采用基础预制法实现变电站一次设备更换的施工方案分析

刘东亮，王光辉，金 涛，苏 明

(1.沧州供电公司，河北 沧州 061000；2.河北省电力公司，石家庄 050021)

近年来，随着电力事业飞速发展，许多变电站安装的老式一次设备，存在设备老化、性能下降的问题，其可靠性已不能满足电网稳定性的需要。断路器作为重要的一次设备，对于变电站的稳定运行具有重要作用。在更换断路器的过程中寻求能够缩短停电时间的方法，可以提高电网的稳定性与可靠性[1]。基础预制法是指在施工现场附近按设计计算的基础尺寸进行预制加工，待设备基础混凝土养护完毕后，利用吊装机具将基础吊装至设备位置的方法。该方法适用于断路器基础尺寸较小、吊装方便，停电时间可根据工程计划进行调整的一般生产改造工程。

1 设备概况

沧州供电公司韩村变电站5台220 kV断路器为早期双断口产品，型号为LW6-220HW，由于存在绝缘拉杆易松动脱落的缺陷，2008年状态评价结果为异常状态，例行试验周期调整为1年。2009年在试验中发现252断路器分合闸同期试验不合格，经解体发现断路器动弧触头明显松动。综合经济效益及电网安全分析，局部性检修效益不明显，于是将韩村变电站5台断路器列入2010年技改项目。

按照常规方法更换断路器每台需要停电22天左右，由于韩村变电站所带负荷较重要，全年完成5台220 kV断路器更换工作累计停电需要100天以上，停电方式不允许。通过组织技术人员进行勘查分析，认为要缩短工期应降低基础养护的耗时，因此，考虑采用预先制作断路器基础的方法，基础在设备区外制作养护完毕后再将断路器停运，此时只需要将旧基础拆除，再把新基础安装到位，断路器后续安装调试工作就可顺利开展。

2 施工方案分析

2.1 方案可行性

异地基础预制的制作养护环境优于就地制作，而且不受时间限制，可以高质量的完成制作过程；基础预制完成后有条件进行各种试验(如荷重试验)，确保基础投运后的稳定可靠。异地制作没有了以往就地制作基础必须保证带电设备安全距离的限制，可以方便使用各种大型工器具，人员更容易进行安排，工作效率明显提高。

2.2 基础受力要求

变电站内设备支架根据受力情况，一般设计为重力式基础，以基础自身重力抵抗设备由于风载、操作水平荷载等作用产生的倾覆力矩。基础底面承载力满足设备基础底面荷载要求。

2.3 基础吊装强度校验

基础预制法与原来方法最大的区别是需要基础的移位和吊装，为保证吊装强度，需要对相关数据进行科学计算。混凝土基础自重G=150 kN (质量=密度×长度×宽度×高度)，吊装钢筋所承受拉力N=427.6 kN(钢筋所承受拉力=单位截面积抗拉值×单跟钢筋截面积×钢筋根数)，N>1.1 G，吊装钢筋选用φ18 mm钢筋可满足受力要求。钢筋在混凝土中的锚固长度la=0.42 m(钢筋在混凝土中的锚固长度=钢筋的抗拉设计强度×钢筋的公称直径/混凝土的抗拉设计强度)。

2.4 材料的选择

为保证工程所用混凝土强度满足要求，每台断路器基础预制所用混凝土(C30)及垫层所用混凝土(C15)必须制作试块进行强度试验，满足要求方可开始施工。

3 施工过程与工艺要点

3.1 基础预制与养护

每台断路器3个基础的预制共分为3个环节，每个环节工期1天左右，基础预制工期为3天左右，养护期不低于15天。

a. 组装基础金属框架。主框架采用4对2×φ18 mm×1 200 mm的螺纹钢(吊点)，四周焊接φ12 mm的螺纹钢，由底部向上每15 cm一层，共6层；对角采用2×φ12 mm的螺纹钢加固连接，由底部向上每15 cm一层，基础底角螺栓采用2层50 mm×5 mm的角铁固定在主框架上，二次电缆管采用φ150 mm的弯管并按图纸设计固定在主框架上。

b. 灰池制作。选择基础预制地点，搭建灰池，灰池搭建好后要在灰池底部做好水平处理，确保基础底面的平整。另外，在平整底面上铺一层油毡，避免基础底面与底面的粘连。

c. 水泥浇铸。基础混凝土为C30，浇铸过程中采用振动棒，保证混凝土均匀分布，不留空隙。基础浇铸完成后进入养护期。

3.2 灰土夯实与混凝土垫层制作养护

新基础地基开挖完毕后，需要对地基进行夯实处理，采用3∶7的灰土搅拌均匀后夯实，厚度为20 cm。垫层采用C15的混凝土，厚度为10 cm，制作垫层过程中通过水平仪测试，保证垫层上下面的平整。垫层制作完毕后养护期3天。

3.3 基础吊装工艺

基础就位前，清理基础底面杂物，将基础底面四周的突出部分清除，在基础垫层上表面均匀铺上厚度为1 cm的细沙，避免基础底面与垫层的硬接触，同时采用水平仪进行测试调整，保证底面的平整。就位过程中采用两线十字交叉定位法进行定位，即基础中心线和底角边线对应法，保证基础中心线对齐，3个基础的6个底角螺栓成直线布置。

3.4 回填夯实

基础就位后，四周采用混凝土进行浇铸加固，而且不得留有施工缝。

3.5 施工难点及处理方法

a. 基础底角螺栓位置固定。为了防止在浇铸过程中，底角螺栓位置被挤偏，在搭建框架机构时，采用2层50 mm×5 mm的角铁上下固定底角螺栓，按照图纸要求尺寸，提前在角铁上进行定位打孔，底角螺栓从上下两侧角铁的定位孔中穿入并焊接牢固，经重新测量底角尺寸，并符合图纸要求后再进行浇铸。

b. 基础就位。由于基础为预制，基础底面或地基表面出现不平将导致基础倾斜。为了确保基础就位后符合现场及图纸要求，在垫层制作期间，采取水平仪测试法首先保证垫层上表面的平整度；基础就位前，在垫层上铺一层1 cm的细砂保证基础就位时的缓冲；基础就位过程中，控制好基础的吊装点和吊装速度，在基础和地面上提前画好中心对应线，定好基础底角螺栓位置线；即将就位时，应设专人负责观察两线是否对齐。

4 结束语

该施工方案采用预先制作断路器基础的方法，常规方法水泥基础养护期为15天，利用预制基础法混凝土垫层养护只需要3天，可节省停电时间12天，大大缩短停电时间，同时可提高基础养护强度。在施工过程中对可能出现的问题均制定了切实可行的解决方案， 确保了施工质量。

参考文献：

[1] 秦卫东，郭 锐，苏长宝.变电站断路器更换方法的优化[J].能源技术经济，2011，23(10)：34-36，41.