03户内变电站三维设计吊装及运输通道组织研究.docx

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03户内变电站三维设计吊装及运输通道组织研究

专题报告第3册

户内变电站三维设计吊装及运输通道组织研究

1创新亮点

1、分析了三维设计中设备运输和吊装的模拟的流程，提出了在三维设计中开展设备运输和吊装的基本步骤。

图1-1设备吊装三维设计流程图

2、主设备室采用“大开间”理念，220kVGIS、110kVGIS、35kV开关柜、接地变消弧线圈成套装置同层共室布置，设备运输、运维共享通道。

创新性提出“轨式”运输方案替代传统桁车，在共享通道设置通长轨道，实现设备运输通道的合理组织，造价低、免维护、快速便捷。

图1-2主设备室运输吊装通道组织图

3、针对主变压器室和电抗器室运输、吊装和通道组织进行了研究。

主变压器本体正对主变运输道路，电抗器室设置共享通道连接主变运输道路，方便安装就位。

通过对主变压器和电抗器的散热器进行三维模拟吊装分析，提出散热器的吊装方案，满足设备吊装要求。

图1-3主变散热器吊装模拟示意图

2工程概述

为满足下沙区域的供电需求，提高电网的供电可靠性，为110千伏变电所接入提供合适的电源点，完善该区域110千伏网络结构，需建设220千伏沙南输变电工程。

2.1站址概况

站址位于杭州市下沙经济技术开发区柳岸街和22号大街之间，东侧靠近杭州绕城高速和15号大街，西侧靠近规划支路。

站址处于钱塘江冲积相沉积平原地貌单元，地势较平坦，地面标高5.89m-7.25m。

站址气象条件如下：

历年平均气温16.2℃

历年最高气温40.3℃

历年最低气温-12.8℃

历年最大年降水量2356.1mm

历年最大积雪深度30cm

历年平均风速1.3~2.4m/s

定时最大风速28m/s

设计风速30.0m/s

极端最高温度40.3℃

极端最低温度-12.8℃

最冷月平均温度0.4℃

最热月平均温度27.2℃

地下水位2m

2.2建设规模

主变规模：

3×240MVA，本期新建2×240MVA主变。

出线规模：

220kV远期出线规模8回，本期出线4回，分别至白洋变2回、至文津变2回。

无功配置：

根据系统专业分析和计算，远期每组主变低压侧3组20Mvar电抗器。

本期每台主变低压侧设置2组20Mvar电抗器。

2.3主要电气设备选择

根据我院对主变大件运输方案的研究，主变采用三相、自耦有载调压变压器。

220kV采用GIS设备，110kV采用GIS设备，电抗器采用户内油浸式铁芯电抗器。

3三维设计开展吊装及运输通道组织基本流程

3.1三维设计特点

三维设计是一种新一代的数字化、虚拟化、智能化的设计平台，是以三维空间技术为标志、数字化技术为纽带，将各专业的设计信息融会贯通，全面提高工程设计的质量和效率的新一代设计技术。

和二维设计相比，三维设计的特点在于“空间”和“数字化”两个方面。

三维设计相比二维设计多了一个维度，因此使其具备了“空间”的概念，具备比二维图像内容更为丰富真实、更加符合人类视觉特性的特点。

三维设计中生成的大量数据（几何数据、属性数据等）、文档、图纸等相互之间均可以实现关联整合，其相比二维中的数据展示来说，呈现出更为强大的、便于管理、计算和使用的数字化特点。

利用空间特点，三维设计可以实现复杂的地下管线布置、电缆优化布置、碰撞检查、施工模拟、可视化展示等内容。

利用数字化的特点，可以实现主接线设计（如从设备属性中抽取主接线需要的主要参数，自动生成主接线参数表等）、电气计算（如防雷计算）、工程量统计、物资上报、施工进度管理、运维管理、数字化移交等内容。

对于吊装运输来说，是直接利用三维空间特点，开展吊装运输模拟，实现通道组织校验功能。

3.2三维设计开展吊装及运输通道组织基本流程

考虑三维设计开展吊装及运输通道组织的基本流程如下：

图3-1三维运输、吊装校验流程示意图

3.3城市型户内变电站设备运输方案组织

本工程采用“大开间”，220kV、110kVGIS设备、35kV开关柜及接地变消弧线圈成套装置共室布置，充分合并共享各电气设备的安装及运维通道，通过对GIS设备不同期间隔建设的合理规划，合理满足各期建设的设备室内运输条件。

