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在邻近750kV带电线路附近组立钢管铁塔施工技术

在邻近750kV带电线路附近组立钢管铁塔施工技术

李志宏

(国网甘肃电力经济技术研究院建设管理中心)

摘要:750kV兰州东至天水至宝鸡输变电工程是国内第一条750kV采用钢管铁塔架设的同塔双回路输电线路,从750kV兰州东变电站出线,G1终端铁塔左侧为运行中的750kV兰州东~平凉一线、右侧为750kV官亭~兰州东二线,最小水平距离不足30米(实测为29.5m),夹在两回750kV带电线路中间与带电的750kV官东二线290号终端塔左侧横担之间的水平距离最小为14m。如何在在带电线路附近,狭小作业范围内组立终端塔,在保证安全距离和现场15m处侧得370kV/m的电场强度。在确保人身作业安全、确保运行线路安全距离的前提下,保证施工质量完成钢管塔组立是施工管理方面一项重大任务,根据公司多年750kV 线路建设、施工技术储备和施工项目部技术水平,进行邻近带电作业组立铁塔特殊施工技术的运用及其施工工器具的开发研究,特种施工工艺流程和典型施工工法的研究,为今后处在邻近带电设备附近的线路施工提供新的工艺流程。

关键词:临近带电设备施工工艺方法流程

基金项目:国家重点基础研究发展计划项目部(973计划)(2006CB 20303,2006CB2003056)1邻近带电体组立铁塔施工方案的确定要素

1.1 750kV双回路钢管塔的结构特征

耐张塔有四层横担,最上层为地线横担,下面三层为导线横担,横担长在13-16m之间。横担重量在2.5-5.5吨之间。铁塔主材单间长度不超过12m,铁塔腿部根开较大,最大在20m左右,横担部位的根开较小,到塔顶处只有3-5m。

1.2邻近750kV带点线路施工作业控制重点

在邻近750kV带电线路附近组立钢管铁塔施工技术

在铁塔组立施工作业时,起吊抱杆臂架、吊具、辅具、钢丝绳及吊物与邻近带电线路的最小安全距离不能小于表1,根据不同起吊高度进行严格计算控制,距离带电导线不同的距离的电位梯度产生感应电压关系到施工作业人员的安全,做好安全防护和控制对带电线路的安全距离是本期施工作业的控制重点。

2 传统施工作业方法的局限性

2.1传统线路铁塔安装普遍采用的内悬浮外(内)拉线抱杆在铁塔安装时,由于其抱杆自身结构起吊重量限制,铁塔构件安装时无法实现双侧同时起吊。内悬浮抱杆吊装铁塔时起吊重量控制受抱杆设置的外拉线对地夹角的影响非常大,外拉线对地夹角又受周围电力线安全距离的影响,本工程夹在带电线路中间图1,不具备设置外拉线及控制绳的布置条件。内悬浮抱杆组立铁塔见图2,以此采用常规的作业方法不适用本工程安装施工。

在邻近750kV带电线路附近组立钢管铁塔施工技术

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图2内悬浮抱外拉线抱杆组立铁塔示意图3在带电线路附近全新的铁塔施工技术

3.1落地式双平臂抱杆组立钢管塔新技术运用

该项施工技术是抱杆不需要安装外拉线,施工临时占地范围小,拉线设置在塔内,且无需要使用控制绳,极大减少作业范围,根据现场地形和施工空间环境横、顺线路方向360°自由旋转,灵活调整作业范围,有效地控制对临近带电线路的安全距离尤其适用于临时带电运行线路、丘陵狭窄地形图3。解决了传统的内悬浮抱杆组塔时拉片绳靠近带电体角度中的一些“瓶颈”问题和技术难题。起吊荷载大,起吊高度满足该750kV钢管塔组立施工要求。在非近电侧地面组装完毕后,起吊至安装高度后,通过抱杆自转机构及幅度调节,再水平旋转至安装位置进行横担就位。解决了传统的内悬浮抱杆组塔时拉片绳靠近带电体安全距离不够的技术“瓶颈”难题,避免传统内悬浮拉线抱杆组立铁塔中拉线及控制绳接近至带电危险距离内。

在邻近750kV带电线路附近组立钢管铁塔施工技术

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图3落地式双平臂抱杆组立钢管塔

3.2落地式双平臂抱杆施工工作原理

3.2.1采用落地式双平臂抱杆组立铁塔,通过自转机构及自身的幅度调节,在近电侧起吊塔材时,抱杆可在非近电侧起吊至安装高度后,再水平旋转至安装位置。保证在安全距离内吊装和精确就位的问题。

3.2.2 适用于较为平坦的地形,抱杆不需浇筑永久性的混凝土基础。抱杆通过抱杆基座固定在地面上,抱杆基座采用装配组合式箱型钢模块,对土壤的地耐力要求较低,可重复使用。

