徐连线牵引变电所施工组织完成版综述.docx
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徐连线牵引变电所施工组织完成版综述
牵引变电所工程施工组织
中铁建电气化局集团第一工程公司徐连线电化项目部
2008年4月
第一部分、牵引变电所工程简介
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[BFQ]，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。
牵引变电所外部电源
牵引供电系统一般又由铁路以外的容量较大的电力系统供电。
电力系统有许多种电等级网络和设备，其中110KV及以上电压等级的输电线路，用区域变电所中的变压器联系起来，主要用于输送强大电力，利用它们向电气化铁路的牵引变电所输送电力，供电牵引用力。
为了保证供电的可靠性，由电力系统送到牵引变电所高压输电线路无一例外地为双回线。
两条双回线互为备用，平时均处于带电状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回自动投入，从而保证不间断供电。
1、牵引变电所主接线
牵引变电所（包括分区亭、开闭所，AT所等），为了完成接受电能，高压和分配电能的工作，其电气接线可分为两大部分：
一次接线（主接线）和二次接线。
主接线是指牵引变电所内一次主设备（即高压、强电流设备）的联接方式，也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。
它反映了牵引变电所的基本结构和功能。
二次接线是指牵引变电所内二次设备（即低电压、弱电流的设备）的联接方式。
其作用是对主接线中的设备工作状态进行控制，监察、测量以及实现继电保护与运动化等。
二次接线对一次主设备的安全可靠运行起着重要作用。
主接线是根据变电所的容量规模、性能要求、电源条件及配电出线的要求确定的，其基本主接线型式有：
单母线分段接线、劳旁路母线的单母线分段接线、双母线接线、桥式接线、双T式（即分支式）接线等。
2、开闭所
所谓开闭所，是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所，一般有两条进线，然后多路馈出向枢纽站场接触网各分段供电。
进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电灵活运行的目的。
又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。
3、分区亭
分区亭设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的接触网供电区段（同一供电臂的上、下行或两相邻变电所的两供电臂）实现并联或单独工作。
如果分区厅两侧的某一区段接触网发生短路故障，可由供电的牵引变电所馈电线断路器及分区亭断路器，在继电保护的作用下自动跳闸，将故障段接触网切除，而非故障段的接触网仍照常工作，从而使事故范围缩小一半。
4、牵引变电所变压器
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。
主变压器是牵引变电所内的核心设备，担负着将电力系统供给的110KV或220KV的三相电源变换成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。
所用变压器（又称自用电变压器）是给本所的二次设备、检修设备以及日常生活、照明负荷供电的设备，电压一般为27.5/0.4KV或27.5/0.23KV，容量从几十至几百KVA不等。