全站户内电气设备运输通道组织图下图所示。

图3-2户内站电气设备运输通道组织图

对于变压器室模块，其各电气设备间均直接对外开门，满足变压器、二次屏柜运输条件。

对于主设备室模块，通过各二级模块合理布置，在主设备室中间留出较大空间的主通道，满足GIS、开关柜以及接地变消弧线圈等设备的运输要求。

本期220kVGIS由“大开间”中部开始建设，110kVGIS由“大开间”东侧开始建设。

220kV及110kVGIS留出较大空间，便于施工组织、设备运输、运行维护以及后期扩建。

根据《高压配电装置设计技术规程》（DL/T5352-2006）9.3.4条“屋内GIS配电装置两侧应设置安装检修和巡视的通道，主通道宜靠近断路器两侧，宽度宜为2m~3.5m，巡视通道不应小于1m”，因此220kV、110kV配电装置两侧均设置有相应的安装检修及巡视通道。

35kV开关柜采用单列式布置，单列布置的柜前考虑预留“单车长+1200mm”操作通道，柜后预留1000mm维护通道。

消弧线圈接地变成套装置与35kV开关柜同列布置。

二次设备柜前均预留不小于1200mm的操作维护通道。

4主设备室吊装及运输通道组织研究

4.1常规户内站设备吊装运输方案

对于户内变电站，需要在方案设计阶段考虑好电气设备的吊装、运输，并建设相应的辅助设施。

对于220kV户内变电站，GIS设备由于其整体运输重量较大、且往往安装于配电装置楼二层或三层等位置，因此，GIS的吊装组织方案尤为重要。

通常，为便于GIS设备吊运，常规采用的方案是在GIS室加装桁车。

桁车是人们对桥式起重机的一个通俗的叫法。

桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。

由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。

它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

桥式起重机的特点是可以使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移。

桥式起重机包括：

起升机构，大、小车运行机构。

依靠这些机构的配合动作，可使重物在一定的立方形空间内起升和搬运。

桥式起重机、龙门起重机、装卸桥、冶金桥式起重机、缆索起重机等都属此类。

常见的220kVGIS室加装桁车的方案如下图所示。

图4-1220kVGIS室桁车示意图

在GIS室设置桁车，给GIS设备的吊装运输带来很大便利。

但也存在一些不足之处，主要表现在一下几个方面：

（1）桁车是特种设备，需要定期检修

桁车的计划检修是在计划规定的日期内对桁车进行维护和修理。

其目的是为了防止桁车过度磨损或意外损坏，及时消除设备隐患，使桁车经常处于良好的技术状态，保证桁车的安全运转，达到以最短的停歇时间和最低限度地维修费用来完成桁车的维修工作，从而实现增产节约、降低成本的目的。

