軌道搬運在換流變壓器安裝工程中的應(yīng)用

張亮進，張武其

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局，廣西 柳州 545006）

軌道搬運在換流變壓器安裝工程中的應(yīng)用

張亮進，張武其

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局，廣西 柳州 545006）

在高壓直流輸電工程中，換流變壓器是最重要的設(shè)備之一，它與換流閥一起實現(xiàn)交、直流之間的相互轉(zhuǎn)換，同時其阻抗可有效限制閥臂短路的故障電流。然而，每臺換流變壓器重約400t，在大修或安裝時其就位及移出是個龐大的工程。因此，文章結(jié)合桂中換流站換流變就位作業(yè)過程，總結(jié)出換流變軌道搬運方法，梳理、提煉作業(yè)關(guān)鍵流程，為后續(xù)換流變檢修工作提供指引。

換流變壓器；軌道；牽引裝置

我國一次能源同負荷需求逆向分布的特點，客觀上要求在大范圍內(nèi)對能源進行優(yōu)化配置。為此，中國正逐步推進“西電東送、南北水火互濟”戰(zhàn)略[1-2]。而高壓直流輸電技術(shù)具有輸送功率大小及方向均可快速控制和調(diào)節(jié)、直流系統(tǒng)饋入已有電網(wǎng)系統(tǒng)不會增加其短路容量等特點[3]。因此，高壓直流輸電在“西電東送”戰(zhàn)略目標和非同步電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域有這不可取代的作用[4]。

常規(guī)高壓直流輸電系統(tǒng)主要由交流濾波器、直流濾波器、換流閥、平波電抗器、換流變壓器、主變等設(shè)備構(gòu)成，其中換流變有14臺換流變壓器（2臺備用），每臺換流變壓器總重約400t，大修或安裝時其就位及移出是個龐大的工程。若采用大型吊車吊裝換流變，需使用大型吊車，而換流變基礎(chǔ)空間狹小，換流變套管移入閥廳過程中容易造成磕碰，不能滿足該項工作的實際需求。故在實際工程中，均采用軌道搬運的方法實現(xiàn)換流變壓器的就位和移出。目前在南方電網(wǎng)內(nèi)均未編制相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書以及配置相關(guān)專用工具，未梳理作業(yè)過程中的關(guān)鍵技術(shù)難點和風(fēng)險點

1 牽引設(shè)備的選擇

1.1 換流變移位水平牽引力計算

換流變壓器最大水平牽引力可用下式表示：

公式（1）中，T為換流變最大牽引力；F為滑動摩檫力，此時等于牽引力；KQ為動載系數(shù)，取1.2；μ為換流變的輪子與鐵軌之間的滾動摩擦系數(shù)，取0.05；N為換流變壓器帶油總重量，其中Y/Y型換流變?yōu)?11.6t，Y/△型換流變?yōu)?98t。由公式（1）可得，T（Y/Y）型換流變的最大牽引力為24.7T，T（Y/△）型換流變的最大牽引力為23.9T。

1.2 卷揚機額定拉力計算

卷揚機的額定拉力可表示為：

公式（2）中，T為換流變最大牽引力；n動滑車有效分支數(shù)，本工程中動滑車采用2個4門滑車，滑車上的有效分支數(shù)為16；η為滑輪組效率，取值0.86。

由公式（2）可得，本工程中采用的卷揚機額定拉力最少也要大于1.8T。

1.3 卷揚機鋼絲選擇

根據(jù)國標一般用途鋼絲繩的選擇標準[4]，則鋼絲繩破斷力S可表示為：

公式（3）中，T為換流變最大牽引力；K為鋼絲繩安全系數(shù)，按照《電力建設(shè)安全工作規(guī)程》的規(guī)定[5]，K值取5。

由公式（1）和公式（3）可得，鋼絲繩所承受的破斷力最少為123.5kN。根據(jù)國標要求，在本工程中選用鋼絲繩強度為1670MPa，6×37+1，Ф18.0mm的鋼芯鋼絲繩為卷揚機鋼絲繩，其破斷拉力為193kN，大于123.5kN，滿足要求。

1.4 設(shè)備選擇方案優(yōu)化

桂中換流站換流變基礎(chǔ)高于軌道300mm，軌道小車高度為675mm，換流變基礎(chǔ)與軌道小車頂板之間的間隙為375mm，20t四門滑車的寬度和高度均大于375mm。如果采用將動滑車置于換流變與軌道小車的前端下部，那么換流變就牽引不到就位位置，而單卷揚牽引換流變整體移位就位的方式不能應(yīng)用在桂中換流站。因此，在實際工程中考慮雙卷揚同步牽引方案。

本次牽引作業(yè)工程中選用4只20t四門滑車（其中2只為動滑車，2只為定滑車），采用φ18鋼絲繩，跑繩的穿繞方式為“三三走六”，動力裝置為2臺5t卷揚機等相關(guān)設(shè)施，就可以滿足相關(guān)技術(shù)和安全要求。