5、牵引变电所断路器
断路器是牵引变电所内最为重要的电气设备之一，其工作最为繁重，地位最为关键（结构最为复杂，它依靠本身所具有的强大的灭弧能力，不但可以带负荷切断各种电气设备和牵引网线路，更可与保护装置配合，快速、可带地切断各种短路故障。
牵引变电所目前应用最多的有少油断路器，六氟化硫断路器和真空断路器等几种，各种断路器的区别主要在于所用的灭弧介质不同，如少油断路器采用变压器油做为溶温和灭弧介质、六氟化硫断路器使用六氟化硫气体（SF6）作为溶温和灭弧介质，真空断路器则使用真空作为绝缘和灭弧介质等，由于灭弧介质不同，断路器的结构自然有所差别。
6、隔离开关
隔离开关，顾名思义就是一种在需要时将电气设备、线路与电源隔离开来的开关设备，具有明显可见的、距离足够的断口，它不带灭弧装置，不能开、合负荷电流和短路电流，具体作用为：
将需要停电的设备、线路与电源可靠隔离，以保证检修工作的安全。
改变供电方式，如110KV进线互投、牵引侧高压母线的分段运行或并联运行等。
开、合小电流电路如风压互感器、避雷器及小容量的空载变压器等。
隔离开关按使用地点不同，有户内式和户外式两种，其区别在于户外式隔离开关可适应各种恶劣的气候条件；按工作相数不同，有三极联动，三极连动和单极三种；按操作方式不同，有电动和手动两种，尽管隔离开关的类别多种多样，但其基本组成和结构都是一样的，都由主刀闸、支持瓷瓶、底座、连杆和操作机构几部分组成。
7、牵引变电所互感器
牵引变电所内仅有变压器、开关等变、配电设备是远远不能满足安全、可靠、高效供电等要求的，还需要用二次设备将其有效的监控、保护起来，因此，就需要一种变换装置将主设备中的电气参数传递给二次设备，如仪表、继电器、模块等，这种将高电压、大电流变换成低电压、小电流的设备就是互感器，变换电压的设备叫电压互感器，变换电流的设备叫电流互感器。
互感器作用如下：
将高电压、大电流变换成低电压、小电流，以供仪表、继电器等二次设备使用；将高电压与低电压可靠地隔离开来，以保障二次设备及人身的安全；将电压互感器二次输电压统一规定为100V，电流互感器二次输出电流统一规定为5A，便于设备设计和制造的标准化，并降低生产成本，牵引变电所等级一般为1.5级。
8、并联电容补偿装置
有两种形式的电力负荷棗有功负荷和无功负荷，前者做功后者不做功。
对电力系统来说，其供电能力即容量是一定的，为有功功率和无功功率之和，无功份量所占比重大了，势必造成有功输出减少、降低电力系统的容量和利用率，对经济运行极为不利。
因此总希望无功份量越小越好，并引入一个衡量指标椆β室），即有功负荷所占总负荷的比值。
牵引用电为感性负荷，利用感性负载和容性负载相位相反，互相抵消的原理，牵引变电所采用了并联电容补偿装置，以弥补牵引负荷带来的无功损失。
该套装置并接在牵引侧高压母线上，由数个电容器串、并连接成组，再与电抗器串联而成。
由于电容器具有过电压、电流能力较差，断电后有残压，合闸送电会产生过电压和涌流等特性，装设有避雷器、熔断器、放电线圈和电抗器等加以保护。
放电线圈用以释放电容器储存的电荷、降低残压，防止再次送电时产生的合闸涌流和过电压；串联电抗器用于抑制装置投入时的合闸涌流，吸收牵引负荷产生的高次谐波并防止电容器组与系统产生高次谐波并联谐振。
电容器与电抗器是并联补偿装置的主要设备。
因电力机车整流产生的主要为三次和五次谐波，为起到良好的滤波效果，一般将电抗器与电容器的电抗比设计为Xc/Xl=0.12或0.13。
并联电容补偿装置能否安全运行主要取决于其关键设备，国标规定电容器允许在其1.1倍额定电压下长期运行，高于此值一般应退出运行。
对于其过电流能力，规定为额定电流的1.3倍，其中10%为工频过电压引起的过电流，20%为高次谐波电压引起的过电流。