计划性检修按常规可分为小修、中修、大修。

桁车作为特种设备，其需要定期维护、检修的特点，给变电站的运维带了一些额外的工作量。

（2）桁车利用率较低

GIS相对于常规的敞开式配电装置而言，其故障率较低。

且随着设备制造水平和工艺的日益提升，GIS出线故障的概率越来越低，需要利用桁车进行间隔整体吊运的可能性越来越小。

当GIS局部产生故障时，往往采用就地检修或者拆个别部件的方式进行，完全可以用其他建议的设备吊运方式，对桁车的需求不是特别明显。

（3）桁车跨间隔吊运风险较大

当利用桁车进行GIS设备跨间隔整体吊运时，由于被运输的设备需要在运行中的间隔上方移动，存在较大的安全风险。

（4）桁车设施造价较高

桁车设备属于特种设备，总体造价相对较高。

（5）设置桁车加大了GIS室的层高要求

当GIS室设置桁车，一方面需要考虑桁车吊钩下方保证GIS运输的净空高度，另一方面桁车本身的高度较高，因此桁车的设置，对GIS层高造成了较大的浪费。

4.2大开间“轨式”运输方案

考虑到传统桁车方案存在的一些问题，本工程基于本次“大开间”设计理念，提出采用轨道小车进行设备快速便捷运输的方案。

在“大开间”主通道设置两道地埋内嵌式轨道，利用轨道小车运输电气设备。

其具体的措施如下：

（1）在“大开间”主设备室两个主要的运维通道中间，分别设置两道地埋内嵌式轨道。

同时准备一套配合轨道使用的专用运输小车。

（2）在主要电气设备（GIS、开关柜、接地变消弧线圈成套装置等）上方，设置一定数量的吊钩（根据工程具体布置情况确定）。

（3）当有设备吊装运输需求时，将轨道运输小车移动至待运设备旁，利用屋面梁底预留吊钩，将设备由安装位置吊运至小车上。

（4）启动轨道小车，将设备由室内运输至“大开间”出口处，完成设备的吊运过程。

（5）设备由室外运至安装位置的流程与此相反。

轨道及专用运输小车的布置方案及运输方案效果如如下所示。

图4-2轨式运输方案效果图

地埋内嵌式轨道采用标准轨距1435mm，如下图所示。

图4-3地埋内嵌式轨道

与常规的桁车方案对比，其特点如下表所示。

表4-1轨式运输方案与传统桁车方案对比分析表

传统桁车方案

轨式运输方案

一次建设成本

桁车属于特别设备，一次投入成本较高，且有较大的土建建设工作量

仅需预埋轨道，并配置1辆轨道小车，成本相对较低

运行维护需求

桁车属于特种设备，需要定期检修维护，较为不便

免维护

吊运风险控制

跨间隔吊运，存在风险

运输均采用落地方式，风险低

对配电装置楼的要求

对层高净高要求较高

对层高无额外要求

设备利用率

一般用于GIS设备吊运，利用率较低

可用于任何设备运输，利用率高

吊装便捷程度

较为便捷

较为便捷。

免去常规运输方案在电缆沟上预垫钢板的方式，对户内电缆沟无破坏。

综上，本工程采用“轨式”运输方案替代传统桁车，在共享通道设置通长轨道，实现设备运输通道的合理组织，造价低、免维护、快速便捷。

5主变压器室及电抗器室设备运输及通道组织研究

本工程主变压器采用三相自耦变压器，散热器错层高位布置，主变压器正对主变运输道路。

主变压器室和电抗器室平面布置图如下图所示：

图5-1主变压器室和电抗器室平面布置图

5.1主变压器就位

根据平面布置，主变压器高压侧正对主变运输道路，主变就位直接利用主变运输道路进行就位。

散热器布置于二次设备室或雨淋阀室的屋顶处，层高4.5m，需采用吊车吊装。

经与厂家调研，散热器重量约为15t，油枕重量约2t，散热器重量远大于油枕重量，主要考虑散热器的吊装。

散热器高度按3.5m考虑，则散热器起吊高度为8m，考虑一定裕度，起吊高度按8.5m考虑。

吊车位于主变运输道路中间，则需要的工作半径为10m。

吊车自高按1.5m考虑，则需要的吊车臂长至少应为13m。

经咨询吊车厂家，散热器需采用80吨吊车，主臂场为18m，工作半径为10m，可吊装21.7t重量的物件，满足散热器吊装需求。

图5-2主变压器散热器吊装三维模拟图

5.2电抗器就位

本工程方案设计，35kV电抗器本体利用共享运输通道就位，共享运输通道直接连接主变运输道路。

电抗器散热器屋顶布置可参考主变压器散热器吊装方案，由于电抗器散热器比主变压器散热器重量要小得多，其吊装难度也要小得多，吊装高度与主变压器散热器相同。

电抗器散热器的三维吊装模拟示意如下图所示：

图5-3电抗器散热器吊装三维模拟图

6总结

1、分析了三维设计中设备运输和吊装的模拟的流程，提出了在三维设计中开展设备运输和吊装的基本步骤。

图6-1设备吊装三维设计流程图

2、主设备室采用“大开间”理念，220kVGIS、110kVGIS、35kV开关柜、接地变消弧线圈成套装置同层共室布置，设备运输、运维共享通道。

创新性提出“轨式”运输方案替代传统桁车，在共享通道设置通长轨道，实现设备运输通道的合理组织，造价低、免维护、快速便捷。

图6-2主设备室运输吊装通道组织图

3、针对主变压器室和电抗器室运输、吊装和通道组织进行了研究。

主变压器本体正对主变运输道路，电抗器室设置共享通道连接主变运输道路，方便安装就位。

通过对主变压器和电抗器的散热器进行三维模拟吊装分析，提出散热器的吊装方案，满足设备吊装要求。

图6-3主变散热器吊装模拟示意图