2 換流變壓器牽引實施方法

2.1 場地準備

換流變牽引作業(yè)前，應(yīng)清理好軌道雜物、毛刺等，并涂刷潤滑油。軌道小車過軌道接逢時換流變會產(chǎn)生震動，為避免此現(xiàn)象發(fā)生，在換流變牽引前應(yīng)用鐵塊將接逢處填塞上（見圖1）。鐵塊棱角打磨成與軌道的軌面平齊，安裝填塞塊時，應(yīng)將其與軌道的外側(cè)點焊上，牽引結(jié)束后再恢復(fù)。

圖1 換流變基礎(chǔ)和牽引軌道示意圖

2.2 換流變壓器安裝小車

在安裝小車前，利用4個200t的千斤頂及加墊枕木方式對換流變壓器兩側(cè)進行輪次頂升。換流變壓器同一側(cè)的兩點應(yīng)同步頂升，并在頂升過程中，用枕木進行保護，每次頂升不宜超過100mm。直到頂升高度700mm后安裝牽引小車（小車高度為675mm），并將其調(diào)整好方向、做好固定措施。然后將同一側(cè)的兩點同時泄壓，讓換流變壓器的一側(cè)平穩(wěn)的落在小車上，最后再進行換流變壓器另外一側(cè)的牽引小車的安裝。要求千斤頂必須放置在設(shè)計專用的承重位置，千斤頂?shù)撞勘仨殙|鋼板，并采取防滑措施（見圖2）。

2.3 換流變壓器牽引

（1）換流變壓器橫向牽引。①換流變壓器橫向牽引

難度大，危險系數(shù)高，需充分考慮到橫向牽引過程中尤其是受到顛簸閥側(cè)套管的垂直應(yīng)力。因此，需對套管做好加固保護，利用套管上端接線端與油枕的上下端分別用纜風(fēng)繩連接，纜風(fēng)繩連接方式及裕度根據(jù)現(xiàn)場實際進行調(diào)整。同時考慮到閥側(cè)套管長（斜插式），重量為5t，橫向牽引過程中也會產(chǎn)生橫向應(yīng)力，因此在閥側(cè)套管側(cè)面選用套管2/3長度的角鋼進行綁扎加固，角鋼尖角處進行打磨，并用熱縮套和絕緣膠布進行包裹，防止劃傷套管；②換流變散熱器重量為15t，其結(jié)構(gòu)是4根支腳支撐，拆除后需利用小車、枕木、2個20t的千斤頂進行支撐運輸?？紤]到換流變橫向牽引時散熱片支撐小車無法在軌道上進行牽引，因此需用4塊10mm厚2×7m的鋼板（鋼板上用L=6000mm的12號槽鋼點焊）交替鋪設(shè)臨時軌道；③換流變橫向牽引采用5t卷揚機，4組20t四門滑車組，跑繩的穿繞方式為“三三走六”，進行橫向牽引。牽引初速度不得超過0.5m/min，牽引正常后速度應(yīng)保持在每分鐘1.2～1.5m之間.通過查閱卷揚機銘牌參數(shù)，現(xiàn)場5t卷揚機鋼絲繩收放的額定速度是9m/min，而“三三走六”的跑繩穿繞方式的有效分支數(shù)為16。因此，換流變壓器額定牽引速度為9/16=0.5m/min，滿足牽引初速度不得超過0.5m/min，牽引正常后速度應(yīng)保持在每分鐘1.2～1.5m之間的條件。換流變壓器橫向牽引示意圖（見圖3）。

