戶外雙柱樁式斷路器基礎再利用方法的研究及應用

蔡智勇

摘 要：我們根據原設計施工圖紙、舊雙柱樁式斷路器基礎研究分析出舊基礎再利用的方法；然后我們對舊基礎再利用方法的改造后基礎進行了各項力學詳細計算分析，計算分析結果證明改造后的基礎滿足設計及廠家的力學要求；最后在35kV德回站的35kV斷路器更換工程中應用了戶外雙柱樁式斷路器基礎再利用方法，整個工程施工工期只用了7天，比原來預計的23天縮短了70%，減少了用戶因施工停電而造成的損失，保證了電網安全穩定運行。

關鍵詞：斷路器基礎；再利用方法；研究應用

中圖分類號：TM561 文獻標志碼：A 文章編號：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

在我們變電站進行設備升級改造時，無可避免需要對設備進行停電改造，當對一次設備進行更換需要對設備的混泥土基礎拆舊重建時，重建新基礎需要相當長的一個凝固期，嚴重影響了供電可靠性。2017年德慶電網35kV德回站35kV斷路器改造工程就遇到了這種困境，為解決這一技術難題，我們進行了詳細的研究分析。

2017年35kV德回站的35kV斷路器因設備殘舊、故障缺陷頻發需要進行更換，由于新斷路器的基礎尺寸比原來的斷路器混凝土基礎（戶外雙柱樁式）要大，不能直接使用原基礎，根據設計單位出的施工圖紙和廠家的安裝要求，需要將舊斷路器基礎拆除后重建新的斷路器基礎，預計工期最快需要23天，由于35kV德回站屬于“單變”的變電站，更換開關時會導致35kV電壓等級全停，10kV電壓等級只能靠外線路倒供，過長的施工工期無疑在增加著電網運行的風險，嚴重影響著我們的供電可靠性。為解決這一難題，我們先對以往斷路器更換工程的施工工期進行了調查，發現近年的35kV斷路器更換工程：110kV悅城站的35kV悅城水泥廠線斷路器更換工程、110kV中垌站的35kV中馬線及35kV中回線斷路器更換工程的施工工期都是比較長。

以往的工程施工工期調查顯示，更換斷路器需重建基礎時，施工工期最快需要23天。

為極大地縮短施工工期，我們準備好設計單位出的施工圖紙及斷路器廠家的資料到現場進行勘查及詳細研究分析。新斷路器的廠家配有專用的安裝支架（分上、下兩節），安裝基礎尺寸比原來的斷路器混凝土基礎（戶外雙柱樁式）要大，不能直接使用原基礎，因此設計單位根據廠家的安裝要求出了施工圖紙，需要將舊斷路器基礎拆除后重建新的斷路器基礎。我們進一步分析：舊斷路器的重量為1300kg，新斷路器的重量是1000kg，在這種新斷路器比舊斷路器重量要輕的情況下，如果將舊基礎（雙混凝土柱子）進行改造后代替新斷路器的安裝支架下節及基礎，然后在改造后的基礎上安裝斷路器上節支架及斷路器，就能免去斷路器基礎重新澆筑所需的時間，從而極大限度地縮短了停電施工工期。

我們根據所提出的舊基礎改造再利用想法研究出施工方案如下：

（1）將原基礎的砼桿于距離地面1m處截斷后，于砼桿的中心孔位回填20cm的沙子。然后于砼桿的中心孔位放置錨板和直錨根組合的預埋件后，回填標號為C30的混凝土，增強砼桿基礎的強度。再在砼桿頂部焊接熱鍍鋅鋼板作為頂部封板。

（2）兩砼桿之間架設槽鋼作為開關機構的受力橫擔，

于槽鋼底部加裝斜撐，增加支撐力。

最后我們對舊基礎再利用方法的改造后基礎進行了各項力學詳細計算分析：

（1）本工程基礎形式為戶外雙柱樁式基礎，原斷路器重量為1300kg，更換新斷路器重量為1000kg，承載力滿足使用要求。

（2）預埋錨板計算：

預埋件計算：柱頭板預埋

法向拉力設計值N=12kN 彎矩設計值M=3kN·m

剪力設計值V=5kN 受力直錨筋的層數n=2層

每層直錨筋的根數、直徑為：2Φ12

直錨筋的間距 b1=120mm

沿剪力方向最外層錨筋中心線之間的距離z=120mm

錨板厚度t=10mm 錨板寬度B=186mm

錨板長度H=200mm 混凝土強度等級：C30

fc=14.33N/mm

錨筋的抗拉強度設計值 fy=300N/mm

a. 錨筋的總截面面積As驗算：

當有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時，應按混凝土規范式10.9.1-2及式10.9.1-2計算，兩個公式計算，并取其中的較大值：

錨筋的受剪承載力系數αv計算：

αv=（4.0-0.08d）×（fc/fy）0.5

=（4.0-0.08×12）×（14.33/300）0.5

=0.66

錨板的彎曲變形折減系數αb計算：

αb=0.6+0.25t/d

=0.6+0.25×10/12

=0.81

當錨筋層數n=2時，錨筋層數影響系數αr=1

錨筋的總截面面積As=2×2×π×（12/2）2=452mm

由上述計算可以判斷：錨根的規格的選用符合規范

b. 錨筋間距和錨筋至構件邊緣的距離

按混凝土規范第10.9.6條，對受剪預埋件，其錨筋的間距b、b1不應大于300mm，且b1不應小于6d和70mm；錨筋至構件邊緣的距離c1，不應小于6d和70mm，b、c不應小于3d和45mm。即：b、b1≤300mm，b、c≥45mm，b1、c1≥72mm。

由上述可知錨筋間距和錨筋至構件邊緣的距離符合規程規定

c. 錨板的構造的驗算

錨板的厚度宜大于錨筋直徑的0.6倍。受拉和受彎預埋件的錨板厚度尚宜大于b/8。

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

錨筋中心至錨板邊緣的距離t1>Max{2d，20}=24mm

錨板最小寬度Bmin=1×50+2×24=98mm≤B=186mm，滿足要求。

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

可見錨板的厚度符合選用要求。

由上述的計算分析結果證明改造后的基礎滿足設計及廠家的力學要求。

經過以上的研究分析，我們在35kV德回站35kV斷路器更換工程中成功應用了戶外雙柱樁式斷路器基礎再利用方法，整個工程施工工期只用了7天，比原來預計的23天縮短了70%，減少了用戶因施工停電而造成的損失，保證了電網安全穩定運行。

結束語

在電網的斷路器改造工程中，當新、舊斷路器基礎尺寸不統一而不能直接使用原基礎時，通常根據設計單位出的施工圖紙和廠家的安裝要求，都是需要將舊斷路器基礎拆除后重建新的斷路器基礎，而重建新基礎則需要相當長的基礎凝固期，導致施工工期、設備停電時間長，嚴重影響了供電可靠性。我們在德慶電網35kV德回站的35kV斷路更換工程中，創新并成功應用了戶外雙柱樁式斷路器基礎再利用方法，縮減施工工期70%，徹底解決了斷路器更換工程中因新、舊斷路器基礎尺寸不統一需重建新基礎的問題，具有顯著的實用性和推廣性。

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