第二部分、牵引变电所施工的主要内容和标准
1、牵引变电所施工共包括土建工程、房建工程和电气建安工程三部分；其中电气建安工程由建筑工作和电气安装工作组成。
建筑工作主要包括：
基坑开挖、基础浇注、构架和支架组立等项。
安装工作主要包括：
各种母线安装、接地装置敷设、大型电气设备搬运、电气设备（装置）安装和调整、控制及保护装置安装、电缆敷设、二次配线、传动试验、送电试运行等项。
我们徐连线主要负责的是房建工程和电器建安工程，土建工程由站前施工单位（中铁十局）负责施工。
2、电气建安工程遵循的主要技术标准
牵引变电所电气建安工程施工中应遵循贯彻执行的技术标准分为国家标准、行业标准和企业标准三种。
国家标准：
即《电气装置安装工程高压电器施工和验收规范》、《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》与《电气装置安装工程施工及验收规范》及《交接试验标准》等。
（铁道）部标准：
即《铁路电力牵引供电施工规范》（简称施规）、《铁路电力牵引供电工程质量检验评定标准》。
企业标准：
一般均在单项工程中施行，包括我们集团公司《》。
也包括设备制造厂制定的与安装有关的标准和规定，以及施工企业制定工艺卡片、标准化施工图，施工操作规则等。
用以提高施工质量和工艺水平，统一工艺标准、降低材料消耗等。
近年来，牵引变电所建设中也引进了很多的先进设备和技术，尤其是现在的客运专线系统集成技术，采用了新的设备和器材，一些既有的施规规范、标准的规定以不再适合这些新情况，因此我们施工人员尤其是技术人员要及时掌握各种新型设备的结构及安装工艺和新修订、颁发的有关规程、标准的要求，以保证建安施工顺利进行，确保工程质量和效率。
第三部分、牵引变电所施工准备工作
牵引变电所施工准备工作包括开工前准备和各单项工程施工前准备两个层次的准备工作。
1、开工前施工准备工作
A、施工有关设计文件及图纸准备齐全，并已经审核通过。
B、实施性施工组织设计已经得到批准。
C、主要设备物资申请计划已经落实，前期工程所需物资已经运到现场。
D、常用工具、机械、仪器仪表备齐，劳保用品完好。
E、施工用水电满足使用要求，临时施工设施准备完成。
F、牵引变电所土建工程已经达到电气安装所应满足的基本条件。
G、开工报告已经获得监理、建设单位的批准。
2、单项工程施工前的准备工作
A、作业前认真查阅施工图纸和有关设备安装使用说明书或设备出厂技术文件，了解作业内容，掌握有关规程、规范的有关要求。
B、确定施工方法和作业顺序，并制定相应的施工安全技术措施。
C、合理安排施工组织，工作票已经下发，安全技术交底已完成。
明了作业操作要领，技术标准、安全措施等要求。
D、按作业内容，对施工作业需要的设备材料工器具已做好供应准备。
E、检查上一道工序或作业项目的完成情况，其安装质量和工艺已复核技术标准。
F、对所需安装的设备、装置、电瓷部件等，进行开箱检查及规定的电气试验项目检验。
第四部分、牵引变电所施工程序
牵引变电所电气工程施工程序可分为总体工程施工程序和单项工程施工程序两种。
前者系将各单项工程、作业集合在一起，按其在全部工程中的施工顺序及工序衔接要求制订的，合理平行施工的顺序安排。
后者是按分部或分项工程编制，是专为某种施工作业或者某种设备安装项目制订的操作顺序或工艺顺序。
1、总体工程施工程序
牵引变电所总体工程施工程序大体上可划分为：
基础施工、构架和支架组立、牵引变压器（主变）及其他室外设备安装、室内设备安装、电缆敷设、二次配线、整体传动试验、受电试运行等单项施工项目或作业项目（见下页图牵引变电所总体工程施工程序图）。
图中以单线箭头相连的各方框内为主要项目，其余方框内为一般项目，
并与主要项目平行施工。
