铁路牵引变电所施工工法.docx

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铁路牵引变电所施工工法

铁路牵引变电所施工工法

中铁二十局电气化工程有限公司

1.前言

铁路电力牵引变电所是将国家超高压电网110KV的电压转变为适应于铁路牵引机车使用的25KV（±10%）的转换设备，该设备为铁路运输提供了可靠的、安全的、环保的能源动力。

铁路牵引变电所的施工是铁路站后四电工程中重要的一环，它的建成为铁路最后的开始运营起到了至关总要的一步。

铁路牵引变电所施工工法是一种新型的、先进的施工工艺方法，尤其是该工法采用平行作业的施工方法，缩短了施工时间，合理地安排了施工工序，极大地提高了施工效率，确保了施工安全，应用于大西高铁工程、集通铁路工程、黄韩侯铁路工程等，并于2015年12月通过中铁二十局集团工程有限公司科技成果鉴定，经专家评审为国内领先水平，对类似工程施工具有积极的借鉴和推广作用。

2.工法特点

2.1采取平行作业，极大地提高了施工效率

室内外展开平行作业，室内设备安装和室外设备安装同时展开，合理地利用地理地形、人力资源、施工器具，最大限度地多方位开展施工工序，不仅使各种资源得到了充分的利用和发挥，而且缩短了施工时间，极大地提高了施工效率。

2.2施工标准化、工艺程序化

基础施工、构架安装、主变压器安装、避雷器安装、母线施工、电缆施工等等施工工艺，已在多条铁路线上牵引变电所施工中应用，形成了很成熟的施工工艺，具有施工工艺程序化、施工技术标准化，具有施工工艺简单、节约材料、提高效率等特点。

2.3应用广泛具有推广价值

我国现有电气化铁路已经超过2万公里，在新建的高铁、国家铁路、地方铁路中，机车牵引的制式以电力牵引为主，在对既有的铁路改造过程中也是将内燃机车牵引改为电力供电牵引，所以说铁路牵引变电所施工是未来铁路机车动力的主打制式，该技术具有应用广泛，极具推广价值等特点。

3.使用范围

本工法适用于高铁变电所、铁路专用线、客货共线、地铁、城市轻轨等铁路牵引变电所工程项目的施工。

4.工艺原理

牵引变电所的功能是将三相的110KV（或220KV）高压交流电变换为两个单相的27.5KV的交流电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网（额定电压为25KV）供电，牵引变电所每一侧的接触网都被称做供电臂。

该两臂的接触网电压相位是不同的，一般是用分相绝缘器隔离开来。

相邻变电所间的接触网电压一般是同相的标准电压，期间除也用分相绝缘器隔离外，还设置了分区亭，通过分区亭断路器或隔离开关的操作，实行双边（或单边）供电。

牵引变电所内的变压器，根据用途不同，分为主变压器（牵引变压器）、动力变压器、自耦变压器（AT）、所用变压器几种；根据接线方式不同，又有单相变压器、三相变压器、三相-二相变压器等。

尽管变压器的类型、容量、电压等级千差万别，但其基本原理都是一样的，其作用都是变换电压，传输电能，以供给不同的电负荷。

适合电力机车使用的27.5KV的单相电。

由于牵引负荷具有极度不稳定、短路故障多、谐波含量大等特点，运行环境比一般电力负荷恶劣的多，因此要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能力要强，这也是牵引变压器区别于一般电力变压器的特点。

动力变压器一般是给本所以外的非牵引负荷供电，电压等级一般为27.5/10KV，容量从几百至几千KVA不等。

自耦变压器（AT）是AT供电的专用变压器，自身阻抗很小，一般沿牵引网每10～20km设一台，用以降低线路阻抗，提高网压水平及减少通信干扰。

5.工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

铁路牵引变电所施工工艺流程见图5.1

牵引变电所施工程序流程图

5.2操作要点

5.2.1施工准备

5.2.1.1施工文件的准备：

施工单位应对批准的设计的文件和图纸进行审核，包括牵引变电所施工图、馈线保护二次接线图、主变压器保护二次接线图、配电装置安装图以及有关的施工技术标准和设计说明文本，如发现问题应及时联系设计单位解决并上报建设单位和监理单位。

5.2.1.2图纸的审核工作应包括下列内容：

设计文件与施工合同是否相符；设计说明书、工程数量、设备和主要器材的规格、型号等是否与设计图纸相符；施工图纸有无遗漏或与设计规范、施工规范以及验收标准相违背的地方；室内、外设备的安装位置是否合理，管道、线缆径路，是否与设计图相符。

