GIL管線專用吊車在500 kV變電站改造工程中的應用

紀 明，錢澤倫，李 洋

(國網上海市電力公司檢修公司，上海 200063)

1 工程概況

某500 kV變電站的站址位于上海市嘉定區[1]，安裝有4臺750 MVA主變壓器；500 kV出線8回，3/2接線間隔6串，500 kV配電裝置位于變電站西側，南、北向出線；220 kV出線18回，采用雙母線雙分段接線，220 kV配電裝置(戶內GIS)布置在站區南側向南出線；500 kV主變和35 kV無功補償裝置在500 kV東側、220 kV北側；主控通信樓布置在站區北側，從北側進站。

本期改造工程新建4臺1 200 MVA自耦變壓器，替換變電站現有5，4，3，6號750 MVA主變。新建變電站500 kV屋內GIS配電裝置，利用新征地塊建設500 kV戶內GIS配電裝置，形成7個完整串，4臺主變全部進串。拆除現有變電站500 kV敞開式配電裝置。本期建設10回500 kV出線[1-2]。

受場地限制，500 kV主變 GIL管線布置在主變及66 kV GIS室屋頂。屋面通道兩側共有4回12相，每側雙層上下布置。屋面通道不僅空間狹小，并且存在1.73°的傾斜坡度，由于屋頂上方存在220 kV帶電引線，正常吊裝需要的空間不滿足帶電安全距離的要求，因此GIL管線無法使用傳統的吊車進行安裝。針對該問題，同時考慮到未來投運后GIL管線的應急搶修，急需安全有效的管線吊運工裝以及運檢方法[1-2]，因此提出將專用吊車應用于GIL管線的吊裝及運檢的方案。

2 雙層GIL通管吊裝小車

2.1 功能要求

屋頂GIL管線布置俯視圖如圖1所示。屋頂GIL管線布置主視圖如圖2所示。考慮到與上方帶電導線的安全距離，小車總高度不能超過5.5 m。屋頂通道凈空尺寸4 m，GIL管線外徑512 mm，法蘭外徑660 mm，最大載重(18 m帶伸縮節鋼管)1.8 t，要求小車吊重2 t(整機安全系數為吊重的1.2倍)，因此小車需要結構穩定，滿足設計強度要求。考慮到屋頂坡度，設計時支腿應能調節高度以適應坡度。小車能實現水平方向移動，速度可調，吊裝時工裝位置能夠固定牢靠，底座方向輪能夠可靠剎車，吊鉤實現上下、水平方向移動。由于圖1中畫圈處有通管攔截，小車無法直接駛入該區域，因此小車需具備拆卸拼裝功能。

圖1 屋頂GIL管線布置俯視圖

圖2 屋頂GIL管線布置主視圖

2.2 工裝組成部分

根據功能要求，為滿足工裝整體穩定性，底座需具備一定重量，并且上部結構需用最少的材料來保證吊裝的強度。如若上部結構過重，很容易造成工裝在吊裝過程中產生整體傾覆，從而造成事故。經過方案討論并計算驗證，在底座重量一定的情況下，上部采用 “匚”形結構可以同時滿足穩定性及承載力要求，小車各項性能如圖3所示。整體構架如圖3(a)所示。小車可實現支腳伸縮、頂升、葫蘆平移、升降，以及V型架平移等動作，各個動作實現的功能如下。

(1)平車行走。由于工裝需移動至通管相應的位置進行吊裝，因此底座下部需設置車輪。由于整體工裝過重，很難通過人力精確調節位置，因此采用電驅動裝置可滿足精確調節的要求，電池可設置在底座上部或內部。同時考慮車輛的轉彎功能，需分別設置驅動輪和被動輪。如圖3(b)所示，每臺車有2個電驅動輪，2個無動力被動輪。采用直流電驅動輪，通過電瓶供電，內部自帶減速機，與輸送方向平行固定布置，停止時電機剎車打開，實現制動。整機的運行采用無級調速，整體速度小于10 m/min，可保持運行平穩。被動輪可萬向旋轉，車體行走時，被動輪成自由狀態，當車體行走方向有所偏差時，可通過微轉向加力手柄，使得被動輪產生一個小偏角，以糾正車體行走方向。

