铁路牵引变电所施工工法.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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1020km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 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

6、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.

7、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。

8、5.2.2 室外施工5.2.2.1 测量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。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。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。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

9、雷针基础等。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。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。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。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2 mm。杯形基础杯底略低于标高30mm，便于立杆调整。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

10、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300 mm，并用电动振捣棒充分捣固。本工程混凝土施工避开冬雨季。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；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，

11、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%。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。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%。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。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；

12、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；互感器、电抗器安装时

13、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；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；避雷针及避雷铁塔的安装应注意：

14、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 软母线安装母线

15、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；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；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；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；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

16、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，主体应成水平状态，最大水平误差不超过2mm。变压器就位后应进行副件的装配,副件的装配应按厂家提供的图纸进行从下

17、到上由远到近的吊装。按先吊装散热片,在装油枕,最后装高低压套管及零部件的原则。组装完应进行变压器器身检查，检查内容包括外观有无损伤、连接是否松动、绝缘是否损伤等。安装完毕对变压器进行注油,注入的变压器油应经耐压试验及油简化分析合格后方可使用。为了排除绝缘物中残留的空气和安装过程中进入器身的潮气,对110KV及以上充气运输的牵引变压器应采用真空注油。真空处理及真空注油的要求及方法可参照现行国家标准执行。注油后必须将变压器静置一定时间,以排除体内的残留气体和绝缘油中的气泡。静置时间参照国标定为: 110KV及以下变压器不少于24小时。排出的空气往往聚于各附件的高处,应将各部位的放气孔塞进行多次放气

18、直至排尽。按设计图纸、产品使用说明书以及有关规范进行接线，接线后应对各回路进行校线检查。变压器安装工作全部结束后，及时填写设备安装技术记录，并对变压器进行相关电气试验。5.2.3 室内施工5.2.3.1硬母线施工硬母线加工前用橡胶锤矫正平直，切断面垂直平整弥补的采用铁锤直接敲打；硬母线的弯制采用冷弯的方式，弯曲长度不得小于50mm，不得大于0.25L。硬母线平面弯曲900时，其扭转部分的长度为母线宽度的2.55倍。硬母线安装时室内配电装置的安全净距离符合施工规范的要求。母线连接螺栓应从下向上穿，螺栓长度露出螺母23扣。5.2.3.2断路器安装室内断路器为27.5KV的正空断路器，其安装过程中应

19、注意以下几点：真空断路器安装时应检查基础螺栓与支架间以及支架与断路器之间连接牢固；支架与断路器间的接地连片安装位置正确，接触良好；操动机构的零部件齐全，各转动部位涂以黄油，起到润滑作用；真空断路器安装完毕后应进行接地连接。5.2.3.3故障盘安装故障盘也叫高压故障判断装置，其安装应符合以下要求：故障盘的规格型号应符合设计要求；5.2.3.4互感器安装室内互感器为25KV互感器，其规格、型号及安装位置应符合设计规定；互感器的变比和极性方向应符合设计规定，其别用二次绕组应可靠接地，电压互感器备用二次绕组N端应接地，电流互感器备用二次绕组应经短路后接地。5.2.3.5隔离开关安装室内隔离开关箱应安装

20、在同一直线上，安装工艺统一，保持滑轨运行良好；室内隔离开关箱应悬挂名牌，标明位置和用途；室内隔离开关箱应操作灵活，位置和标志相符。5.2.3.5综合自动化系统安装综合自动化系统的设备安装应按设计图纸进行摆放，设备进场前应对预留槽道和管道进行验收和核对；监控柜和通信柜安装完毕后，要对二次回路配线和传输电缆进行详细检查和电缆绝缘测试，测试合格后方可送电。综合自动化系统设备的安装应牢固，做到前后水平一直，美观大方；5.2.3.6计量装置设备安装计量装置设备安装前要对预埋件、预留孔的位置进行核对；盘、柜的底座型钢或支架应可靠与接地网进行连接；盘、柜等设备到场后要进行验收，型号、规格呀符合设计要求；盘、

