特高压四分裂导线施工关键技术

1、特高压特高压四分裂导线施工关键技术蔡文发，吴浩，赵建永，莫海光（浙江省送变电工程公司，杭州 310016）摘要：结合皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程浙北1000kV变电站工程，4JLHN58K-1600在国内首次采用，为了攻关1000kV构架人字柱吊装关键技术，提出了两机六点整体吊装技术，在理论分析的基础上，通过实践验证了技术方案的可行性，可为特高压工程技术人员提供参考。关键词：特高压；人字柱；吊装；构架Key Technology for Whole Hoisting of the UHV Herringbone Steel PipeCAHI Wen-fa, WU Hao, PAN

2、Guo-yue, ZHAO Jian-yong, MO Hai-guang(Zhejiang Electric Transmission and Transformation Engineering Co., Hangzhou 310016)Abstract: Combined with the 1000kV Zhebei substation of the 1000kV power transmission project from East Anhui to Shanghai, this paper introduces the 1000kV herringbone steel pipe

3、which is the firstly used in the domestic. In order to research the key technology for whole hoisting of the herringbone steel pipe, the technology of whole six-point hoisting with two machines is detailed in this paper. It is proved that it is feasible which based on the theoretical calculation and

4、 practice. It is beneficial to engineers in the related UHV fields.Key words: UHV；herringbone；hoisting；architecture0 引言浙北1000kV变电站是皖电东送的重要组成部分，有利于进一步提高浙江电网接受区外电力，满足浙江地区电力可靠供应需要。1000kV晋东南变电站的构架采用格构式钢结构，而本工程1000kV构架柱为国内首次采用大截面钢管人字柱1-6。本工程1000kV构架人字柱共16基，横梁9榀，其中1000kV出线构架单件最重钢管人字柱重约33.2吨（带爬梯约35吨），人字柱高4

5、5米，根开8米，带地线柱总高度61米，三角形钢管梁重约18.4吨（带走道23吨），最高钢横梁顶部安装高度约为48米，跨度51米；主变进线构架为43米高，带避雷针高度为85米，最重端撑柱每付重40吨（人字柱部重约30.7吨），三角形钢管梁15.4吨（带走道20吨），跨度为51米。人字柱全部采用分立式钢管人字柱结构，人字柱与基础连接方式为法兰螺栓连接，基础钢管法兰由土建施工单位预埋。人字柱钢管最大直径为780mm，含法兰的外轮廓尺寸为980mm。以Z-2人字柱为例，如图1所示，其单件重量重、高度高、跨度大。吊装过程受其结构形式、安装机械、场地因素等影响，现场安装难度大。因此，探究其中的施工关键技术

6、，对今后特高压交流工程的建设有着重要的意义。图1 1000kV GIS出线构架图Fig.1 the outlet architecture of 1000kV GIS1 吊装人字柱的技术方案1.1 施工方案的编制吊装方案1：采用300吨吊机两点和150吨吊机两点进行抬吊，待人字柱吊装至300吨吊机12米工作半径之内由300吨吊机单独吊装。300吨吊机两个吊点选择在顶部第一节法兰下方（因法兰处有加筋板，此处受力产生的变形相对小，两点吊装相对于一点吊装，吊装点受力相对较小，可减小钢管的变形），150吨吊机吊点选择在离人字柱底部约1.5米处。吊装方案2：利用钢管人字柱整体吊装法进行吊装：即采用300

7、吨汽车吊机四点和150吨吊机两点进行抬吊，待人字柱吊装至300吨吊机12米工作半径之内，由300吨吊机单独吊装，300吨吊机四个吊点为一根钢丝绳的两端绑扎在单根钢管两个吊点上，钢丝绳上方连接一个开口滑车下口，再开口滑车上口与吊钩通过短钢丝绳连接，随着人字柱吊装慢慢起升，钢丝绳受力点可通过滑车组向人字柱顶部方向移动，使人字杆受力始终保持在垂直方向，不需在起大钩同时通过变幅保持受力在垂直方向，避免偏拉斜吊，且减少了吊装过程中的人字柱产生的弯矩及冲击，减少人字柱的变形，且吊装点增多，钢管吊装点受力减小，可减少吊点处钢管的变形。人字柱采用四点吊装，四点吊装时，一般两吊点在H/2左右处，另两吊点在柱头上

8、。根据本次人字柱的高度，为减少人字柱吊装时人字杆整体变形及吊点钢管变形情况，第一个吊点选择在顶部第一节法兰下方，第二个吊点选择在顶部第二个法兰下方。根据浙北1000kV变电站构架设计方案专题报告，起吊点设在柱头，按单点起吊验算柱身最大弯曲应力为216N/mm2，满足吊装安全需求。在同一平面内同一起重力的情况下，根据人字杆吊装过程中受产生的弯矩，吊点离重心越近，产生的弯矩越小，人字杆所产生的变形越小，因此方案一与方案二中选择的吊点进行吊装产生的弯曲应力，均比设计中的单点吊装产生的弯曲应力小，能满足吊装要求。方案一中300吨吊机采用两点吊装，则吊装点受力大，产生的变形大，两点吊装的稳定性差；而方案