(2)機構回轉。由于本次12根通管分別設置在屋頂的左右兩側，如若僅依靠下部車輪進行工裝位置的調節顯得過于繁瑣。例如，吊裝后從左側通管的位置移動至右側準備吊裝時，需要多次調節底部被動輪的方向，才能達到指定位置，費時費力。如若上部結構可以旋轉相應角度，再移動到指定位置，可以大大縮短調節位置的時間。因此，上下結構通過中心回轉支撐進行連接，即上部起吊機構可以在臺車上進行180°回轉，以改變起吊機構的使用方向。如圖3(c)所示，機構回轉采用的是回轉齒輪盤。根據實際需求，整體旋轉的使用并不是很頻繁，可以人工手動旋轉，調整至所需使用位置后，將上下兩部分用螺栓緊固即可完成。

(3)支腳。在工裝移動到指定位置時，僅依靠剎車還是會存在安全隱患，為了保證下部支撐的穩定，需另設可靠支撐來滿足要求。由于工裝重量較大，為保證支腳能夠在就位后穩定提升，考慮了機械提升和油壓提升兩種方式，由于機械提升過于依賴材料的強度，從而無法保證安全性，最終選用了油泵加壓的提升方式。如圖3(e)所示，車體坡度下沿方向前后均設置液壓伸縮支腳，頂部設置2個液壓油缸頂起支點，支點下部配萬向支撐塊。車體坡度上沿方向設置2個油缸頂起支點，支點下部配橫向滾輪。伸縮臂與4個支點組合動作即可完成車體的橫向移動，步驟如下。

1)支點先頂起，然后伸縮臂伸展，即可完成車體向上坡方向橫移。

二丫伸手拉住我，凹陷的眼睛也看著我，不像是說胡話，“是真的，細嬸兒……我在東洋人那兒好像看見狼剩兒哥了。”

2)伸縮支撐臂先伸出，然后支點頂起，伸縮臂收縮，即可完成車體向下坡方向橫移。

由于支撐臂伸縮距離的限制，支撐臂每次橫移距離為支撐臂的伸縮距離，多次順序循環動作則可以完成更遠距離的橫移。支點頂起后，支撐臂通過油缸鎖定，即可起到穩定車體的功能，此時可進行起吊。

(4)吊裝選擇。吊裝采用傳統單層廠房中的電動葫蘆即可滿足要求，移動軌道布置在 “匚”形結構橫梁上。電動葫蘆型號：JPKK10N-2F；葫蘆功率：2.3 kW；起升速度(快慢雙速)：4/1 m/min；運行速度7 m/min。葫蘆電源輸入：3 P/380 V/50 Hz。快慢雙速便于整體吊裝及對位時的精準定位。

(5)移動支架。吊裝一根通管需要2輛工裝小車同時就位，管道需先安放在移動支架上再進行安裝。經過縝密分析，移動支架可采用半圓形和V型兩種方案。半圓型方案的優點是通管受力均勻，缺點是穩定性太差，通管會在其上滾動；V型方案的優點是放置通管后整體穩定，缺點為放置后通管主要靠與支架接觸的2個點進行受力，通管局部應力較大。由于穩定性問題無法在半圓形支架上得到解決，最終選擇V型支架。為了降低通管接觸后的表面應力，在V型支架上布置2根包膠輥。如圖3(d)所示，V型支架安裝于下部導軌上，可沿著導軌左右移動(電機驅動)，采用齒輪齒條進行傳動，當車體停止在管道下方時，V型支架可以根據管道位置進行左右調整。考慮最外側的管道檢修，V型支架(中心)可懸出車體400 mm左右。如圖3(f)所示，支架由2支包膠輥按V型布置而成，可實現運行管道在支架上前后移動。V型支架可以控制2臺吊機運行過程中出現的前后位置偏差，從而避免管道損傷。

小車將管道從放置平臺上起吊，然后運送至對接點，利用旋臂上的電動葫蘆將管道平穩地吊運到對接點，進行管道對接。具體操作步驟如下。

(1)利用常規吊車將GIL管線先放到屋頂，放置時需要安放臨時支架，支架距離地面高度高于基礎臺階。

(2)管道吊裝及運送如圖4所示。2臺管線吊裝車根據要安裝管線的位置，停在最近管線上料點(2臺小車的距離根據管線的長度由人工開動各自臺車調整)，支腳升出并支起，使用葫蘆將物料按圖4(a)箭頭方向吊入停止于中間位置的V型支架即可。

