全地形快裝承重檢修平臺研制與應用

向天航，楊大新，謝紅波，劉 俊

(1. 中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443002； 2. 長江生態環保集團有限公司，湖北 武漢 430000))

某大型水電站廠房頂共有4組500 kV避雷器，于1997年至2004年間安裝投運。設備運行至今，避雷器底部的連接螺栓普遍銹蝕嚴重，其中有4相避雷器底座因常年積水，導致底座絕緣呈逐年下降趨勢，對設備的安全運行造成嚴重威脅。為徹底消除隱患，需更換為新式純瓷絕緣底座。按照檢修作業流程，作業時需逐節拆下避雷器，若按照傳統檢修作業方法將遇到的問題如下：

1)常規檢修時需要作業人員攀爬作業，存在高空墜落和感應電觸電安全風險；

2)常規檢修一般需要搭建臨時腳手架。搭建大平臺則施工量大，搭建小平臺穩定性較差，不能起吊重物[1]；

3)無法開展拆裝避雷器的相關檢修作業。因廠房頂承重限制、起重設備無法作業、傳統扒桿施工作業安全風險較大、臨時腳手架不能起吊重物，無法進行避雷器拆裝與更換、避雷器螺栓與底座更換等相關檢修作業[2]。

采用搭建腳手架方式進行拆裝或檢修不僅安全風險較大且進度緩慢，若采用傳統扒桿吊裝方式進行施工，因作業面頻繁更換，將對停電時間、施工安全帶來巨大挑戰。為滿足電站廠房頂受力要求，又能保證高空作業安全，需設計一套適合廠房頂作業的專用工裝。

1 全地形快裝承重檢修平臺設計

1.1 專用工裝設計

1)專用工裝應滿足廠房頂承重要求。廠房頂每節避雷器重量約600 kg，避雷器安裝離地高度約10 m，廠房頂的傾角約6°，其單位面積受力僅為150 kg/m2。每個柱腳帶高度可調圓盤并輔之以尺寸為0.3 m×0.3 m傾角為6°契形墊塊保證平臺最大載重不超過廠房頂承重允許值。平臺在起吊600 kg+475 kg的情況下，假設每個柱腳受力均勻，則每個柱腳受力約為120 kg，滿足廠房頂承重允許值。

2)滿足平臺固有安全性應符合要求。檢修平臺鋁合金過渡板及承重作業平臺不僅將卡銷和鎖扣進行了固定，且板面均作了防滑處理。每一層作業臺面均設置了安全防護欄桿，防止工作人員的腳踏空。安全護欄滿足國標GB 4053.3《固定式鋼梯及平臺安全要求》，所有部件的連接均通過快速接頭連接，并有自鎖裝置，工作中所有部件不能自行松動、脫落[3]。

3)滿足電氣安全。為該快裝承重檢修平臺配置了2個可靠電氣接地點，防止臨近帶電高壓設備作業產生感應電傷人。

1.2 設計內容

廠房頂避雷器相關作業及支柱絕緣子更換作業高度達10 m，屬于高空作業，既需滿足檢修平臺具備起吊重物能力的要求，又要保證最高處作業時平臺穩定。具體的設計參數如下：

1)各組件間通過彈簧插銷、扣件固定。

2)在平臺底部0.5、3.5、6、8.5、10.5、11 m等處安裝平拉桿。在平臺兩側單數橫檔上安裝斜拉桿，單側形狀如傾斜的“<”或“>”，雙側的形狀如“X”。

3)采用長達5 m特大斜支撐對平臺外側的柱腳進行支撐，每根支撐桿用長、中、短三根連接桿對其進行固定及支撐，支撐桿之間采用連接桿加強穩定性。

4)在鋼支柱與平臺間采用上、下兩組(每組4根)抱桿以“井”字形方式加強平臺的穩定性。

整套平臺可分拆成兩套可獨立使用的檢修平臺，可對隔離刀閘、地刀、支柱絕緣子、避雷器、CVT等設備進行常規維護、檢修等工作。單獨使用檢修平臺一部分便可以完成構架防腐、刀閘動觸頭或者靜觸頭的檢修作業，即單獨檢修動觸頭時，靜觸頭側的檢修平臺可以不用搭設，反之亦然。快裝平臺采用鎂鋁合金制造的快裝組件，檢修平臺組裝、拆卸均無需其他輔助工具，實現拆裝高效、搬運輕便。檢修平臺設計側視圖及后視圖如圖1所示。

圖1 檢修平臺側、后視圖

1.3 平臺實驗驗證

1)作業平臺板材承重測定[4-5]。為檢驗檢修平臺的起吊用承重平臺板材，對板材進行承重實驗，實驗結果表明：平臺板材在承重815 kg，保持5 min時，最大彈性變形量13 mm(標準為<30 mm)，殘余變形量為0(標準為<6 mm)。

2)整個檢修平臺承重測定。為了測定地面對平臺柱腳的承重情況，設計試驗分別就空載外側單柱腳對地40 kg、雙柱腳對地60 kg等負重下平臺柱腳受力情況進行測定。結果顯示，滿負荷凈載外側單柱腳對地139 kg、中間雙柱腳對地145 kg(見表1)。均小于150 kg/m2，均滿足廠房頂承重要求[6]。

表1 全地形快裝載重檢修平臺柱腳對地受力

工作的實物圖、廠房頂腳手架施工與檢修平臺的搭建施工圖如圖2、圖3所示。

圖2 單柱腳滿負荷凈載

圖3 廠房頂腳手架施工與檢修平臺搭建施工

2 改進效果

以葛洲壩大江電站第一擴大單元和第三擴大單元設備檢修及避雷器螺栓更換、支柱絕緣子更換作業為例。常規施工平臺與全地形檢修平臺的施工情況的對比分析如表2所示。

表2 常規施工平臺與全地形檢修平臺施工對比

采用全地形快裝承重檢修平臺進行檢修作業，大大縮短了工期，其間接經濟效益計算示例如下：

以電廠大江第一擴大單元和第三擴大單元檢修對比，使用該檢修平臺可縮短檢修工期14 d。一個擴大單元為四臺150 MW機組，按照電費0.2元/kWh計算，增加經濟收益達150 000×4×24×14×0.2=4 032萬元。

3 結 語

該成果從根本上解決了類似廠房頂特殊地形條件下作業存在的風險，其創新點如下：

1)充分保障了作業安全。既滿足了廠房頂嚴苛的承重要求，平臺固有安全性與穩定性又為施工安全提供了有力保障。

2)極大減少了工期。較搭建腳手架進行施工，使用全地形快裝承重檢修平臺作業工期將縮至其1/3～1/2。

3)該平臺不僅能運用于廠房頂，還可運用于其他類似廠房頂作業條件區域，通用性強，用途廣泛。

4)獲得較大的經濟效益。使用該檢修平臺進行廠房頂檢修施工大大降低了棄水的風險、提高機組可投運時間，以葛洲壩電廠大江第一擴大單元為例，4臺機組可提前14 d投運，增加經濟收益達4 032萬元。