5.2.1.3施工调查：

施工单位依据设计文件对施工条件、设备进场道路、施工环境、防雷接地、施工驻地等状况进行调查，当调查结果不符合设计要求时应及时通知设计单位，按照规定程序进行变更。

5.2.1.4根据现场实际情况编制好《实施性施工组织设计》，对重、难点工程要单独编制施工方案，并由项目总技术负责人和班组技术负责人逐级向全体施工人员进行技术交底。

5.2.1.5物资部门要按照设计要求编制材料采购计划，并按照规定进行进场检验和试验，核对规格型号和数量，派专人进行材料保管。

5.2.1.6施工队伍应配备相应的施工机具及检测用仪器、仪表，并通过安全认证和定期计量校核。

5.2.1.7项目安全负责人要针对项目特点，制订相对应的安全措施和环境保护措施，购置必要的防护工具、用品以及标志标识牌。

5.2.1.8施工前要对施工人员进行安全培训和技术培训，对于特殊工种、重要工序的作业人员应按相关规定持证上岗。

5.2.2室外施工

5.2.2.1测量

①根据基础平面布置图引入标高，作为各类基础和基坑的标高设定，以便进行基坑开挖和基础浇筑。

②将设计规定标高用水准仪引入施工场地，标高点用混凝土制作并进行保护。

③依据房建位置，用经纬仪测定一基准线，作为各基础的测量依据。

用经纬仪测定各基础的中心桩，并做轴桩。

在基础的轴桩之间拴上白线绳，标出基础的横、竖中心线。

根据基础的深外形尺寸和利用白线绳标出的中心线，采用平行推移法测出基坑的开挖边线。

④将测出的边线撒上白石灰粉标出，复核无误后，撤出白线绳即可开挖基坑。

5.2.2.2基础开挖及浇筑

基础开挖包括主变压器基础、隔离开关基础、电流互感器基础、电压互感器基础、断路器基础、避雷针基础等。

①构架电杆基础开挖按照设计深度进行开挖，按照构架的高度进行高度复测后就可以进行构架的组立和焊接。

②室外设备基础开挖：

开挖前，用砖块将基础侧设的辅桩围起来，防止作业过程中因为碰撞而移位。

沿着基坑的开挖边线开挖，边开挖边修整，挖至设计桩。

③用水准仪复测坑深，无误后均匀夯实坑底。

基坑挖好后，预留回填土，其余弃土全部外运。

④复核坑位尺寸及深度无误后，根据基础类型支立钢模，并在钢模表面涂刷脱模剂。

支立后的模板中心与基础中心重合，偏离误差小于1mm；预埋螺栓间距及外露尺寸符合设计要求，误差不大于2mm。

杯形基础杯底略低于标高30mm，便于立杆调整。

⑤基础浇注采用原坑胚膜就地浇注法，当基坑易坍塌时采用模板支护浇注。

混凝土用机械拌和，配合比、水灰比经试验选定，并在现场对水、砂、石料严格计量。

浇注中避免发生离析现象，同一基础一次性连续浇注完毕；每层浇注厚度不超过300mm，并用电动振捣棒充分捣固。

本工程混凝土施工避开冬雨季。

⑥浇注完成后复核预埋螺栓尺寸，并按规定制作混凝土试块。

基础的养护据气候条件和规范要求，派专人负责实施。

5.2.2.3构架（支架）组立

①混凝土基础强度达到设计强度的70%以上时，方可进行电气设备安装和杆上作业；

②用于构架或支架的预应力钢筋混凝土电杆不得有纵、横向裂纹。

电杆不应有混凝土脱落及外漏钢筋等缺陷，弯曲度不应大于其全长的1%。

钢圈连接的混凝土电杆的焊缝不得有裂缝、夹渣及气孔，其咬边深度：

当钢圈厚度小于或等于10mm时，不得大于0.5mm；当钢圈厚度大于10mm时，不得大于1mm。

焊接后的电杆弯曲度不应大于全长的2%。

③构架的电杆杆顶应封堵；杆段连接处的钢圈或法兰应作防腐处理。

④构架横梁及设备托架应平直、光洁，焊缝质量及表面防锈层应完好，弯曲度不应大于其全长的5%。

⑤组立后的母线构架和设备支架应及时进行接地连接。

5.2.2.4室外设备安装

室外设备包括：

隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压断路器、避雷针、防雷铁塔等。

