户外双柱桩式断路器基础再利用方法的研究及应用

蔡智勇

摘 要：我们根据原设计施工图纸、旧双柱桩式断路器基础研究分析出旧基础再利用的方法；然后我们对旧基础再利用方法的改造后基础进行了各项力学详细计算分析，计算分析结果证明改造后的基础满足设计及厂家的力学要求；最后在35kV德回站的35kV断路器更换工程中应用了户外双柱桩式断路器基础再利用方法，整个工程施工工期只用了7天，比原来预计的23天缩短了70%，减少了用户因施工停电而造成的损失，保证了电网安全稳定运行。

关键词：断路器基础；再利用方法；研究应用

中图分类号：TM561 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）10-0133-02

Abstract： According to the original design and construction drawings and the foundation research of the old double-pillar type circuit breaker， we have analyzed the method of reusing the old foundation， and then we have carried out the detailed mechanics calculation and analysis of the old foundation after the reconstruction of the reuse method of the old foundation. The results of calculation and analysis prove that the modified foundation meets the requirements of the design and the mechanical requirements of the manufacturer. Finally， the method of foundation reuse of outdoor double-post type circuit breaker is applied in the 35kV circuit breaker replacement project of 35kV Dehui station. The construction period of the whole project was only 7 days， which was 70 days shorter than the original estimate of 23 days， so it reduced the losses caused by the construction blackout and ensured the safe and stable operation of the power grid.

Keywords： circuit breaker foundation； reutilization method； research and application

前言

在我們变电站进行设备升级改造时，无可避免需要对设备进行停电改造，当对一次设备进行更换需要对设备的混泥土基础拆旧重建时，重建新基础需要相当长的一个凝固期，严重影响了供电可靠性。2017年德庆电网35kV德回站35kV断路器改造工程就遇到了这种困境，为解决这一技术难题，我们进行了详细的研究分析。

2017年35kV德回站的35kV断路器因设备残旧、故障缺陷频发需要进行更换，由于新断路器的基础尺寸比原来的断路器混凝土基础（户外双柱桩式）要大，不能直接使用原基础，根据设计单位出的施工图纸和厂家的安装要求，需要将旧断路器基础拆除后重建新的断路器基础，预计工期最快需要23天，由于35kV德回站属于“单变”的变电站，更换开关时会导致35kV电压等级全停，10kV电压等级只能靠外线路倒供，过长的施工工期无疑在增加着电网运行的风险，严重影响着我们的供电可靠性。为解决这一难题，我们先对以往断路器更换工程的施工工期进行了调查，发现近年的35kV断路器更换工程：110kV悦城站的35kV悦城水泥厂线断路器更换工程、110kV中垌站的35kV中马线及35kV中回线断路器更换工程的施工工期都是比较长。

以往的工程施工工期调查显示，更换断路器需重建基础时，施工工期最快需要23天。

为极大地缩短施工工期，我们准备好设计单位出的施工图纸及断路器厂家的资料到现场进行勘查及详细研究分析。新断路器的厂家配有专用的安装支架（分上、下两节），安装基础尺寸比原来的断路器混凝土基础（户外双柱桩式）要大，不能直接使用原基础，因此设计单位根据厂家的安装要求出了施工图纸，需要将旧断路器基础拆除后重建新的断路器基础。我们进一步分析：旧断路器的重量为1300kg，新断路器的重量是1000kg，在这种新断路器比旧断路器重量要轻的情况下，如果将旧基础（双混凝土柱子）进行改造后代替新断路器的安装支架下节及基础，然后在改造后的基础上安装断路器上节支架及断路器，就能免去断路器基础重新浇筑所需的时间，从而极大限度地缩短了停电施工工期。

我们根据所提出的旧基础改造再利用想法研究出施工方案如下：

（1）将原基础的砼杆于距离地面1m处截断后，于砼杆的中心孔位回填20cm的沙子。然后于砼杆的中心孔位放置锚板和直锚根组合的预埋件后，回填标号为C30的混凝土，增强砼杆基础的强度。再在砼杆顶部焊接热镀锌钢板作为顶部封板。

