500kV GIL管廊安裝專用工裝的研制

李 歡，王 震，裘亞剛

（國網(wǎng)冀北電力公司北京送變電有限公司，北京 房山 102401）

GIL 作為氣體絕緣金屬封閉輸電線路的簡稱，主要組成部分包括：SF6絕緣氣體、鋁合金導(dǎo)體、環(huán)氧支撐件、鋁合金外殼。與傳統(tǒng)輸電設(shè)備相比，GIL 系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、流通能力強等優(yōu)勢，從而逐漸廣泛應(yīng)用于輸電工程，特別是大負荷、超高壓電力工程。

1 選題背景

北京某500 kV變電站因歷史線路接入布局不合理，分區(qū)存在發(fā)生三級電網(wǎng)事件的風(fēng)險，本期設(shè)計采用GIL 管道母線在站內(nèi)實現(xiàn)間隔對調(diào)的方式來規(guī)避。GIL 全長約1300 m（涵蓋57個氣室），其中間隔內(nèi)GIL 母線長度約330 m。該站負荷大，停電方式及停電時間將影響到運行風(fēng)險，為了合理減少停電時間，須將所有母線管廊對接、抽真空、充氣等工作開展到停電前進行，于3月20日組織土建班組正式開工，4月15日完成轉(zhuǎn)序工作，5月6日具備停電條件。該站500 kV 改造間隔內(nèi)運行設(shè)備現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 500 kV間隔的電氣設(shè)備現(xiàn)狀

在有限的場地空間、施工周期內(nèi)，將數(shù)十t 的GIL管廊準(zhǔn)確倒運、安裝到位，對涉及機械的尺寸、起重能力、靈活性都有著極高的要求。現(xiàn)安裝技術(shù)普遍采用行車吊裝的方式進行裝配，但GIL 母線因重量、形狀、尺寸等因素致使行車操作不穩(wěn)定，導(dǎo)電桿進入殼體的過程中發(fā)生晃動偏斜可能，極易劃傷殼體內(nèi)壁。另外，無法一次使導(dǎo)電桿完全進入殼體，安裝效率較低。

因此，探索高效安全的GIL 安裝技術(shù)是十分迫切的。

2 研制方向

本QC 小組成員深入分析500 kV GIL 設(shè)備安裝技術(shù)、場地規(guī)劃、工序調(diào)整和質(zhì)量管控關(guān)鍵環(huán)節(jié)，重點研究安裝設(shè)備配置，提前對500 kV GIL設(shè)備安裝工程量進行工作分解，確定合理的工藝路線。最終實現(xiàn)GIL 管廊最大限度的安裝目標(biāo)，有效降低機械與帶電體的安全距離，大大降低運行變電站內(nèi)的施工風(fēng)險，保證GIL 單元實現(xiàn)平緩準(zhǔn)確的對接。達到降低安全隱患、保證安裝質(zhì)量、節(jié)約工期的目的，并提高安裝生產(chǎn)效率，減少資源投入，有助構(gòu)建顯著的綜合效益體系。

3 原因分析

針對人員、機械、方法及環(huán)境4 因素，小組成員通過深入剖析、反復(fù)探討，進一步整理因果圖，最終找到6個末端原因，如圖2所示。

圖2 原因分析關(guān)聯(lián)圖

小組針對末端原因制定了要因確認計劃表，如表1所示，通過現(xiàn)場調(diào)查的方法，最終找出2個主要因素：起重機械選擇不當(dāng)；作業(yè)空間狹小。

表1 要因確認表

4 方案制定

4.1 方案提出

“作業(yè)空間狹小”是由站內(nèi)運行設(shè)備布局引起的，屬于客觀因素，現(xiàn)條件無法進行改善，因故重點對“起重機械選擇不當(dāng)”這一要因作為突破口，重點處理好當(dāng)前采用行車安裝時效率低、工藝差、操縱不靈活等優(yōu)化難題。

小組成員結(jié)合現(xiàn)場實際情況及施工經(jīng)驗，根據(jù)5W1H 原則，關(guān)于充分降低起吊高度，保證管廊法蘭盤對接平穩(wěn)、操作便捷等細節(jié)展開激烈討論和辯證，最終整理出以下3種方案。

方案1：制作一種集運輸?shù)跹b多功能車，包括下列特征：行走平車；起吊機構(gòu)；V型支架；伸縮支腳。結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 集運輸?shù)跹b多功能車大樣

方案2：加工一套與管道匹配的移動工裝，此裝置須經(jīng)驗算滿足各安裝工況時的力學(xué)性能，并具備垂直調(diào)整、軸向平移、徑向移動、延伸支撐的功能。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 管道移動工裝大樣

