一种1 000 kV变压器出线装置专用安装机具研究

周万骏，刘 振，周振洲，蔡刘露，左 浩

（国家电网有限公司特高压建设分公司，北京 100052）

0 引言

特高压电网是目前世界上最先进输电技术的载体，具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势，能有效解决我国电力资源分布不均匀的难题，满足我国远距离大容量电力输送需求。截至目前，国网公司已建成投运22 项特高压工程，但特高压骨干网架仍处在形成过渡期，随着特高压列入国家“新基建”领域，特高压建设将不断加快，1 000 kV 变电站建设数量将不断攀升[1-2]。

1 000 kV变压器作为1 000 kV特高压交流变电站的心脏、中枢，作用不言而喻，直接影响电网的安全运行。变压器现场安装质量一直是特高压交流工程质量现场管控的关键。1 000 kV 变压器出线装置（以下简称：出线装置）作为1 000 kV电压等级变压器独有的设备，其安装质量直接影响变压器整体绝缘的电气性能，而1 000 kV变压器出线装置因其“粗、重、异型”的结构特点，在起吊、安装等方面都有一系列的难题与关键技术，有待进行进一步的研究、试验、提高和改进。

1 现阶段出线装置的安装

1.1 出线装置吊装过程

现阶段1 000 kV变压器出线装置吊装过程：采用单台吊车吊装，吊点分布在上下部，上部吊点处安装吊带，下部吊点处安装链条葫芦。吊装过程中通过链条葫芦调整出线装置，使其与器身法兰面基本平行，将器身线圈的引线接头与出线装置中的引线接头连接好，然后在器身法兰面的螺孔上按照对角线方向安装两根导向杆，操作起重机使导向杆缓慢引入出线装置法兰面对应的螺孔内，同时使出线装置的绝缘筒插入器身内的绝缘筒内。

1.2 出线装置主流安装工艺

在螺栓初拧的条件下，安装高压升高座下部和油箱之间的斜支撑架。拆除运输座和盖板后，仔细检查出线装置安装螺栓以及出线装置内洁净度，并用塑料布围裹防护。将高压引线（套管底部接线端子及导杆和高压引线已连接好）穿入均压铜管内，随后安装作业人员从升高座上部法兰口进入，站在专用的托板上，紧固引线与出线装置均压罩内M8 内六角螺钉和蝶簧，作业过程中不得踩踏出线装置绝缘部分。起吊高压升高座过程中通过倒链调整角度，当法兰盘与油箱壁间距达到500 mm后，将引线与器身高压中部接线端子进行牢固连接，并用耐热皱纹纸包好绝缘（每边3 mm）。从入孔进人观察引线连接是否良好，是否符合图纸要求，保证出线装置与器身对应角环配合良好，出线筒内壁绝缘筒与箱壁绝缘筒应按图纸要求搭接。然后紧固高压升高座法兰盘与箱璧螺栓。最后安装高压升高座底部和基础之间的垂直支撑，调节斜支撑和升高座之间的距离并紧固固定螺栓。安装上部和油箱之间的连杆，防止变形。图1为高压升高座安装示意图。

图1 高压升高座安装示意图

1.3 存在的问题及风险

1 000 kV变压器出线装置一般重约6 t，呈不规则的圆筒形，目前主要采用单台吊车吊起与变压器对接的方式进行安装。在对出线装置进行安装时，需要多次调节、试吊，既耗时又费力，且容易造成人员和设备的损伤。在以往的1 000 kV 变压器安装中曾发生因操作不当引起变压器出线装置受损的情况，故有必要研制出线装置专用安装机具。

2 出线装置专用安装机具

2.1 专用机具设计的理论及实践依据

研制专用安装机具，其实是将现有的安装工艺及人为的多次调整过程，通过专用的安装机具来实现。即专用安装机具需具备预就位、连接出线装置（包括用于连接过的导向和调整机构）、带动安装座多个方向及自由度的调整实现与变压器的最终对接的一套专用设备。从理论上具有一定的可行性。安全监控系统根据安装实际需求单独设计配置。

在2019 年完成的苏通GIL1 000 kV 特高压管廊管线的对接安装，研制了GIL专用安装机具。该机具具有安全性可靠性好、精度高、效率高等特点，很好地完成了安装对接任务，达到了预期目标。而GIL专用安装机具实现的功能与变压器升高座的对接具有很多类似之处，它的成功为本项目研制一套专用的变压器升高座安装机具提供了实践参考依据。

2.2 工作原理简述

产品的总方案主要包括：1）专用机具的预就位，其中包括水平度、高度、同轴度的调整机构，并通过导向机构使得专用机具能安全、便捷、高效地与变压器相对位置控制到带载可调范围内。2）专用机具与出线装置升高座的连接，通过导向和调整装置，使得专用机具能安全、便捷、高效地与变压器出线装置连接。3）专用机具可带动变压器出线装置进行x，y，z三个方向的调整，以及绕对接轴方向上的旋转装置。可实现变压器出线装置便捷、安全、高效地与变压器完成对接。4）专用机具操作通过遥控器完成，操作便捷。通过检测装置和逻辑控制，实现多机构调整姿态过程中安全监控控制。

2.3 技术参数

1）功能组成

空载自行走功能：实现安装机具的自行预就位。

出线装置预就位：自行预就位后，通过底盘上自带导向和支撑装置用推送机构将上部对接机构，推送至底座上方。

出线装置对接机构：机构可带动出线装置上下、前后、左右、绕对接轴旋转等几个方向的调整功能。

2）机构组成

安装机具主要由两部分组成，包括底盘自行走机构和上部对接机构。其结构示意图如图2所示。

图2 专用机具结构示意图

底盘自行走机构：实现空载下整个机具自行走预就位的自行走机构、整机支撑装置、上部对接机构的推送装置、附属机构。

上部对接机构：由可带动出线装置上下、前后、左右、绕对接轴旋转等几个方向的调整机构组成。

3）工艺路线

a）安装机具整体通过底盘空载自行至变压器附近预就位（如油池旁）；b）起重机将出线装置吊至安装机具上；c）通过底盘上推送机构将上部对接机构通过自带导向和支撑装置，推送至底座上方；d）对接机构通过上下、前后、左右、绕对接轴旋转等几个方向的调整完成出线装置的对接。其应用示意图如图3所示。

图3 专用机具应用示意图

4）专用安装机具参数

专用安装机具整机参数见表1，其底盘参数见表2，其对接机构参数见表3。

表1 专用安装机具整机参数

表2 底盘参数

表3 对接机构参数

3 结语

在特高压变电站建设和运行过程中，1 000 kV 出线装置的主流安装方法仍是借助常规移动起重机械，文中研究的1 000 kV出线装置的专用机具相比之下针对性更强，一是避免了出线装置在空中因吊具柔韧性而可能出现的较大位移偏差，更加准确地保障出线装置对接时的位置和角度控制，从而极大地降低了设备碰撞损伤可能性；二是占地面积和占用空间都较小，可无缝衔接设备卸车与安装，减少二次倒运；三是采用专用机具安装为坐地式安装，相比常规起重机械需要的安装作业人员可减少近一半，对接质量也更加可控。