3.2.3抱杆顶升时由地面加装标准节,采用液压顶升系统,劳动强度低、施工效率高。抱杆各项功能可在地面控制室内操作实现,最大限度地减少高空作业,降低安全风险。

3.3.4该技术包括八大系统,操作实施要点。主起升系统,回转系统、变幅系统、附着系统、顶升系统、安全限制系统、电气集中控制系统、视频监控系统。

3.3 施工工器具的选择原则

3.3.1起重量宜大于5.5吨,实现将横担整体起吊;工作有效高度大于12m。安装时,抱杆臂架、吊具、辅具、钢丝绳及吊物等最外端与750kV 带电体距离S≥X+D(操作裕度),满足与带电体的安全距离。X为抱杆臂架、吊具、辅具、钢丝绳及吊物对带电体的最小安全距离控制在9m、,D为最小操作裕度控制在3m。

3.3.2吊点位置M1≥(被吊铁塔横担长(宽)度L+基础根开)/2,保证垂直起吊,顺利就位。

3.3.3新立铁塔中心距离750kV带电体距离N≥S+M。(M为抱杆臂架、吊具、辅具、钢丝绳、吊物及吊点M1最外端距离新立铁塔中心距离与进行比较取最大值)

4 落地式双平臂抱杆施工工艺流程

4.1 选用落地式双平臂选定。

新立铁塔横担长最大为15.5m,选择抱杆在工作幅度为15m及9m 两种工况,工作臂满足垂直顺利起吊,且抱杆臂比铁塔横担短,均能满足安全距离及起重量及起重高度的要求。在满足起吊的要求的情况下,在选择落地式双平臂时,优先选择工作幅度较小工况,减少抱杆重量。

4.2双平臂自旋自升座地抱杆结构图4

4.2.1 抱杆参数表

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抱杆杆身截面为方1200*1200mm,标准节采用110*10/Q345B方钢,起重臂截面为三角形(底*高)1130*783,起重臂上弦杆方钢

86*8/Q345B ,下弦杆为80*6/Q345B方钢。最大起重量为8T,最大起重力矩104/t2m两侧最大起重力矩差40/t2m。

双平臂抱杆结构示意图

1)主起升系统:包含主卷扬机,主卷扬布置于地面,钢丝绳在杆身内部上下穿行,通过地面转向滑轮、起重臂根部转向滑轮、钢丝绳、吊钩及小车实现提升功能。

2)回转系统:包含回转支承、电动机、耦合器、减速器、制动器等,通过抱杆头部±110°满足≥±90°的要求,通过双向旋转,实现全方位覆盖吊装重物的功能。

3)变幅系统:包含小车、钢丝绳、转向轮、变幅卷扬等。

4)附着系统:包含锚环、附着杆、预焊在铁塔主材上的锚耳等。5)顶升系统:利用液压顶升套架,实现抱杆顶升,系统包含顶升套架、顶升油缸及油路等。可以实现抱杆的高度调节,抱杆最大起升高度可达150m。

6)安全限制系统:包含缓冲器、起重量限制器、幅度限制/指示器、起重力矩限制器、起升高度限制器、回转角度限制器、风速仪等。7)电气集中控制系统:包含起升控制、回转控制、小车变幅控制、液压顶升控制等。

8)电视监控系统:在抱杆头部装有监控探头,便于地面人员观察塔材就位及抱杆加节等操作。

4.3双平臂抱杆组立钢管塔施工工法

4.3.1 双平臂抱杆组立施工程序

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双平臂抱杆安装铁塔工法流程图

4.3.2铁塔安装施工

1)抱杆初始状态

根据现场工况,落地平臂抱杆在组装时需有16吨及以上吊车配合,抱杆整体吊装完毕后高度提升至最大独立高度21m位置,并打好下支座拉线。

2)塔腿部分的吊装

采用现场的吊车进行吊装,吊装时采用单根起吊的方式,吊点绳与构件之间采用专用吊具。主材钢管采用单吊方式,利用现场16吨及以上吊车吊装。先单根吊装主钢管,吊装就位后打好临时拉线,再吊装水平材和大斜材。塔脚板就位时,应使主材保持一定的斜率对准螺孔缓慢落下,以免损坏地脚螺栓丝扣。由于地脚螺栓孔径较大,就位

后,塔脚板移动困难,因此在吊装前,应根据基础根开及塔脚板尺寸,在每个基础顶面画好就位线,以便于塔脚板准确就位,保证铁塔根开准确。塔脚板就位后,检查塔脚板与就位准线是否符合,确认无误后将地脚螺帽拧紧。塔腿主材吊装就位后及时在其塔身外侧横线路和顺线路两个方向打好临时拉线,一方面起到对地脚螺栓的保护,另一方面可随时调整相互之间的根开尺寸利于水平材和斜材的就位安装。3)塔身吊装

待塔腿吊装完毕后,打好腰环和下支座拉线,整个顶升过程中,抱杆的悬臂高度保持在21m以内,两道腰环的间距控制在18m以内。利用平臂抱杆单吊四个主材,就位好打好临时拉线,再吊装四侧大斜

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及交叉材。

4)塔头部分吊装

塔头部分吊装采用先吊装下导线横担,再吊装中导线横担,后吊装上导线横担,最后吊装地线支架的顺序。下横担就位后,其余上部分吊装时开始起吊从顺线路方向起吊,接近就位点时再旋转抱杆使横