圖4 管道吊裝及運送

(3)通過支撐臂組合動作，將臺車移入輸送中心，然后啟動臺車移至安裝位置。

2.3 通管就位

GIL管線排布為上下兩層，每層三根并排，分左右兩側(見圖5)。小車可行駛在中間通道位置，通過上部的旋轉變位完成左(見圖6)或右(見圖7)空間的安裝轉換。由于支架的安裝是從下往上安裝，因此管道的大致安裝順序也應該為先下后上。根據先下后上的原則，可以按照圖6和圖7中的管線序號為管線及支架排布結構的順序安裝。

圖5 雙層管線安裝

圖6 吊裝左側管線

圖7 吊裝右側管線

以圖6為例，具體吊裝步驟如下。

(1)GIL管線安裝前，支架先行安裝就位。吊運小車將GIL管線運送到安裝位置，將管線盡量移位到支架邊緣，使用行車起吊管線，管線在吊起狀態下進行底座移位。

(2)最外側下層管道(1號管道)安裝過程示意圖如圖8所示。臺車需要到相應位置下方，然后使用葫蘆將物料按圖示箭頭方向由V型支架吊入安裝位置

圖8 1號管線就位

(3)2號和3號管道應用與1號管線吊裝相同的方法，4號、5號、6號管線待支架安裝完成后，采取相同方法安裝。

2.4 通管拆除

通管拆除同樣分為上層管線拆除(見圖9)和下層管線拆除(見圖10)。

圖9 上層管線拆除

圖10 下層邊相管線拆除

(1)上層管線檢修時，吊裝小車可以移動到相應位置，將上層管線用葫蘆吊住，拆除對應抱箍。拆除后，用汽車吊直接將管線調離屋頂進行檢修即可。

(2)由于空間的原因，下層管線拆除時，無法和上層管線一樣直接拆除，必須拆除相應的支架后才能進行。在拆除下層邊相的相關支架時，需保證通管不能滑落，同時剩下的管線不至于因為失去平衡而傾覆。因此，地腳螺栓的抗拔性能需進行嚴密的計算。在保證地腳螺栓的抗拔性后，可先用2臺工裝V型支架先行托住通管，再拆除支架。下層邊相管線檢修時，先用葫蘆吊住GIL管線，然后拆除對應抱箍及支撐架，使用臨時支撐工裝支撐上部橫梁。將GIL管線用葫蘆吊起，放入下部V型支架上進行檢修。

下層中相通管的拆除復雜程度遠高于下層邊相。按照下層邊相的方法，下層中相需拆除中相和邊相2根托撐才能拖出來進行檢修，此時只要另外一側邊相的一列托撐。該列托撐在承受所有桿件的豎向荷載之外，還要承擔該豎向荷載產生的傾覆彎矩，危險性不言而喻。但如果在通管拆除后，移動至下部右側的空檔，再將中部的托撐安裝上去，就可以避免這一問題。重復以上步驟，即可將通管移出檢修，詳細步驟如下。

下層中相管線檢修時，需先用葫蘆將下層中相管線吊住，然后將下層中相抱箍及支架拆除。繼續用吊鉤將下層中相管線下放至下部V型支架，小車向右移動使V型支架移動至下層中相與下層最內側邊相之間。再將拆下的下層中相支架重新安裝回原位置，然后用葫蘆將下層邊相管線吊住，拆除下層最內側邊相的抱箍及支架，并用臨時支撐工裝支撐上部橫梁。利用小車V型支架繼續向右移動至空閑位置，可進行檢修。下層中相管線拆除如圖11所示。

圖11 下層中相管線拆除

2.5 注意事項

(1)考慮操控方便，葫蘆動作、平車運行采用遙控控制。支撐臂動作、V型支架平移通過本體上按鈕控制。吊臂方向旋轉變位、輸送微動轉向手動完成。

(2)2輛臺車分別控制，臺車行走時一人操作2個遙控器，位置偏差通過人為觀察進行調整。

(3)安裝過程中需2人進行操作，所有按鈕為點動控制，方便對位置偏差的調整。

(4)吊裝車在運輸過程中由自身電池供電，在到達吊裝點后必須通380 V電源進行操作施工。

(5)在使用過程中如出現操作故障或失靈的情況，在設備控制面板上有緊急停止按鈕，進行緊急斷電制動。運行小車、起升葫蘆都帶有自動剎車功能。