各主要项目按箭头方向顺次施工，各一般项目也需随着相应的主要项目依序施工。
由图中可见，各主要项目与一般项目需要相互协调配合与衔接。
例如在从基础养生至构支架组立三个主要项目的施工期间，一般项目中的电杆搬运需适时完成，否则电杆焊（连）接以及杯底标高调整将不能进行，进而影响整个工程进度。
因此在变电所开工前就应编制详细周密的施工网络计划，并在施工中视实际情况适时调整各单项工程进度。
2、单项工程施工程序
变电所单项工程施工程序系针对某一设备或作业项目制订，依施工对象而异。
由于全部工程中各种电气设备安装工程占很大的比例，下面我们先对电气设备安装工作程序做一个概略简介。
电气设备安装工作程序皆需围绕安装后达到如下两个方面的要求来制订：
电气性能良好：
包括绝缘良好、电气回路畅通、导电回路不过大或断路、无局部短路、接地良好、绝缘油符合要求等。
机械性能良好：
包括安装牢固、设备各部的空间位置及位置误差合乎规定不超限、操作机构动作灵活而行程符合要求、保证断路器（隔离开关等）三相动作同时（同期）性等。
电气设备出场后，经长途运输，入库储存，性能难免下降，因此各种电气设备的安装工序都是首先做设备检查，然后进入下道工序。
对于整体包装运输的设备，为进行内部检查，常常先解体，检查清洗后在组装，若检查无问题，随后就可吊装就位，进行调平找正、加油、调整试验等项工作。
所有这些组合起来构成全部安装工序，分述如下：
a、解体：
根据不同设备采取相应办法解体，以便检查、清洗有关部件。
b、检查、清洗：
设备各部普遍进行外观检查，并视具体设备做密封检查、绝缘检查、接触紧密性检查等。
清洗部件、附件表面和内部，以除去脏污杂物，保持高绝缘性能。
c、视需要恢复绝缘：
对未能通过绝缘检查的部件、附件，要采用适当方法（如干燥）回复其绝缘性能。
d、组装：
装复部件时，对要求对号组装的要按编号顺序组装。
互相关联的部件要按标识的方向进行组装。
e、吊装就位：
设备基础（或构架）应已完成备好，并已预埋好预埋铁件（或装好底架），留好预留沟、槽、管、洞。
经检查其有关标高合乎要求后，再以适当方法吊装、搬移设备，使之平稳就位于基础（或底架）上。
f、检查并调整设备各部的位置（调平找正）：
对三相分体的断路器、隔离开关、避雷器、互感器应调整使其三相在一个直线上。
g、部件、附件安装：
如安装变压器套管时，应保证清洁，对准标记，做好密封。
h、加油：
绝缘油必须经试验合格后方可注入设备。
i、调整：
包括对断路器、隔离开关的行程的调整。
j、检查试验：
包括断路器、电动隔离开关的传动试验，动作周期性试验；变压器的密封检查，绕组绝缘检测，控制保护装置的校线。
k、收尾：
包括补充注油、充气，设备连接线与接地线安装，视需要补漆等。
第五部分、牵引变电施工组织方案
一、总体组织方案
变电专业在房建专业进行施工时提前在各所派驻工程技术人员进行配合，内容包括设计图纸的核对，沟、槽、管、洞的预留等，另外在房建专业进行高压室、电容器室墙体施工时，配合预留出室内墙上设备预埋地脚螺栓的孔位，减少后期变电施工中对墙体的敲凿和破坏。
牵引变电所主体工程施工时，房建专业除室外路面未施工外，其他工序已基本结束，所以变电专业可以在各所同时铺开多个作业面。
在施工时牵引变电施工队分为若干个工班和一个综合作业组，一个工班负责一个变电所，负责各所基坑开挖及浇注、地网敷设、构支架组立、盘柜安装调整等基本作业；综合作业组负责施工测量、设备安装调试、母线制安、电缆敷设及二次接线等技术性强和工艺要求高的作业，在各所流动循环施工。
由于变电所基础浇注及养护时间长，所以开工后首先进行各所的基础工程，然后进行架构组立。
在基础养护期间进行室内网栅安装、硬母线制安、盘柜组立和室内设备安装。
