效、搬運(yùn)輕便。檢修平臺設(shè)計側(cè)視圖及后視圖如圖1所示。

圖1 檢修平臺側(cè)、后視圖

1.3 平臺實驗驗證

1)作業(yè)平臺板材承重測定[4-5]。為檢驗檢修平臺的起吊用承重平臺板材，對板材進(jìn)行承重實驗，實驗結(jié)果表明：平臺板材在承重815 kg，保持5 min時，最大彈性變形量13 mm(標(biāo)準(zhǔn)為<30 mm)，殘余變形量為0(標(biāo)準(zhǔn)為<6 mm)。

2)整個檢修平臺承重測定。為了測定地面對平臺柱腳的承重情況，設(shè)計試驗分別就空載外側(cè)單柱腳對地40 kg、雙柱腳對地60 kg等負(fù)重下平臺柱腳受力情況進(jìn)行測定。結(jié)果顯示，滿負(fù)荷凈載外側(cè)單柱腳對地139 kg、中間雙柱腳對地145 kg(見表1)。均小于150 kg/m2，均滿足廠房頂承重要求[6]。

表1 全地形快裝載重檢修平臺柱腳對地受力

工作的實物圖、廠房頂腳手架施工與檢修平臺的搭建施工圖如圖2、圖3所示。

圖2 單柱腳滿負(fù)荷凈載

圖3 廠房頂腳手架施工與檢修平臺搭建施工

2 改進(jìn)效果

以葛洲壩大江電站第一擴(kuò)大單元和第三擴(kuò)大單元設(shè)備檢修及避雷器螺栓更換、支柱絕緣子更換作業(yè)為例。常規(guī)施工平臺與全地形檢修平臺的施工情況的對比分析如表2所示。

表2 常規(guī)施工平臺與全地形檢修平臺施工對比

采用全地形快裝承重檢修平臺進(jìn)行檢修作業(yè)，大大縮短了工期，其間接經(jīng)濟(jì)效益計算示例如下：

以電廠大江第一擴(kuò)大單元和第三擴(kuò)大單元檢修對比，使用該檢修平臺可縮短檢修工期14 d。一個擴(kuò)大單元為四臺150 MW機(jī)組，按照電費(fèi)0.2元/kWh計算，增加經(jīng)濟(jì)收益達(dá)150 000×4×24×14×0.2=4 032萬元。

3 結(jié) 語

該成果從根本上解決了類似廠房頂特殊地形條件下作業(yè)存在的風(fēng)險，其創(chuàng)新點如下：

1)充分保障了作業(yè)安全。既滿足了廠房頂嚴(yán)苛的承重要求，平臺固有安全性與穩(wěn)定性又為施工安全提供了有力保障。

2)極大減少了工期。較搭建腳手架進(jìn)行施工，使用全地形快裝承重檢修平臺作業(yè)工期將縮至其1/3～1/2。

3)該平臺不僅能運(yùn)用于廠房頂，還可運(yùn)用于其他類似廠房頂作業(yè)條件區(qū)域，通用性強(qiáng)，用途廣泛。

4)獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。使用該檢修平臺進(jìn)行廠房頂檢修施工大大降低了棄水的風(fēng)險、提高機(jī)組可投運(yùn)時間，以葛洲壩電廠大江第一擴(kuò)大單元為例，4臺機(jī)組可提前14 d投運(yùn)，增加經(jīng)濟(jì)收益達(dá)4 032萬元。