9、二中的吊点受力相对小，产生的变形小，稳定性好。而方案二的吊点选择方法已在500kV春晓变、苍岩变等34米高人字杆整体吊装实践中充分利用，效果很好。因此，为减少吊装时人字柱的变形、冲击及增加吊装时的稳定性，本次人字柱吊装吊点选择采用方案二进行吊点选择。1.2 工装的设计吊装方案2的要求，为了确保安装精度，防止由于外力导致根开间距变小。利用加工制作钢支撑（如图2）的方法严格控制根开，钢支撑长度为6.9米，由100钢管与-150*12扁钢钢箍焊接而成，钢支撑点距离杆底大约为2米，钢箍与人字柱接触面用橡皮隔离，防止钢箍与人字柱直接接触造成磨损。-150*12扁钢钢箍橡皮垫100钢管图2 临时加固支撑杆

10、示意图Fig.2 the diagram of temporary bar1.3 1000kV钢管人字柱吊装计算书（1）主吊车的选择和计算300吨汽车起重机以利勃海尔为例，在配重112.5吨的情况下，主臂长度51.5米，12米工作半径以内可以起吊最大重量为40.5吨（人字柱及吊具总重约36吨，吊机单独吊装时载荷约为90%），起吊高度为50米，能够满足构架柱吊装要求。150吨吊机遛尾时在配重50吨的情况下，主臂长度28.5米，18米工作半径以内可以起吊最大重量为20.2吨，能够满足构架柱吊装遛尾要求。（2）人字柱吊点验算利用钢管人字柱整体吊装法进行吊装，人字柱采用三点吊装（其中主吊机两点，辅助吊

11、机一点），三点吊装时，一般主吊机上的吊点选择在H/2左右处和柱头上。根据本次人字柱的高度以及钢管连接法兰位置，为减少人字柱吊装时人字杆整体变形及吊点钢管变形情况，第一个吊点选择在顶部第一节法兰下方（本案选在离柱顶4.8米处），第二个吊点选择在顶部第二个法兰下方（本案选在离柱顶15.5米处），而辅助吊机吊点选择在离端部2米处。A型杆柱顶刚离地面时单侧钢管受力示意图如图3所示。图3 A型杆柱顶刚离地面时单侧钢管受力示意图Fig.3 the force diagram when the bar off the groundA型杆刚起吊时受力分析：根据三角形原理，可得：=（1070/2）/1000，因

12、此可得；根据力矩原理，F11*（4543.9-480-150）+F12*（4543.9-1550-150）=20.655*（4543.9/2-150）。由于两吊点在同一根钢丝绳上，而吊钩又在两吊点中心，中间有开口滑车连接，所以F11=F12，根据上述公式，可得F11=F12=6.486T。根据受力平衡得：F11+F12+F3=G，可得F3=7.683T。则F2=F11/=6.486/=7.649T。A型杆起吊至90°时受力分析如图4所示。图4 A型杆柱顶90°时钢管受力示意图Fig.4 the force diagram when the bar in the capita

13、ls当A型杆吊装至90°时，辅助吊机已经脱离了A型杆，由主吊机单独进行起吊，可得钢丝绳受力F1=F2=F3=F4=G/4，为A型杆设计加工时角度，约为85°。则F1=F2=F3=F4=23T/4=8.784T。经过建立模型计算，三点起吊弯矩图如5所示。图5 三点起吊弯矩图Fig.5 the bending diagram of three-point lifting水平放置，两端同时离地吊起时：最大弯矩：M=328kNm，最大应力：f=74N/mm2。图6 A型杆与地面成29.8°时弯矩图Fig.6 the bending diagram when angle i

14、s 29.8°经软件高次方叠加计算，起吊时最大内力出现在人字柱为与地面成29.8°时，如图6，最大弯矩：M=571kNm，最大应力：f=126N/mm2。根据浙北1000kV变电站构架设计方案专题报告，起吊点设在柱头，按单点起吊验算柱身最大弯曲应力为216N/mm2，满足吊装安全需求。而我公司进行建立模型计算，最大弯曲应力为126N/mm2，小于设计时柱身最大弯曲应力，因此本案中的吊点选择所产生的最大应力比初步设计时考虑的两点吊装方法所产生的应力要小，三点吊装方法是可行的。（3）钢丝绳的选择本次构架柱最重为33.2吨（带爬梯约35吨），高度45米。构架柱吊装采用长25米及3

15、米各两根钢丝绳进行吊装，当主吊机单独进行吊装时，25米长钢丝绳的受力是最大的，即为8.784T；而3米长钢丝绳的受力为25米长钢丝绳的两倍，即为17.568T。取吊装安全系数为7时，则25米钢丝绳的破断拉力最小为应为：8.784×7=59.388T，25米钢丝绳的破断拉力Sb最小为：17.568×7=118.776T。而对于6×37的钢丝绳，钢丝的破断拉力总和为Sb/，取0.82。则25米长钢丝绳钢丝破断拉力总和为59.388T/0.82=72.424T，即为709.76 kN。则3米长钢丝绳钢丝破断拉力总和为118.776T/0.82=144.848T，即为14

