全地形快装承重检修平台研制与应用

向天航，杨大新，谢红波，刘 俊

(1. 中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443002； 2. 长江生态环保集团有限公司，湖北 武汉 430000))

某大型水电站厂房顶共有4组500 kV避雷器，于1997年至2004年间安装投运。设备运行至今，避雷器底部的连接螺栓普遍锈蚀严重，其中有4相避雷器底座因常年积水，导致底座绝缘呈逐年下降趋势，对设备的安全运行造成严重威胁。为彻底消除隐患，需更换为新式纯瓷绝缘底座。按照检修作业流程，作业时需逐节拆下避雷器，若按照传统检修作业方法将遇到的问题如下：

1)常规检修时需要作业人员攀爬作业，存在高空坠落和感应电触电安全风险；

2)常规检修一般需要搭建临时脚手架。搭建大平台则施工量大，搭建小平台稳定性较差，不能起吊重物[1]；

3)无法开展拆装避雷器的相关检修作业。因厂房顶承重限制、起重设备无法作业、传统扒杆施工作业安全风险较大、临时脚手架不能起吊重物，无法进行避雷器拆装与更换、避雷器螺栓与底座更换等相关检修作业[2]。

采用搭建脚手架方式进行拆装或检修不仅安全风险较大且进度缓慢，若采用传统扒杆吊装方式进行施工，因作业面频繁更换，将对停电时间、施工安全带来巨大挑战。为满足电站厂房顶受力要求，又能保证高空作业安全，需设计一套适合厂房顶作业的专用工装。

1 全地形快装承重检修平台设计

1.1 专用工装设计

1)专用工装应满足厂房顶承重要求。厂房顶每节避雷器重量约600 kg，避雷器安装离地高度约10 m，厂房顶的倾角约6°，其单位面积受力仅为150 kg/m2。每个柱脚带高度可调圆盘并辅之以尺寸为0.3 m×0.3 m倾角为6°契形垫块保证平台最大载重不超过厂房顶承重允许值。平台在起吊600 kg+475 kg的情况下，假设每个柱脚受力均匀，则每个柱脚受力约为120 kg，满足厂房顶承重允许值。

2)满足平台固有安全性应符合要求。检修平台铝合金过渡板及承重作业平台不仅将卡销和锁扣进行了固定，且板面均作了防滑处理。每一层作业台面均设置了安全防护栏杆，防止工作人员的脚踏空。安全护栏满足国标GB 4053.3《固定式钢梯及平台安全要求》，所有部件的连接均通过快速接头连接，并有自锁装置，工作中所有部件不能自行松动、脱落[3]。

3)满足电气安全。为该快装承重检修平台配置了2个可靠电气接地点，防止临近带电高压设备作业产生感应电伤人。

1.2 设计内容

厂房顶避雷器相关作业及支柱绝缘子更换作业高度达10 m，属于高空作业，既需满足检修平台具备起吊重物能力的要求，又要保证最高处作业时平台稳定。具体的设计参数如下：

1)各组件间通过弹簧插销、扣件固定。

2)在平台底部0.5、3.5、6、8.5、10.5、11 m等处安装平拉杆。在平台两侧单数横档上安装斜拉杆，单侧形状如倾斜的“<”或“>”，双侧的形状如“X”。

3)采用长达5 m特大斜支撑对平台外侧的柱脚进行支撑，每根支撑杆用长、中、短三根连接杆对其进行固定及支撑，支撑杆之间采用连接杆加强稳定性。

4)在钢支柱与平台间采用上、下两组(每组4根)抱杆以“井”字形方式加强平台的稳定性。

整套平台可分拆成两套可独立使用的检修平台，可对隔离刀闸、地刀、支柱绝缘子、避雷器、CVT等设备进行常规维护、检修等工作。单独使用检修平台一部分便可以完成构架防腐、刀闸动触头或者静触头的检修作业，即单独检修动触头时，静触头侧的检修平台可以不用搭设，反之亦然。快装平台采用镁铝合金制造的快装组件，检修平台组装、拆卸均无需其他辅助工具，实现拆装高效、搬运轻便。检修平台设计侧视图及后视图如图1所示。

图1 检修平台侧、后视图

1.3 平台实验验证

1)作业平台板材承重测定[4-5]。为检验检修平台的起吊用承重平台板材，对板材进行承重实验，实验结果表明：平台板材在承重815 kg，保持5 min时，最大弹性变形量13 mm(标准为<30 mm)，残余变形量为0(标准为<6 mm)。

2)整个检修平台承重测定。为了测定地面对平台柱脚的承重情况，设计试验分别就空载外侧单柱脚对地40 kg、双柱脚对地60 kg等负重下平台柱脚受力情况进行测定。结果显示，满负荷净载外侧单柱脚对地139 kg、中间双柱脚对地145 kg(见表1)。均小于150 kg/m2，均满足厂房顶承重要求[6]。

表1 全地形快装载重检修平台柱脚对地受力

工作的实物图、厂房顶脚手架施工与检修平台的搭建施工图如图2、图3所示。

图2 单柱脚满负荷净载

图3 厂房顶脚手架施工与检修平台搭建施工

2 改进效果

以葛洲坝大江电站第一扩大单元和第三扩大单元设备检修及避雷器螺栓更换、支柱绝缘子更换作业为例。常规施工平台与全地形检修平台的施工情况的对比分析如表2所示。

表2 常规施工平台与全地形检修平台施工对比

采用全地形快装承重检修平台进行检修作业，大大缩短了工期，其间接经济效益计算示例如下：

以电厂大江第一扩大单元和第三扩大单元检修对比，使用该检修平台可缩短检修工期14 d。一个扩大单元为四台150 MW机组，按照电费0.2元/kWh计算，增加经济收益达150 000×4×24×14×0.2=4 032万元。

3 结 语

该成果从根本上解决了类似厂房顶特殊地形条件下作业存在的风险，其创新点如下：

1)充分保障了作业安全。既满足了厂房顶严苛的承重要求，平台固有安全性与稳定性又为施工安全提供了有力保障。

2)极大减少了工期。较搭建脚手架进行施工，使用全地形快装承重检修平台作业工期将缩至其1/3～1/2。

3)该平台不仅能运用于厂房顶，还可运用于其他类似厂房顶作业条件区域，通用性强，用途广泛。

4)获得较大的经济效益。使用该检修平台进行厂房顶检修施工大大降低了弃水的风险、提高机组可投运时间，以葛洲坝电厂大江第一扩大单元为例，4台机组可提前14 d投运，增加经济收益达4 032万元。