（2）两砼杆之间架设槽钢作为开关机构的受力横担，

于槽钢底部加装斜撑，增加支撑力。

最后我们对旧基础再利用方法的改造后基础进行了各项力学详细计算分析：

（1）本工程基础形式为户外双柱桩式基础，原断路器重量为1300kg，更换新断路器重量为1000kg，承载力满足使用要求。

（2）预埋锚板计算：

预埋件计算：柱头板预埋

法向拉力设计值N=12kN 弯矩设计值M=3kN·m

剪力设计值V=5kN 受力直锚筋的层数n=2层

每层直锚筋的根数、直径为：2Φ12

直锚筋的间距 b1=120mm

沿剪力方向最外层锚筋中心线之间的距离z=120mm

锚板厚度t=10mm 锚板宽度B=186mm

锚板长度H=200mm 混凝土強度等级：C30

fc=14.33N/mm

锚筋的抗拉强度设计值 fy=300N/mm

a. 锚筋的总截面面积As验算：

当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，应按混凝土规范式10.9.1-2及式10.9.1-2计算，两个公式计算，并取其中的较大值：

锚筋的受剪承载力系数αv计算：

αv=（4.0-0.08d）×（fc/fy）0.5

=（4.0-0.08×12）×（14.33/300）0.5

=0.66

锚板的弯曲变形折减系数αb计算：

αb=0.6+0.25t/d

=0.6+0.25×10/12

=0.81

当锚筋层数n=2时，锚筋层数影响系数αr=1

锚筋的总截面面积As=2×2×π×（12/2）2=452mm

由上述计算可以判断：锚根的规格的选用符合规范

b. 锚筋间距和锚筋至构件边缘的距离

按混凝土规范第10.9.6条，对受剪预埋件，其锚筋的间距b、b1不应大于300mm，且b1不应小于6d和70mm；锚筋至构件边缘的距离c1，不应小于6d和70mm，b、c不应小于3d和45mm。即：b、b1≤300mm，b、c≥45mm，b1、c1≥72mm。

由上述可知锚筋间距和锚筋至构件边缘的距离符合规程规定

c. 锚板的构造的验算

锚板的厚度宜大于锚筋直径的0.6倍。受拉和受弯预埋件的锚板厚度尚宜大于b/8。

锚板的厚度t=10mm>Max{0.6d，b/8}=Max{7.2，6.3}=7.2mm

锚筋中心至锚板边缘的距离t1>Max{2d，20}=24mm

锚板最小宽度Bmin=1×50+2×24=98mm≤B=186mm，满足要求。

锚板最小高度Hmin=1×120+2×24=168mm≤H=200mm，满足要求。

可见锚板的厚度符合选用要求。

由上述的计算分析结果证明改造后的基础满足设计及厂家的力学要求。

经过以上的研究分析，我们在35kV德回站35kV断路器更换工程中成功应用了户外双柱桩式断路器基础再利用方法，整个工程施工工期只用了7天，比原来预计的23天缩短了70%，减少了用户因施工停电而造成的损失，保证了电网安全稳定运行。

结束语

在电网的断路器改造工程中，当新、旧断路器基础尺寸不统一而不能直接使用原基础时，通常根据设计单位出的施工图纸和厂家的安装要求，都是需要将旧断路器基础拆除后重建新的断路器基础，而重建新基础则需要相当长的基础凝固期，导致施工工期、设备停电时间长，严重影响了供电可靠性。我们在德庆电网35kV德回站的35kV断路更换工程中，创新并成功应用了户外双柱桩式断路器基础再利用方法，缩减施工工期70%，彻底解决了断路器更换工程中因新、旧断路器基础尺寸不统一需重建新基础的问题，具有显著的实用性和推广性。

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