16、19.5kN。根据起重技术与安全，可查出6×37公称抗拉强度为1700MPa的32.5钢丝绳钢丝破断拉力总和为725kN，6×37公称抗拉强度为1700MPa的47.5钢丝绳钢丝破断拉力总和为1430kN，为安全起见，本次钢丝绳选择36.5的钢丝绳作为25米长的吊装钢丝绳，47.5的钢丝绳作为3米长的吊装钢丝绳。2 钢管人字柱吊装技术方案的实施2.1 组装钢管人字柱 人字柱组装先从柱顶开始，单件吊装采用25吨吊机，使用5吨尼龙吊带进行吊装，然后依次按从顶部到底部进行组装，有横撑的位置应先安装横撑后再进行下部的杆件组装。为保证组装精度，组装后要进行测量调整。单榀人字柱排列采用

17、如图7方式进行拼装。图7 单个人字柱地面组装顺序示意图Fig.7 the assembly sequence diagram of Single bar2.2 吊装前喷漆构架组装后应进行防腐漆喷涂作业，漆由构架生产厂家提供，钢结构均采用热镀锌防腐，底部无法喷涂处应在构架吊装时，吊机将构架调离地面1米左右高度，进行防腐油漆喷涂，喷919-3涂料两层，确保与原构件镀锌色泽一致7-10。2.3 人字柱吊装1）吊装场地附近不应有其它工作面，要吊装的钢结构的地面组装、补漆工作应全部结束。构架组装过程验收结束，符合吊装条件。表面的污垢应清扫干净。2）在吊装前，在人字柱顶部下方约1米处绑扎四根（单侧钢管上各

18、两根）长度约75米的钢丝缆风绳，用以人字柱单榀吊装完毕后固定；另外在顶部绑扎2根长约90米的白棕方向绳，用以控制吊装时人字柱的方向，构架尾部绑扎两根长15米的白棕绳，方向朝150吨吊机吊装受力侧。所用缆风绳、吊装钢丝绳等绳索在与钢构架接触处均用保护垫保护锌层避免受磨损，特别注意人字柱顶部封顶板用麻布袋包裹牢固，防止起吊过程中与钢丝绳直接碰撞接触。图8 两台吊机人字柱抬吊图Fig.8 the lifting diagram with two machines3）300吨汽车吊作为主吊吊机利用开口滑车分别在单侧钢管柱上绑扎两个吊点，第一个吊点选择在顶部第一节法兰下方（本案选在离柱顶4.8米处），第

19、二个吊点选择在顶部第二个法兰下方（本案选在离柱顶15.5米处），如图8所示，而150吨汽车吊作为溜尾吊机吊点选择在离端部2米处。4）吊装时，300吨汽车吊主吊吊机和150吨汽车吊溜尾吊机均使钢丝绳受力拉紧，然后两台吊机将人字柱平稳吊起到离地面大约100mm的高度，吊机停止各项动作，检查吊绳绑扎是否合理、牢固。5）当人字柱顶部吊离地面1米左右，停止起吊动作，同时完成人字柱地面支撑部位的喷漆工作。6）喷漆工作完成后，300吨吊机再平稳缓缓上升大钩，150吨吊机通过回转及变幅将人字柱底部缓缓向300吨吊机方向移动，当整付人字柱在300吨吊机12米工作半径之内时，150吨吊机停止回转，300吨吊机继续

20、起钩，此时应视具体情况稍稍调整150吨吊机吊臂角度保证在300吨吊机后续的起升过程中不会由于人字柱拖动而导致下法兰撞到地面上。当150吨吊机开始释放受力时，拉好底部白棕绳，防止150吨吊机脱钩后产生冲击力，当300吨吊机独自承担所有的重量时，解除150吨吊机吊具。缓缓回转300吨吊机吊臂，并根据人字柱基础位置将人字柱升到一定高度，将人字柱移至到基础正上方进行就位。图9 两台吊机人字柱抬吊实物图Fig.9 the physical diagram with two machines图10 钢管人字柱就位示意图Fig.10 the diagram when the bar into place7）就位时，如图10所示，先将基础预埋法兰及人字柱法兰一个螺孔对好后放入一根尖子撬棒，待对角两个法兰螺孔对好后放入另一根尖子撬棒，继续微松吊机大钩，将两个法兰贴紧，同时将4根缆风绳拉紧，再将法兰螺栓穿入螺孔内，对角均匀紧固螺栓，待螺栓全部拧紧后，将缆风绳全部收紧固定好后才可吊机大钩及拆除吊具。整体就位全景见如11所示。图11 钢管人字柱就位全景图Fig.11 the panorama diagram when the bar into place3 结论在理论分析的基础