接着即可相继进行所有室外开关、断路器的安装调试和电缆敷设、二次接线工作，最后全部主体工作完成，预留一个半月时间配合远动联调。
作业管理：
徐连线施工采取了工作票的方式，每一种工作均以工作票的形式安排到工班，工作票上对作业内容、作业标准、安全质量注意事项均做了明确的要求，干一项工作干脆利落的完成一项，提高工作效率。
主要施工方案及措施见下表：
项目名称
主要施工方案及措施
物资设备供应
1、物资设备：
根据施工进度提前30天提报供应计划、到货时间、地点、数量。
2、三大材：
根据设计要求的规格型号与供货商签定供货合同，同时要求提供生产厂家的合格证、试验报告等相应的技术资料。
3、设备到达现场后及时安装就位，不能立即安装的设备妥善保存在工地料库。
主变运输
到货各变电所，通过铁路或公路运输至各相应车站，再通过人力或机械进行就位。
软母线制安
采用软母线一次成型施工工艺进行整体制作和安装，减少高空作业，提高作业效率。
硬母线制安
采用电动机械母线煨弯机进行制作，减少制作时对硬母线的损伤。
地网敷设
采用全封闭式焊接方式
检测及试验
采用先进的一次、二次检测设备，检测相应设备的耐压、绝缘、泄漏、直阻、接触电阻等，在对微机保护装置试验时，通过模拟故障，能够反映实际故障状态下的真实信息。
技术保障
1、在总工程师为中心的施工技术管理体系监督、指导下，实施各项施工。
2、各项工序施工前进行技术交底，使每个施工人员清楚施工要求及要领。
3、实行首段、首项施工示范
4、认真填写施工记录
安全控制
1、建立以指挥长/项目经理为责任中心的安全保证体系，逐级实行安全生产责任制。
2、应用安全系统工程全面管理方法，分析预测工程施工阶段的各种因素，对施工过程中的安全状态做到心中有数，提出安全工作改进措施。
3、针对重点工程项目运用安全检查表有效的避免事故的发生。
4、建设安全标准工地，杜绝一切安全事故。
质量控制
1、建立质量管理组织机构，明确各自职责。
2、实行过程控制，以每道工序质量确保单位工程质量，最终达到整个工程质量的提高。
3、将质量管理渗透到每个员工的每项工作，建设具有样板引路指导意义的质量标准工地，力求以优质的工程质量创建“精品工程”。
进度控制
运用网络计划技术，采用“梦龙项目管理系统”作为本工程的项目计划管理平台，统筹兼顾，合理安排，对整个工程的计划实施动态、优化管理，确保优质、安全、按期完成施工任务。
二、施工前期组织方案
根据本工程牵引变电专业的施工特点，及时介入变电所的选址，结合施工调查和土建、房建工程进度，组织技术人员和作业队编制变电专业实施性施工组织设计，制订工期进度目标、安全质量目标和保证措施。
保持与土建、房建施工单位的协调联系，掌握其施工动态，积极主动介入配合房建施工单位，做好变电施工管线预留预埋工作。
了解施工道路和三通一平的准备情况，做好与相关工程的接口管理。
根据工程进度情况制订设备材料进场计划表，分期、分批组织设备进场，既要保证设备供货满足工期需要，又尽量减少工地二次倒运。
合理安排各工序间施工顺序、理顺工序间的衔接条件，对不同工点和不同工序采取平行交叉法，以流水线作业的方式进行施工，以缩短施工周期。
三、施工人员组织方案
根据各个变电所施工项目工程量的大小，有针对性的科学配置足够、满足需要的施工人员数量。
以徐连线一公司项目部管辖的变电施工工程量为例，我们共承担了三座牵引变电所、三座分区所、1座开闭所、另有徐州北变电所改造等施工任务。
根据实际工程量和建设单位工期要求，结合工程进度，有计划有步骤的投入施工力量。
在基础浇注、设备安装等劳动量比较大的工序，适当雇请一部分劳务工参加施工。
根据徐连线（徐塘庄-徐州段）牵引变电施工的需要，我们投入了一个专业作业队，计39人，分为两个领工区，其中：
作业队长一人，副队长2人，技术主管一人，专业工程师一人，材料主管一人，质检员一人，安全员一人，司机一人，作业人员30人。