①高压断路器的安装应注意以下几点：

室外高压断路器为六氟化硫（SF6）断路器，其安装应符合下列要求：

高压断路器在运输和装卸过程中，不得倒置、碰撞或受到剧烈震动；高压断路器到达现场后要按照规定进行检查、验收；

高压断路器及操动机构的安装应垂直、牢固，底座或支架与基础间的调平垫片不宜超过三片。

高压断路器的组装应在无风沙或雨雪且空气相对湿度小于80%的的天气进行，并应做好防尘、防潮措施；

相间支持瓷套法兰宜在同一水平面上，相间距离误差不应大于5mm；

所有连接螺栓应设放松垫圈或锁紧螺母，导电及密封部位的螺栓使用力矩扳手紧固，力矩值应符合产品的技术要求；

在联合动作前，根据产品类型及技术要求检查断路器的真空度或向断路器内冲六氟化硫气体；

具有慢分、慢合装置的断路器，在操作过程中不得有卡组、滞留现象；

机械指示器的的分、合闸位置与断路器的实际状态一致；

②互感器、电抗器安装时应注意：

外观完好，附件齐全；

油位正常，密封良好，无渗油现象；

互感器的变比分接头的位置和极性符合要求；

互感器和电抗器在起吊时，吊索应固定在规定的吊环上，并设置防倾倒措施，不得利用瓷裙起吊，不得碰伤瓷套；

互感器的外壳、二次绕组端子、铁芯引出接地端子等应接地良好；

③隔离开关的安装应注意：

隔离开关到场后应进行设备型号、规格、部件、配件、外形等检查；

隔离开关的相间距离110KV及以下不应大于10mm，220KV及以上不应大于20mm；

隔离开关的锁闭装置及辅助装置应动作灵活，正确正确，接触良好；

隔离开关合闸后，主触头可靠地与主刀刃接触，分闸时三相的灭弧刀片同时跳离固定灭火触头；

④避雷针及避雷铁塔的安装应注意：

避雷铁塔的安装应编制专门的施工方案，尤其是安全措施应齐全；

避雷铁塔的安装应设专门的现场负责人，同一指挥；

避雷铁塔的安装应按照规定采用防盗螺帽连接，并用扭力扳手进行紧固；

避雷针应平直，焊接牢固，不应有裂缝、气孔及脱焊等缺陷。

避雷针与基础连接应采用双帽放松，紧固后应涂黄油防腐。

基础表面应用水泥砂浆制作防水帽；

避雷针的接地方式及接地电阻应符合设计要求；

避雷针不得倒置、任意拆开、破坏密封盒损坏元件；

每个电气设备的工作接地和保护接地应单独安装接地线与接地网或接地干线可靠连接；

独立避雷针的接地装置与主接地网的地中距离不应小于3m；引下线宜在距地面0.5m处设置可拆卸的断接点。

5.2.2.5软母线安装

①母线装置采用的设备和器材，在运输及保管中应采取防侵蚀和机械损伤的措施；

②母线表面应光洁平整，不应有裂纹、折皱、夹杂物及明显的损伤或腐蚀等缺陷；

③支柱绝缘子、穿墙套管及悬式绝缘子在安装前应进行外观检查，经电气试验合格后方可进行安装；

④硬母线的加工应符合设计和施工规范要求；矩形母线搭接连接时，其搭接长度以及连接螺栓的规格和数量应符合施工规范要求；

⑤母线涂刷相色漆和设置相色标志应符合下列要求：

三相交流母线：

A相为黄色，B相为绿色，C相为红色；

牵引变压器二次侧母线：

A相或M座位黄色，B相或T座位绿色，N相为紫色；

交流接地母线为黑色；

直流母线：

正极为赭色，负极为蓝色；

5.2.2.6主变压器安装

变压器应直立存放，不能叠放；存放地点应保持干燥，并通风良好；变压器在运输过程中不允许有摇晃、碰撞和移动现象，倾斜角度不得大于15°；装卸过程中应严格按照国家有关装卸规程及变压器安装使用说明书进行操作。

为保证变压器运输与安装的顺利进行，将充分利用自备设备运输及安装的大型机具，以及厂家为本工程协调运输设备所需的吊装设施及运输平板车。

根据现场实际情况选择不同的运输方法（铁路或公路），为了确保运输过程中设备的安全，根据制造厂提供的数据。

规定了采用不同运输方法的最高速度。

变压器主体就位以后，其基准线应与基础中心线吻合，