采用基礎預制法實現變電站一次設備更換的施工方案分析

劉東亮，王光輝，金 濤，蘇 明

(1.滄州供電公司，河北 滄州 061000；2.河北省電力公司，石家莊 050021)

近年來，隨著電力事業飛速發展，許多變電站安裝的老式一次設備，存在設備老化、性能下降的問題，其可靠性已不能滿足電網穩定性的需要。斷路器作為重要的一次設備，對于變電站的穩定運行具有重要作用。在更換斷路器的過程中尋求能夠縮短停電時間的方法，可以提高電網的穩定性與可靠性[1]。基礎預制法是指在施工現場附近按設計計算的基礎尺寸進行預制加工，待設備基礎混凝土養護完畢后，利用吊裝機具將基礎吊裝至設備位置的方法。該方法適用于斷路器基礎尺寸較小、吊裝方便，停電時間可根據工程計劃進行調整的一般生產改造工程。

1 設備概況

滄州供電公司韓村變電站5臺220 kV斷路器為早期雙斷口產品，型號為LW6-220HW，由于存在絕緣拉桿易松動脫落的缺陷，2008年狀態評價結果為異常狀態，例行試驗周期調整為1年。2009年在試驗中發現252斷路器分合閘同期試驗不合格，經解體發現斷路器動弧觸頭明顯松動。綜合經濟效益及電網安全分析，局部性檢修效益不明顯，于是將韓村變電站5臺斷路器列入2010年技改項目。

按照常規方法更換斷路器每臺需要停電22天左右，由于韓村變電站所帶負荷較重要，全年完成5臺220 kV斷路器更換工作累計停電需要100天以上，停電方式不允許。通過組織技術人員進行勘查分析，認為要縮短工期應降低基礎養護的耗時，因此，考慮采用預先制作斷路器基礎的方法，基礎在設備區外制作養護完畢后再將斷路器停運，此時只需要將舊基礎拆除，再把新基礎安裝到位，斷路器后續安裝調試工作就可順利開展。

2 施工方案分析

2.1 方案可行性

異地基礎預制的制作養護環境優于就地制作，而且不受時間限制，可以高質量的完成制作過程；基礎預制完成后有條件進行各種試驗(如荷重試驗)，確保基礎投運后的穩定可靠。異地制作沒有了以往就地制作基礎必須保證帶電設備安全距離的限制，可以方便使用各種大型工器具，人員更容易進行安排，工作效率明顯提高。

2.2 基礎受力要求

變電站內設備支架根據受力情況，一般設計為重力式基礎，以基礎自身重力抵抗設備由于風載、操作水平荷載等作用產生的傾覆力矩。基礎底面承載力滿足設備基礎底面荷載要求。

2.3 基礎吊裝強度校驗

基礎預制法與原來方法最大的區別是需要基礎的移位和吊裝，為保證吊裝強度，需要對相關數據進行科學計算。混凝土基礎自重G=150 kN (質量=密度×長度×寬度×高度)，吊裝鋼筋所承受拉力N=427.6 kN(鋼筋所承受拉力=單位截面積抗拉值×單跟鋼筋截面積×鋼筋根數)，N>1.1 G，吊裝鋼筋選用φ18 mm鋼筋可滿足受力要求。鋼筋在混凝土中的錨固長度la=0.42 m(鋼筋在混凝土中的錨固長度=鋼筋的抗拉設計強度×鋼筋的公稱直徑/混凝土的抗拉設計強度)。

2.4 材料的選擇

為保證工程所用混凝土強度滿足要求，每臺斷路器基礎預制所用混凝土(C30)及墊層所用混凝土(C15)必須制作試塊進行強度試驗，滿足要求方可開始施工。

3 施工過程與工藝要點

3.1 基礎預制與養護

每臺斷路器3個基礎的預制共分為3個環節，每個環節工期1天左右，基礎預制工期為3天左右，養護期不低于15天。

a. 組裝基礎金屬框架。主框架采用4對2×φ18 mm×1 200 mm的螺紋鋼(吊點)，四周焊接φ12 mm的螺紋鋼，由底部向上每15 cm一層，共6層；對角采用2×φ12 mm的螺紋鋼加固連接，由底部向上每15 cm一層，基礎底角螺栓采用2層50 mm×5 mm的角鐵固定在主框架上，二次電纜管采用φ150 mm的彎管并按圖紙設計固定在主框架上。

b. 灰池制作。選擇基礎預制地點，搭建灰池，灰池搭建好后要在灰池底部做好水平處理，確保基礎底面的平整。另外，在平整底面上鋪一層油氈，避免基礎底面與底面的粘連。

c. 水泥澆鑄。基礎混凝土為C30，澆鑄過程中采用振動棒，保證混凝土均勻分布，不留空隙。基礎澆鑄完成后進入養護期。

3.2 灰土夯實與混凝土墊層制作養護

新基礎地基開挖完畢后，需要對地基進行夯實處理，采用3∶7的灰土攪拌均勻后夯實，厚度為20 cm。墊層采用C15的混凝土，厚度為10 cm，制作墊層過程中通過水平儀測試，保證墊層上下面的平整。墊層制作完畢后養護期3天。

3.3 基礎吊裝工藝

基礎就位前，清理基礎底面雜物，將基礎底面四周的突出部分清除，在基礎墊層上表面均勻鋪上厚度為1 cm的細沙，避免基礎底面與墊層的硬接觸，同時采用水平儀進行測試調整，保證底面的平整。就位過程中采用兩線十字交叉定位法進行定位，即基礎中心線和底角邊線對應法，保證基礎中心線對齊，3個基礎的6個底角螺栓成直線布置。

3.4 回填夯實

基礎就位后，四周采用混凝土進行澆鑄加固，而且不得留有施工縫。

3.5 施工難點及處理方法

a. 基礎底角螺栓位置固定。為了防止在澆鑄過程中，底角螺栓位置被擠偏，在搭建框架機構時，采用2層50 mm×5 mm的角鐵上下固定底角螺栓，按照圖紙要求尺寸，提前在角鐵上進行定位打孔，底角螺栓從上下兩側角鐵的定位孔中穿入并焊接牢固，經重新測量底角尺寸，并符合圖紙要求后再進行澆鑄。

b. 基礎就位。由于基礎為預制，基礎底面或地基表面出現不平將導致基礎傾斜。為了確保基礎就位后符合現場及圖紙要求，在墊層制作期間，采取水平儀測試法首先保證墊層上表面的平整度；基礎就位前，在墊層上鋪一層1 cm的細砂保證基礎就位時的緩沖；基礎就位過程中，控制好基礎的吊裝點和吊裝速度，在基礎和地面上提前畫好中心對應線，定好基礎底角螺栓位置線；即將就位時，應設專人負責觀察兩線是否對齊。

4 結束語

該施工方案采用預先制作斷路器基礎的方法，常規方法水泥基礎養護期為15天，利用預制基礎法混凝土墊層養護只需要3天，可節省停電時間12天，大大縮短停電時間，同時可提高基礎養護強度。在施工過程中對可能出現的問題均制定了切實可行的解決方案， 確保了施工質量。

參考文獻：

[1] 秦衛東，郭 銳，蘇長寶.變電站斷路器更換方法的優化[J].能源技術經濟，2011，23(10)：34-36，41.