21、柜等设备安装时要安装牢固，要采取防潮、防震、防框架变形和漆面受损等措施；盘、柜上所设模拟线及小母线的颜色应符合施工规范要求；5.2.4 接地网施工和网栅安装5.2.4.1接地网施工接地体的顶面埋设深度不得小于0.6m。接地体的引出线的垂直部分及焊接部位应做防腐处理。每一设备的工作接地和保护接地应单独与接地干线或接地网可靠连接，严禁将几个部件串联接地。严禁将25KV电气设备或装置的接地线接于电缆沟内的接地母线上。5.2.4.2网栅安装配电装置的遮拦高度不应低于1.7m，栅栏高度不应低于1.2m。栅栏及遮拦的立柱埋设应垂直、牢固，高度一致，同一轴线上的立柱应在同一平面内。室外遮拦立柱的顶端应封堵；

22、5.2.5设备连接施工设备连接施工主要是电缆施工，包括室内设备之间的连接，室内外设备之间的连接施工；牵引变电所内电缆主要有电力电缆和控制电缆，在敷设前要应检查电缆沟的宽度、深度；电缆在出入建筑物时应设防护；沿电杆、构架、建筑物引上其地下0.5m至距地面2m高内应进行防护；引到设备的电缆管管口位置，并排敷设时管口高度要一致，切口无卷边毛刺；电缆支架、吊架、桥架安装应牢固，横平竖直，各支架的同层横档应有与电缆沟或建筑物相同的坡度；支架、吊架、桥架应统一接地；电缆敷设时不应形成交叉，敷设后的电缆排列整齐；终端头处应预留；电缆出入电缆沟、槽、建筑物及保护管时，应将出入口用防渗水材料封堵；直埋电缆深度应

23、保证电缆表面距地面不小于700mm，敷设完毕后回填不少于100mm厚的软土用混凝土盖板或砖进行防护；电缆终端头应固定牢固，各带电部位满足相应的电压等级电气距离要求；电缆终端头上应有明显的相色标志；5.2.6室内外设备检测调试检查确认牵引变电所是呃逆外所有设备安装完毕，所有施工项目已经完工，所有电气设备的单体电气试验项目已全部完成；试验人员要编制试验方案，内容包括试验项目、操作程序、人员安排、仪器仪表、安全注意事项等；牵引变电所直流回路传动试验项目、交流回路传动试验项目应按照施工技术指南规定进行；5.2.7全所联调试验牵引变电所运行交接前要进行全所联调试验工作，检查试验的项目有：每台电气设备均能

24、够进行可靠的操作；在配备综合自动化功能的配电所，还应根据计算机操作菜单显示的功能，进行相应电气设备的顺序操作及程序操作功能的检查；对于配备远动操作系统的变电所，要根据设计要求对设备的位置信号、故障信号、预告信号等在电力调度中心进行检查确认，同时检查事故记录和事故打印功能的完整性；在具备条件的情况下，由电力调度中心进行必要的遥控操作检查；5.2.8运行交接牵引变电所所试运行时应具备以下条件：工程竣工、电气设备试验合格，并经过验收检查确认可以投运；编制运行方案，设备管理部门已审批；外部电源已送电所内进线设备编号及相许核对无误；各种通信联络设施齐备，话路畅通、清洗；有可靠的操作电源；各种管理制度健全

25、；牵引变电所试运行前应检查及准备一下工作：拆除施工时临时电源线路，对电气设备及瓷件进行一次清扫；系统模拟盘、临时接地线、验电工具、运行抢修工具、材料应齐全；所有隔离开关、断路器应在分闸位置，并应在进线隔离开关内侧及馈线隔离开关外侧加挂临时接地线；电力变压器、动力变压器、自用电变压器、电抗器的分接开关应在指定位置；所有断路器的重合闸装置应退出运行；启动试运行的程序应按下列要求进行：外部电源引入所内后，在高压侧电压互感器端子箱处核对电压、相位及相序；对每台牵引变压器的冲击合闸试验应进行5次；对变压器进行第一次冲击后，持续受电10min，变压器无异常异常后然后手动分闸；第二、三、四次冲击后，持续时间