方案3：制作一套GIL 筒體對接安裝的工裝小車。利用現(xiàn)有起重機械（叉車）作為水平移動、豎直高度調(diào)整的主要動力裝置，并在叉夾上牢固安裝獨立調(diào)節(jié)座。調(diào)節(jié)座設(shè)有可在水平方向移動的筒體安裝座，安裝座上設(shè)有水平支撐并在GIL 筒體安裝到位時位置卡死的支撐結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)座主要通過以下操作來實現(xiàn)GIL 筒體對接找正工作：垂直調(diào)整，通過調(diào)整底座下螺母松緊情況來整平以適應(yīng)不同高度；管道軸向移動，通過軸向滑動機構(gòu)“V”型槽內(nèi)側(cè)對稱安裝滾輪實現(xiàn)；管道徑向移動，固定夾具上部設(shè)燕尾槽托板滑臺，控制徑向偏移尺度可通過旋轉(zhuǎn)連接的搖把來實現(xiàn)。

圖5 叉車+獨立調(diào)節(jié)座工裝車

4.2 方案比選

對歸納提出的3 種方案從施工周期、施工成本、安全風(fēng)險、可行性分析4個方面進行綜合評比，結(jié)果如表2、圖6所示。

表2 方案評價選擇表

圖6 3種方案的效益對比條形圖

根據(jù)以上圖表可得結(jié)論如下：方案3（叉車+獨立調(diào)節(jié)座）在施工周期方面較方案2 減少38%，施工成本較方案1 縮減35%，安全風(fēng)險顯著降低，最終選擇使用操作方便、運轉(zhuǎn)靈活、升降穩(wěn)定、經(jīng)濟性好的方案3。

5 制定對策及實施

制作GIL 筒體對接安裝的專用工裝，須完成以下工作：（1）設(shè)計圖紙。小組成員依據(jù)制定的對策，仔細研究獨立支座的功能及特點，精準(zhǔn)核驗配套吊車叉架、管廊外徑及安裝段重量等數(shù)據(jù)，確保傳力明確、連接可靠。（2）選擇材料。為保證工裝的使用壽命，托板采用Q345鋼材，其他零部件盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件，方便后期的更換、維護。（3）加工制作。委托技術(shù)人員在工廠按照圖紙進行加工制作，小組成員從旁指導(dǎo)，保證關(guān)鍵環(huán)節(jié)工藝質(zhì)量可靠。

叉裝前，檢查啟動后儀表盤上各種儀表顯示是否正常；在行駛過程中，轉(zhuǎn)向、擋位、油門、剎車系統(tǒng)是否正常，供油系統(tǒng)是否通暢。確認無誤后方可將獨立調(diào)節(jié)座可靠固定在叉夾上；叉裝作業(yè)時，設(shè)備應(yīng)盡量接近起落架，重心控制在起落架當(dāng)中，核實無誤后方可提升。安裝過程中，由2人配合廠家完成法蘭盤的對接工作，另外2人互相配合完成GIL筒體的調(diào)整工作。GIL 筒體以插接方式連接，應(yīng)保證接口處相鄰兩段母線的高差控制在允許范圍內(nèi)后安裝定位銷，不得損傷插接結(jié)構(gòu)及插接接觸面。

作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)將改造的工裝車開至平坦、堅實的場地，使叉夾落至地面并將車輪可靠制動，然后將調(diào)節(jié)座拆下交付專人保管。

6 效果檢查

方案實施后，小組成員積極收集調(diào)查數(shù)據(jù)，記錄現(xiàn)場信息（施工周期、施工成本、安全風(fēng)險等），根據(jù)反饋問題及時改進完善。對接過程中管廊法蘭間隙距離均勻，筒體母線平穩(wěn)插入觸頭座，平均每天可完成14個法蘭口的對接作業(yè)，最終各項電氣交接試驗一次通過。“叉車+獨立調(diào)節(jié)座”的綜合應(yīng)用，最大限度將GIL 管廊安裝至改造間隔，把抽真空、注氣、靜止等工序開展到停電前進行，充分節(jié)約了設(shè)備停運時間，為電網(wǎng)的安全運行提供了重要保障。

該安裝工具的研發(fā)大大提高了GIL 管廊安裝的工作效率與安全性，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供了技術(shù)保障，并經(jīng)深度優(yōu)化、完善后可在電力基建及技改項目中推廣使用。

7 結(jié)束語

本次活動結(jié)束，小組成員為更有效指導(dǎo)未來QC工作，對年度開展活動進行了總結(jié)評價，并將收集文獻、試驗數(shù)據(jù)及成果資料進行歸檔保存。同時，為規(guī)范工裝車的使用、維護，提高工裝車的生產(chǎn)效率，降低安裝風(fēng)險，有力節(jié)約消耗資源，小組制定《工裝詳細使用手冊及維護指南》，給后續(xù)操作人員提供了極大的便利。

圖7 GIL 管廊安裝效果圖

對于選用的調(diào)節(jié)座，在數(shù)據(jù)可視化和自動化程度方面比較薄弱，小組將以“提高GIL 管廊工裝精益化”作為下一個QC 活動的課題，進一步提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益。