塔身吊装示意图

担就位方向与就位点相匹配。导线横担全部采用分2段吊装的方式,两侧同时起吊,当塔型内外角侧的横担为不等长结构,在分开吊装时,在重量较小的一侧临时增加配重,使得起吊时两侧力矩平衡,在全部就好位后再将配重拆除。

4.3.3 抱杆拆除

1)先拆除吊钩和幅度限位。

2)再将载重小车开至起重臂端部,把起升钢丝绳拆除。然后将起升钢丝绳穿过塔顶部滑轮组(相应侧滑轮),经由起重臂最外端滑轮组(相应侧滑轮)、端部导轮组,与臂头可拆除部分相连,把臂头可拆除部分卸下后,进而把钢丝绳与开至臂头的载重小车相连,把载重小车拆除。

3)对左侧起重臂:把起升钢丝绳穿过塔顶部滑轮组(左侧滑轮),经由起重臂最外端滑轮组(左侧滑轮),再返回塔顶穿过另一个滑轮(另一个左侧滑轮),然后再经由起重臂最外端滑轮(另一个左侧滑轮),最后固定到塔顶的耳板上。对右侧起重臂:把起升钢丝绳穿过塔顶部滑轮组(右侧滑轮),经由起重臂最外端滑轮组(右侧滑轮),再返回塔顶穿过另一个滑轮(另一个右侧滑轮),然后再经由起重臂最外端滑轮(另一个右侧滑轮),最后固定到塔顶的耳板上。

4)运行起升机构,使两侧起升钢丝绳得到预紧;确保双侧起升钢丝绳预紧后,再运行起升机构,让两侧吊臂围绕根部铰点同步缓慢的摇起。摇到吊臂中部与塔顶的碰块接触时,将吊臂分别固定在塔顶上。5)依次将塔顶、回转塔身上下支座、塔身、套架等部分拆除,抱杆的拆除与抱杆顶升是逆过程。当抱杆落至基本段后即可利用吊车进行拆除,最后拆除底架基础和基础底板。

5相关要求

5.1邻近带电体塔材组立钢管塔的一般要求

1)合理安排立塔人员,恰当布置道路与安装场地,以提高吊装辅助设备的利用效率。

2)必须安装并使用保护和安全措施,如扶梯、平台、护栏和牵引绳等。

3)为了防止感应电,地滑车、绞磨设置接地线,接地线不得小于16mm2。

4)较角钢塔相比单件结构重量增大,但节点变少。构件刚度增加,吊件就位时难度增加,吊点位置需要精确调节,高空作业人员配合实现吊件就位。

5)抱杆最高处风速大于8m/s 时严禁进行安装和拆卸作业。

6)登塔作业,高空人员应穿静电感应防护服。

邻近带电体组立750kV钢管塔施工应严格遵守《电力建设安全工作规程》DL5009.2 及相关规程的规定。

5.2抱杆的操作

5.2.1 抱杆操作必须有专人指挥,司机必须在得到指挥信号后,方可进行操作,操作前必须鸣笛,操作时要精神集中。

5.2.2 司机必须严格按抱杆性能表中规定的幅度和起重量进行工作,不允许超载使用。起升、回转等机构的操作,必须稳起、稳停、平稳运行逐档变速,严禁快速换档,慢速档不得长时间使用。

5.2.3 回转动作时,将回转、制动开关转至回转位置,只有在回转停

稳之后,为防止吊臂被风吹动,才能将开关转至制动位置,严禁将回转、制动开关当作制动“刹车”使用。

5.2.4电气系统保护装置的调整及其他机构、结构部件的调整值(如制动器、限位开关等),均不允许随意更动。不管因何原因保护装置动作而是抱杆停止动作,操作台上的相应手柄必须回到零位位置。小结:750kV兰天宝送电线路是国内第一条采用钢管铁塔架设的同塔双回路输电线路,对750kV兰州东出线终端铁塔夹在左侧为兰州东~平凉、右侧为官亭~兰州东线,最小水平距离不足30米夹在两回750kV带电线路中间的兰天宝终端双回路钢管铁塔。如何在狭小作业范围内在保证安全距离和在370kV/m的电场强度下,确保人身作业安全、保证施工质量是控制重点,在对该邻近带电线路一些安全距离、不同距离的电场强度、电位梯度等重要参数进行科学试验和现场模拟测量的基础上拟对该线路进行邻近带电作业组立铁塔施工等技术及其采用特殊的施工方法的研究及其开发,对今后在邻近各种电压等级的带电线路附近线路施工提供参考。

参考文献:

1 舒印彪,刘泽洪等2005年国家电网公司特高压输电论证综述【J】.电网技术,2006,30(5):1-12

2 舒印彪,中国直流输电的现状展望【J】.高电业技术,2004,30(11)1-2,20

3袁清云:特高压直流输电技术现状在我国运用前景【J】。电网技术,2005,29(14):1-3

4国家电网公司。锦屏-苏南±800kV特高压直流输电线路示范工程技术规范【R】。北京:中国电科院,2012

5 浙江省建设机械集团有限公司GT100 双平臂自旋自升座地抱杆使

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