轨道搬运在换流变压器安装工程中的应用

2016-12-15张亮进张武其

工程技术研究 2016年11期

关键词：滑车牵引力钢丝绳

张亮进，张武其

（中国南方电网超高压输电公司柳州局，广西柳州 545006）

轨道搬运在换流变压器安装工程中的应用

张亮进，张武其

（中国南方电网超高压输电公司柳州局，广西柳州 545006）

在高压直流输电工程中，换流变压器是最重要的设备之一，它与换流阀一起实现交、直流之间的相互转换，同时其阻抗可有效限制阀臂短路的故障电流。然而，每台换流变压器重约400t，在大修或安装时其就位及移出是个庞大的工程。因此，文章结合桂中换流站换流变就位作业过程，总结出换流变轨道搬运方法，梳理、提炼作业关键流程，为后续换流变检修工作提供指引。

换流变压器；轨道；牵引装置

我国一次能源同负荷需求逆向分布的特点，客观上要求在大范围内对能源进行优化配置。为此，中国正逐步推进“西电东送、南北水火互济”战略[1-2]。而高压直流输电技术具有输送功率大小及方向均可快速控制和调节、直流系统馈入已有电网系统不会增加其短路容量等特点[3]。因此，高压直流输电在“西电东送”战略目标和非同步电网互联等领域有这不可取代的作用[4]。

常规高压直流输电系统主要由交流滤波器、直流滤波器、换流阀、平波电抗器、换流变压器、主变等设备构成，其中换流变有14台换流变压器（2台备用），每台换流变压器总重约400t，大修或安装时其就位及移出是个庞大的工程。若采用大型吊车吊装换流变，需使用大型吊车，而换流变基础空间狭小，换流变套管移入阀厅过程中容易造成磕碰，不能满足该项工作的实际需求。故在实际工程中，均采用轨道搬运的方法实现换流变压器的就位和移出。目前在南方电网内均未编制相关作业指导书以及配置相关专用工具，未梳理作业过程中的关键技术难点和风险点

1 牵引设备的选择

1.1 换流变移位水平牵引力计算

换流变压器最大水平牵引力可用下式表示：

公式（1）中，T为换流变最大牵引力；F为滑动摩檫力，此时等于牵引力；KQ为动载系数，取1.2；µ为换流变的轮子与铁轨之间的滚动摩擦系数，取0.05；N为换流变压器带油总重量，其中Y/Y型换流变为411.6t，Y/△型换流变为398t。由公式（1）可得，T（Y/Y）型换流变的最大牵引力为24.7T，T（Y/△）型换流变的最大牵引力为23.9T。

1.2 卷扬机额定拉力计算

卷扬机的额定拉力可表示为：

公式（2）中，T为换流变最大牵引力；n动滑车有效分支数，本工程中动滑车采用2个4门滑车，滑车上的有效分支数为16；η为滑轮组效率，取值0.86。

由公式（2）可得，本工程中采用的卷扬机额定拉力最少也要大于1.8T。

1.3 卷扬机钢丝选择

根据国标一般用途钢丝绳的选择标准[4]，则钢丝绳破断力S可表示为：

公式（3）中，T为换流变最大牵引力；K为钢丝绳安全系数，按照《电力建设安全工作规程》的规定[5]，K值取5。

由公式（1）和公式（3）可得，钢丝绳所承受的破断力最少为123.5kN。根据国标要求，在本工程中选用钢丝绳强度为1670MPa，6×37+1，Ф18.0mm的钢芯钢丝绳为卷扬机钢丝绳，其破断拉力为193kN，大于123.5kN，满足要求。

1.4 设备选择方案优化

桂中换流站换流变基础高于轨道300mm，轨道小车高度为675mm，换流变基础与轨道小车顶板之间的间隙为375mm，20t四门滑车的宽度和高度均大于375mm。如果采用将动滑车置于换流变与轨道小车的前端下部，那么换流变就牵引不到就位位置，而单卷扬牵引换流变整体移位就位的方式不能应用在桂中换流站。因此，在实际工程中考虑双卷扬同步牵引方案。

本次牵引作业工程中选用4只20t四门滑车（其中2只为动滑车，2只为定滑车），采用φ18钢丝绳，跑绳的穿绕方式为“三三走六”，动力装置为2台5t卷扬机等相关设施，就可以满足相关技术和安全要求。

2 换流变压器牵引实施方法

2.1 场地准备

换流变牵引作业前，应清理好轨道杂物、毛刺等，并涂刷润滑油。轨道小车过轨道接逢时换流变会产生震动，为避免此现象发生，在换流变牵引前应用铁块将接逢处填塞上（见图1）。铁块棱角打磨成与轨道的轨面平齐，安装填塞块时，应将其与轨道的外侧点焊上，牵引结束后再恢复。

图1 换流变基础和牵引轨道示意图

2.2 换流变压器安装小车

在安装小车前，利用4个200t的千斤顶及加垫枕木方式对换流变压器两侧进行轮次顶升。换流变压器同一侧的两点应同步顶升，并在顶升过程中，用枕木进行保护，每次顶升不宜超过100mm。直到顶升高度700mm后安装牵引小车（小车高度为675mm），并将其调整好方向、做好固定措施。然后将同一侧的两点同时泄压，让换流变压器的一侧平稳的落在小车上，最后再进行换流变压器另外一侧的牵引小车的安装。要求千斤顶必须放置在设计专用的承重位置，千斤顶底部必须垫钢板，并采取防滑措施（见图2）。