第一领工区（20人）负责新沂、邳州变电所、新沂西开闭所、草桥分区所的施工；第二领工区（19人）负责大许家牵引变电所、碾庄、大湖分区所、徐州北变电所改造施工。
两个领工区同时展开作业。
投入一个试验车（4人）负责全部所的电气试验任务。
基础浇注阶段，投入了两个外部劳务队伍（30人）负责基坑开挖、基础浇注、接地网开挖敷设工作。
具体人员组成见附表。
每个单项工程的人员安排将在各单项工程施工方法中予以介绍。
四、牵引变电所施工工器具配备方案
序号
名称
规格型号
产地
状态
数量
1
客货车
CA1046L
良好
1
2
汽车起重机
QY-8，99kW
良好
1
3
试验专用车
IVECO66kW
良好
1
4
紧线器
SJJS-3
良好
12
5
发电机
10kW
良好
2
6
电脑套管印号机
LM-350A
良好
1
7
插入式振动器
H26-503kW
良好
4
8
母排煨弯机
TLB120
良好
2
9
立式钻床
D=25
良好
2
10
冲击钻
PSB400
良好
4
11
电钻、电铲
GBM500
良好
2∕2
12
液压弯管机
PB10N
良好
2
13
压接钳
SDQ-20
良好
4
14
对讲机
健伍380
良好
8
15
专用压接钳
良好
2
16
液压压接钳
良好
2
17
耐压测试仪
JN-5008
良好
1
18
高阻仪
GZ-3
良好
1
19
直流电桥
QJ-45
良好
1
20
智能电容耦合测试仪
PITE3700
良好
1
21
场强测试仪
WG
良好
1
22
水准仪
DS3型
良好
1
23
接地电阻测试仪
ZC-8
良好
2
24
经纬仪
DJ2
良好
1
25
数字万用表
UT55
良好
10
26
相位仪
SB188
良好
2
27
电阻电容测试仪
PM6304
良好
1
28
直流高压发生器
ZGF-60/200
良好
1
29
交流试验变压器
TSB-50/3.6
良好
1
30
电桥
QS-1
良好
1
31
升流器
DLS-2
良好
1
32
交直流电压表
Q4-V
良好
1
33
交直流微安表
良好
1
34
兆欧表
2500V
良好
4
35
局部放电检测仪
JFD-3
良好
1
36
互感器校验仪
GCHG-3
良好
1
37
高压开关测试仪
良好
1
38
检漏仪
WG-3
良好
1
39
万用表
3458A
良好
6
40
放电棒
良好
2
41
高压试电笔
良好
4
41
微机保护综合测试仪
WJBC
良好
1
42
交流电焊机
良好
2
43
真空注油机
良好
1
44
升降梯
良好
4
五、设备材料供应方案
牵引变电施工设备数量比较多，但受施工场地比较小的限制，必须综合考虑、统筹安排各项设备、材料的到货和进场的时间和先后顺序，既不影响施工，又要减少二次倒运和储存周期，尤其是对主变压器、支柱等大宗材料设备，更要周密安排，合理筹划，保证供应。
以徐连线牵引变电工程为例，我们制订了如下供应计划表
序号
材料名称
到站
首批到达
末批到达
备注
1
水泥、砂石、钢材
沿线各所
07年5月15日
07年7月15日
2
设备电杆、金具
沿线各所
07年5月25日
07年7月25日
3
电缆、母线
沿线各所
07年6月1日
07年9月1日
4
设备、盘柜
沿线各所
07年6月1日
07年9月1日
5
平衡变压器
沿线各所
07年6月25日
07年7月20日
设置专人专库存放材料，尤其是线夹等小材料。
坚持材料报验和检查，核对型号和数量，分类摆放。
发放时严格遵守发料单制度，根据工作内容限额发料。
做好记录
第六部分、主变运输
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