26、宜为5min，然后分别模拟变压器过流、差动、重瓦斯保护动作分闸；变压器第五次冲击后手动分闸；新建牵引变电所所有设备按规定带电运行后方可按开通程序的步骤和调度下达的操作命令进行送电开通；运行交接时，应做好交接记录；6、材料和机具设备6.1材料主要材料见表6.1表6.1主要设备材料表序号名称规格/编号单位数量备注1牵引变压器110/27.5KV台22所用变压器SC10-100KV台13电流互感器LMZJ1-0.5台24110KV电压互感器JDZF-110W3台65真空断路器ZN-27.5台36三极电动隔离开关GW4-110W组87双极手动隔离开关GN2-27.5W组38单极手动隔离开关GN2-27

27、.5W台129氧化锌避雷器YH5W-100/275台610YH5WT-42/120台1211熔断器RN1-35台212RN2-35台413高压负荷隔离开关27.5KV台414氧化锌避雷器台1415避雷针座416回流电缆YJV-3X240米1006.2 工器具及仪器仪表配置见表6.2表6.2 主要工器具及仪器仪表配置表序号名称规格/编号单位数量备注1电动液压钳YQF-60台32手动式液压钳16-300平方台2压力不小于12T3分体式液压弯排机、冲孔台3适用125mm以下母排4绝缘靴双2适用于35KV、110KV5绝缘手套双2适用于35KV、110KV6接地封线35mm台8双簧式7验电器110KV

28、台2827.5KV台2910KV台210经纬仪DJ6型台4含架子11水准仪Dzs-32台2含架子、塔尺12直流电桥QJ45台213兆欧表ZC11 500V台214说明：工具配备可根据现场需要进行调整7、质量要求7.1施工测量测量仪器及计量器具应符合国家的质量标准和计量要求，并按规定定期检定；基础及杆坑定位准确，各部尺寸应与施工图纸的要求相符；基坑放线应准确，并与本基础的横竖中心线平行。7.2变电所构支架组立电杆钢圈坡口必须清除锈蚀、油污等杂质，焊缝不得有裂纹、夹渣及气孔，焊缝内不得填充任何金属；整根电杆或对接电杆焊接完毕其整体的弯曲度不大于自身长度的2，连接处的钢圈及杆顶钢板等必须作防腐处理；

29、电杆表面应光滑，横向裂纹的宽度不应大于0.1mm，长度不得超过1/3圆周长；杯底标高调整后，其表面应水平，结构密实，且与原基础不得出现分层现象；电焊作业必须由取得操作合格证的专职人员负责。7.3真空断路器安装调整断路器支架底座应水平，其水平度偏差不应大于1mm；断路器在支架底座上推动灵活；接地装置接触良好；断路器在工作和试验位置的闭锁装置应准确可靠；断路器手动分、合闸动作灵活、可靠，无不良现象。7.4隔离开关安装隔离开关的相间距离与设计要求之差不应大于10mm，或符合制造厂规定。7.5牵引变压器安装铁芯应无位移、无损伤变形，铁轭与夹件绝缘垫应良好，穿芯螺杆、压钉用扳手逐个紧固；铁芯对地绝缘、高

30、、低压绕组对地、绕组间的绝缘，绝缘应良好，铁芯应无多点接地。检查绕组绝缘层应完整，无缺损、变形；各绕组应排列整齐、间隙均匀、油路无阻塞。绕组压钉应紧固，防松螺母应锁紧；变压器各部位均应无渗油现象，油漆完整，各相标志正确，接地可靠，顶盖上无杂物；油枕、高压套管油位正常，无假油位，补充油后，变压器油须经简化分析；铁芯接地套管和油箱接地可靠。 8、安全措施8.1杆上作业安全保证措施8.1.1立杆时须有专人指挥，电杆竖起，杆坑未浇注混凝土填实前，不得登高作业。8.1.2在杆上作业时，不得抛掷工具、材料；防滑脚扣使用前确认牢固。作业人员必须系好安全带，安全带挂钩应锁紧。8.2瓷件盘体安装安全保证措施8.2.1安装瓷件时，法兰螺栓要按对角受力顺序均匀拧紧，在瓷件上方工作时，对瓷件要有保护措施。8.2.2不得将任何瓷件作为起吊物件的受力点，不得在瓷件上捆绑物件，不得任意蹬踩瓷件。8.2