2.3 换流变压器牵引

（1）换流变压器横向牵引。①换流变压器横向牵引

难度大，危险系数高，需充分考虑到横向牵引过程中尤其是受到颠簸阀侧套管的垂直应力。因此，需对套管做好加固保护，利用套管上端接线端与油枕的上下端分别用缆风绳连接，缆风绳连接方式及裕度根据现场实际进行调整。同时考虑到阀侧套管长（斜插式），重量为5t，横向牵引过程中也会产生横向应力，因此在阀侧套管侧面选用套管2/3长度的角钢进行绑扎加固，角钢尖角处进行打磨，并用热缩套和绝缘胶布进行包裹，防止划伤套管；②换流变散热器重量为15t，其结构是4根支脚支撑，拆除后需利用小车、枕木、2个20t的千斤顶进行支撑运输。考虑到换流变横向牵引时散热片支撑小车无法在轨道上进行牵引，因此需用4块10mm厚2×7m的钢板（钢板上用L=6000mm的12号槽钢点焊）交替铺设临时轨道；③换流变横向牵引采用5t卷扬机，4组20t四门滑车组，跑绳的穿绕方式为“三三走六”，进行横向牵引。牵引初速度不得超过0.5m/min，牵引正常后速度应保持在每分钟1.2～1.5m之间.通过查阅卷扬机铭牌参数，现场5t卷扬机钢丝绳收放的额定速度是9m/min，而“三三走六”的跑绳穿绕方式的有效分支数为16。因此，换流变压器额定牵引速度为9/16=0.5m/min，满足牵引初速度不得超过0.5m/min，牵引正常后速度应保持在每分钟1.2～1.5m之间的条件。换流变压器横向牵引示意图（见图3）。

图2 换流变压器顶升示意图

图3 换流变压器横向牵引示意图

（2）换流变压器纵向牵引。①移位就位方式的选择。换流变纵向牵引采用双卷扬同步牵引方式，在换流变的两侧分别布置两套滑车组，滑车组的动滑轮与换流变器身上后端的牵引环相连接。牵引环中心高于换流变底板450mm，轨道小车高675mm，牵引环与地面的垂直高差为1125mm，高于换流变基础300mm，牵引过程中不存在滑车组与换流变基础的摩擦。两套牵引滑车组的车头之间经平衡滑车后固定在10t拉力计上，使两套滑车组串联在一起。即使两台卷扬机的启动、制动不完全同步，或者轨道小车左右车轮遇到的阻力不同，同样能保证换流变两侧的牵引力和速度相等，实现了两套滑车组的同步性，且拉力计能方便地了解到换流变在牵引过程中实时的拉力；②牵引滑车组钢丝绳的穿绕方式。换流变牵引移位就位采用两副滑车组。根据相关计算，牵引作业时选用20t四门滑车，跑绳的穿绕方式为“三三走六”。两副滑车组之间再用平衡滑车串联（见图4）。 ③牵引移位就位主要有四个关键步骤，分别是：a.认真检查牵引装置的各有关部位，确信牵引准备工作完毕后，启动牵引装置对换流变压器进行试牵引；b.开动卷扬机，缓慢收紧钢丝绳进行试牵引，并注意检查千斤绳是否相互摩擦、挤压，有无卡绳，锚环处滑钩是否牢固可靠，牵引力是否异常，导向滑车、卷扬机的布置是否合理等。发现问题应立即处理，确保整个牵引系统运行良好；c.在牵引装置的牵引下，换流变压器向基础中心平稳移动，此时应注意观察连接在两滑车组之间的拉力计的指针是否在正常范围内，如偏离过大，应立即停止牵引，查找原因，直至解决问题后方可进行继续牵引作业。启动牵引速度不得超过0.2m/ min，牵引正常后速度应保持在每分钟1.2～1.5m；d.当换流变中心位置对准基础中心位置时，停止牵引。换流变压器纵向牵引示意图（见图5）。

图4 牵引滑车组的钢丝绳穿绕方式示意图

图5 换流变压器纵向牵引示意图

2.4 换流变压器就位

在换流变就位前，应及时封堵套管入口。为保证阀厅的相对湿度和温度满足要求，特别是防止灰尘进入阀厅，在正式封堵前需采取临时封堵措施，并打开空调，保持阀厅处于正压状态。换流变压器就位实施过程中的关键实施步骤主要如下所示：①待换流变牵引至基础位置时，再次利用千斤顶及加垫枕木的方式轮次顶升换流变至700mm高度，然后将牵引小车沿轨道依次拉出，拉出过程要做到缓慢稳定，过程一定要严加看护，严禁出现小车碰撞刮擦换流变压器现象；②在换流变压器牵引小车被拉出基础后，开始收千斤顶。依次取出一侧部分枕木，降下同侧千斤顶100mm高度后，再取出另一侧部分道木，降下另一侧千斤顶。换流变压器两端交替降落，直到道木全

部取出，换流变压器落至在安装基础上；③在牵引就位时，检查阀侧套管轴线是否和阀厅垂直，阀侧套管端部伸进阀厅后的长度和高度是否满足设计要求，从而判断换流变压器是否牵引到位。如长度不到位，则继续向前牵引和测顶的方式进行调整（根据现场情况）。牵引到位后暂不固定，将本体可靠接地；④阀侧套管移位后的保护，在移位至运行位置后，应通过监理单位对在阀厅内工作的其他施工单位作出明确要求，在阀厅内施工必须采取安全防护措施严禁损坏阀侧套管，特别是对阀厅内的吊装作业、高处作业应重点做好防吊物脱落、防落物措施；⑤换流变就位后，还需根据设计图纸及阀厅内换流阀的安装技术要求，完成换流变压器的阀厅侧套管位置核对。满足本体套管与阀侧距离要求，方可停止牵引工作。