140 m母线竖井中的离相封闭母线施工方案优化

林成传，慕仲锟

（中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州 350000）

1 引言

津巴布韦卡里巴南岸扩机工程，位于赞比亚和津巴布韦两国交界处—赞比西河上的卡里巴水库南岸津巴布韦境内。原地下厂房安装6×125 MW混流式机组，现扩建2×150 MW混流式机组，为了减少开挖，主变安装于地面，从发电机至主变低压侧的主回路，采用18 kV离相封闭母线，通过140 m母线竖井联接。

离相封闭母线由三相独立的导体组成，每相都有非导磁的金属外壳。导体由纯铝板材卷制而成，与外壳之间用绝缘子支撑。外壳是圆筒状的，末端由短路板连接并接地（通常是一点接地）。母线竖井里安装钢梯、检修平台、通风、照明、消防管路、电缆桥架等（图1所示母线竖井吊装布置图）。

图1 母线竖井吊装布置图

2 施工存在问题

（1）由于地质开挖原因母线竖井开挖、衬砌等工作严重滞后，影响电站发电工期；

（2）母线竖井里钢楼梯，平台、通风、照明、消防管路、电缆桥架涉及到各专业工程施工 ，交叉作业严重，需要合理统筹各专业间工序施工；

（3）140 m垂直高度母线如何吊装；

（4）狭小空间母线焊接问题；

（5）高空作业如何保证质量、安全。

3 方案优化及措施

3.1 设计优化

针对母线竖井空间窄小，涉及到专业多，设计图纸很难体现设计各部门空间或构件相互之间关系，在基础预埋前，项目部利用三维设计展示各设备之间布置，而且还要考虑以后安装方便。由于竖井中分相母线出厂都是每节6 m制造，所以在基础埋件预埋时，我们进行设计优化修改，把分相母线基础埋件安装高于平台基础0.8～1 m，这样以后分相母线焊接时，焊接人员就可以站在平台上焊接，不仅节省脚手架搭设，而且焊接人员操作更方便、安全。

3.2 工序优化

对于各专业施工先后，要考虑相互之间施工方便、安全。本项目部根据现场实际情况，调整了原施工方案，在埋件完成，土建具备安装工作面后，按照钢楼梯、平台、平台栏杆施工→永久照明电缆敷设→临时照明安装（照明线利用永久照明线） →管路、电缆桥架、分相母线等基础安装→消防管路安装、压力试验→竖井段分相母线吊装焊接、耐压试验→风管安装→电缆敷设。这样施工安排：一是利用永久钢楼梯上下通道；二是利用永久照明电缆当做临时照明电缆使用，不仅节约成本，而且节约施工时间；三是利用风管洞口作为吊装焊接设备通道，由于分相母线采用氩气保护焊，焊接设备加上氩气瓶有好几百公斤，利用风管洞口，用吊篮装上焊接设备，通过卷扬机上下起吊焊接设备；四是电缆敷设施工放在最后，防止焊接火星对电缆损伤，也是对成品保护考虑。

3.3 分相母线整圆、定位优化

为了在高空中方便调整，在吊装前先对外壳圆度进行整圆，并对导电体进行定位，离相封闭母线在运输、吊装过程中容易发生碰撞，造成壳体部分区域内凹，影响整体圆度及美观，且导体安装需进行定位调整，如定位不准确造成导体错牙影响焊接外观。常规的处理方法是用千斤顶配合手锤敲击进行壳体调圆、导体定位。应用该种方法进行处理时，工作效率低下，并且容易造成母线壳体内部油漆脱落，同时可能因定位不准确造成导体错牙影响焊接质量。因此根据母线实际尺寸制作出来一种新型母线调圆、定位专用工具，可以对母线进行调圆、定位调整，在安装过程中，解决了母线壳体整体圆度及导体定位问题。

3.4 分相母线吊装方案优化

原施工方案以发电机B相和主变B相套管中心线为基准，从发电机出口往主变低压侧安装。由于制约整个项目进度主要在竖井段安装，所以我们工序改为，竖井段两台机组共6×140 m全部安装完成，再安装水平段，腾出竖井空间给后序的设备安装，减少相互制约干扰。

原母线吊装在基础槽钢安装完成，逐节吊装点焊挂耳，再吊开焊接，这样工序繁琐，且浪费吊装时间。为了节约吊装时间，我们制作一模具，模具上的孔距与基础槽钢上的挂耳孔尺寸一样，然后用螺栓把母线挂耳拧紧，根据测量高度，先在平地上逐节把挂耳焊接好，安排白天吊装，每节吊装到位后，用螺栓把母线通过挂耳固定在基础上，晚上调整，焊接。这样施工工序比原计划节约了一半时间。

3.5 母线安装、焊接质量控制点优化

母线挂耳焊接完成，清理、检查筒体内部是否有杂质，瓷质绝缘子是否有损坏、依据GB/T 8349-2000《金属封闭母线》现场试验要求，应测量金属封闭母线每相导体对外壳（地）间的绝缘电阻。采用电压为2 500 V及以上的兆欧表，测试结果不能小于100 MΩ。

做好记录，合格后装上夹具和调圆工具，进行吊装。

母线定位调整好，焊接前用石棉布作好防护,防止焊接时飞溅物损伤导体、外壳、瓷件和金具等。焊接面或坡口处,在焊接前要用不锈钢丝刷除去表面的氧化膜,然后用酒精或其他清洗剂擦净，方可进行焊接。导体焊接完做磁粉探伤试验检查，合格后，调整外壳连接套与另一外壳对准，然后焊接外壳体。

母线垂直段安装完，在安装水平段之前，要对140 m垂直段整体做绝缘和1 min工频耐压试验。目的是为了确保垂直段安装质量。按GB/T 8349-2000 《金属封闭母线》现场试验要求，应测量金属封闭母线每相导体对外壳（地）间的绝缘电阻。采用电压为2 500 V及以上的兆欧表，测试结果不能小于50 MΩ。安装后的额定工频干耐受电压值为相-相（地）57 kV/50 Hz耐压值的75%，即42.75 kV/50 Hz（选取43 kV/50 Hz），持续时间60 s。

4 结束语

140 m母线竖井施工方案，是项目部集思广益、在厂家提供安装手册基础上，根据现场实际施工条件，不断探讨优化的结果，由于采用了合理施工方案优化，不仅降低了施工成本，更是大大提高现场施工安装进度，比原计划施工节约将近一半时间，确保了电站如期发电，对今后水电站建设施工中，类似情况母线安装，具有一定的参考和应用价值。