圖2 換流變壓器頂升示意圖

圖3 換流變壓器橫向牽引示意圖

（2）換流變壓器縱向牽引。①移位就位方式的選擇。換流變縱向牽引采用雙卷揚同步牽引方式，在換流變的兩側(cè)分別布置兩套滑車組，滑車組的動滑輪與換流變器身上后端的牽引環(huán)相連接。牽引環(huán)中心高于換流變底板450mm，軌道小車高675mm，牽引環(huán)與地面的垂直高差為1125mm，高于換流變基礎(chǔ)300mm，牽引過程中不存在滑車組與換流變基礎(chǔ)的摩擦。兩套牽引滑車組的車頭之間經(jīng)平衡滑車后固定在10t拉力計上，使兩套滑車組串聯(lián)在一起。即使兩臺卷揚機的啟動、制動不完全同步，或者軌道小車左右車輪遇到的阻力不同，同樣能保證換流變兩側(cè)的牽引力和速度相等，實現(xiàn)了兩套滑車組的同步性，且拉力計能方便地了解到換流變在牽引過程中實時的拉力；②牽引滑車組鋼絲繩的穿繞方式。換流變牽引移位就位采用兩副滑車組。根據(jù)相關(guān)計算，牽引作業(yè)時選用20t四門滑車，跑繩的穿繞方式為“三三走六”。兩副滑車組之間再用平衡滑車串聯(lián)（見圖4）。 ③牽引移位就位主要有四個關(guān)鍵步驟，分別是：a.認真檢查牽引裝置的各有關(guān)部位，確信牽引準備工作完畢后，啟動牽引裝置對換流變壓器進行試牽引；b.開動卷揚機，緩慢收緊鋼絲繩進行試牽引，并注意檢查千斤繩是否相互摩擦、擠壓，有無卡繩，錨環(huán)處滑鉤是否牢固可靠，牽引力是否異常，導(dǎo)向滑車、卷揚機的布置是否合理等。發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即處理，確保整個牽引系統(tǒng)運行良好；c.在牽引裝置的牽引下，換流變壓器向基礎(chǔ)中心平穩(wěn)移動，此時應(yīng)注意觀察連接在兩滑車組之間的拉力計的指針是否在正常范圍內(nèi)，如偏離過大，應(yīng)立即停止?fàn)恳?，查找原因，直至解決問題后方可進行繼續(xù)牽引作業(yè)。啟動牽引速度不得超過0.2m/ min，牽引正常后速度應(yīng)保持在每分鐘1.2～1.5m；d.當(dāng)換流變中心位置對準基礎(chǔ)中心位置時，停止?fàn)恳?。換流變壓器縱向牽引示意圖（見圖5）。

圖4 牽引滑車組的鋼絲繩穿繞方式示意圖

圖5 換流變壓器縱向牽引示意圖

2.4 換流變壓器就位

在換流變就位前，應(yīng)及時封堵套管入口。為保證閥廳的相對濕度和溫度滿足要求，特別是防止灰塵進入閥廳，在正式封堵前需采取臨時封堵措施，并打開空調(diào)，保持閥廳處于正壓狀態(tài)。換流變壓器就位實施過程中的關(guān)鍵實施步驟主要如下所示：①待換流變牽引至基礎(chǔ)位置時，再次利用千斤頂及加墊枕木的方式輪次頂升換流變至700mm高度，然后將牽引小車沿軌道依次拉出，拉出過程要做到緩慢穩(wěn)定，過程一定要嚴加看護，嚴禁出現(xiàn)小車碰撞刮擦換流變壓器現(xiàn)象；②在換流變壓器牽引小車被拉出基礎(chǔ)后，開始收千斤頂。依次取出一側(cè)部分枕木，降下同側(cè)千斤頂100mm高度后，再取出另一側(cè)部分道木，降下另一側(cè)千斤頂。換流變壓器兩端交替降落，直到道木全

部取出，換流變壓器落至在安裝基礎(chǔ)上；③在牽引就位時，檢查閥側(cè)套管軸線是否和閥廳垂直，閥側(cè)套管端部伸進閥廳后的長度和高度是否滿足設(shè)計要求，從而判斷換流變壓器是否牽引到位。如長度不到位，則繼續(xù)向前牽引和測頂?shù)姆绞竭M行調(diào)整（根據(jù)現(xiàn)場情況）。牽引到位后暫不固定，將本體可靠接地；④閥側(cè)套管移位后的保護，在移位至運行位置后，應(yīng)通過監(jiān)理單位對在閥廳內(nèi)工作的其他施工單位作出明確要求，在閥廳內(nèi)施工必須采取安全防護措施嚴禁損壞閥側(cè)套管，特別是對閥廳內(nèi)的吊裝作業(yè)、高處作業(yè)應(yīng)重點做好防吊物脫落、防落物措施；⑤換流變就位后，還需根據(jù)設(shè)計圖紙及閥廳內(nèi)換流閥的安裝技術(shù)要求，完成換流變壓器的閥廳側(cè)套管位置核對。滿足本體套管與閥側(cè)距離要求，方可停止?fàn)恳ぷ鳌?/p>

3 結(jié)束語

文章結(jié)合桂中換流站換流變就位作業(yè)過程，總結(jié)出換流變軌道搬運方法，從牽引設(shè)備的選擇和具體實施步驟兩個方面，梳理和提煉出了作業(yè)關(guān)鍵流程、關(guān)鍵技術(shù)點和風(fēng)險點，為后續(xù)換流變檢修工作提供指引作用。

[1]張俊,李騰亮,李軍.選相合閘裝置對直流輸電控制系統(tǒng)的影響[J].電氣應(yīng)用,2014,33(24):106-109.

[2]劉振亞.特高壓直流輸電理論[M].北京:中國電力出版社,2009,(11)-13.

[3]梁旭明,張平,常勇.高壓直流輸電技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].電網(wǎng)技術(shù),2012,36(4):1-9.

[4]一般用途鋼絲繩[S].GB20118-2006.

[5]電力建設(shè)安全工作規(guī)程,第3部分[S].DL5009.3-2013.

TM411+.4

A

2096-2789（2016）11-0083-03

張亮進（1984-），男，廣西來賓人，助理工程師，研究方向：直流輸電運行與控制。