500kV GIL管廊安装专用工装的研制

李 欢，王 震，裘亚刚

（国网冀北电力公司北京送变电有限公司，北京 房山 102401）

GIL 作为气体绝缘金属封闭输电线路的简称，主要组成部分包括：SF6绝缘气体、铝合金导体、环氧支撑件、铝合金外壳。与传统输电设备相比，GIL 系统具有结构简单、稳定性高、流通能力强等优势，从而逐渐广泛应用于输电工程，特别是大负荷、超高压电力工程。

1 选题背景

北京某500 kV变电站因历史线路接入布局不合理，分区存在发生三级电网事件的风险，本期设计采用GIL 管道母线在站内实现间隔对调的方式来规避。GIL 全长约1300 m（涵盖57个气室），其中间隔内GIL 母线长度约330 m。该站负荷大，停电方式及停电时间将影响到运行风险，为了合理减少停电时间，须将所有母线管廊对接、抽真空、充气等工作开展到停电前进行，于3月20日组织土建班组正式开工，4月15日完成转序工作，5月6日具备停电条件。该站500 kV 改造间隔内运行设备现状如图1所示。

图1 500 kV间隔的电气设备现状

在有限的场地空间、施工周期内，将数十t 的GIL管廊准确倒运、安装到位，对涉及机械的尺寸、起重能力、灵活性都有着极高的要求。现安装技术普遍采用行车吊装的方式进行装配，但GIL 母线因重量、形状、尺寸等因素致使行车操作不稳定，导电杆进入壳体的过程中发生晃动偏斜可能，极易划伤壳体内壁。另外，无法一次使导电杆完全进入壳体，安装效率较低。

因此，探索高效安全的GIL 安装技术是十分迫切的。

2 研制方向

本QC 小组成员深入分析500 kV GIL 设备安装技术、场地规划、工序调整和质量管控关键环节，重点研究安装设备配置，提前对500 kV GIL设备安装工程量进行工作分解，确定合理的工艺路线。最终实现GIL 管廊最大限度的安装目标，有效降低机械与带电体的安全距离，大大降低运行变电站内的施工风险，保证GIL 单元实现平缓准确的对接。达到降低安全隐患、保证安装质量、节约工期的目的，并提高安装生产效率，减少资源投入，有助构建显著的综合效益体系。

3 原因分析

针对人员、机械、方法及环境4 因素，小组成员通过深入剖析、反复探讨，进一步整理因果图，最终找到6个末端原因，如图2所示。

图2 原因分析关联图

小组针对末端原因制定了要因确认计划表，如表1所示，通过现场调查的方法，最终找出2个主要因素：起重机械选择不当；作业空间狭小。

表1 要因确认表

4 方案制定

4.1 方案提出

“作业空间狭小”是由站内运行设备布局引起的，属于客观因素，现条件无法进行改善，因故重点对“起重机械选择不当”这一要因作为突破口，重点处理好当前采用行车安装时效率低、工艺差、操纵不灵活等优化难题。

小组成员结合现场实际情况及施工经验，根据5W1H 原则，关于充分降低起吊高度，保证管廊法兰盘对接平稳、操作便捷等细节展开激烈讨论和辩证，最终整理出以下3种方案。

方案1：制作一种集运输吊装多功能车，包括下列特征：行走平车；起吊机构；V型支架；伸缩支脚。结构如图3所示。

图3 集运输吊装多功能车大样

方案2：加工一套与管道匹配的移动工装，此装置须经验算满足各安装工况时的力学性能，并具备垂直调整、轴向平移、径向移动、延伸支撑的功能。结构如图4所示。

图4 管道移动工装大样

方案3：制作一套GIL 筒体对接安装的工装小车。利用现有起重机械（叉车）作为水平移动、竖直高度调整的主要动力装置，并在叉夹上牢固安装独立调节座。调节座设有可在水平方向移动的筒体安装座，安装座上设有水平支撑并在GIL 筒体安装到位时位置卡死的支撑结构。调节座主要通过以下操作来实现GIL 筒体对接找正工作：垂直调整，通过调整底座下螺母松紧情况来整平以适应不同高度；管道轴向移动，通过轴向滑动机构“V”型槽内侧对称安装滚轮实现；管道径向移动，固定夹具上部设燕尾槽托板滑台，控制径向偏移尺度可通过旋转连接的摇把来实现。

图5 叉车+独立调节座工装车

4.2 方案比选

对归纳提出的3 种方案从施工周期、施工成本、安全风险、可行性分析4个方面进行综合评比，结果如表2、图6所示。

表2 方案评价选择表

图6 3种方案的效益对比条形图

根据以上图表可得结论如下：方案3（叉车+独立调节座）在施工周期方面较方案2 减少38%，施工成本较方案1 缩减35%，安全风险显著降低，最终选择使用操作方便、运转灵活、升降稳定、经济性好的方案3。

5 制定对策及实施

制作GIL 筒体对接安装的专用工装，须完成以下工作：（1）设计图纸。小组成员依据制定的对策，仔细研究独立支座的功能及特点，精准核验配套吊车叉架、管廊外径及安装段重量等数据，确保传力明确、连接可靠。（2）选择材料。为保证工装的使用寿命，托板采用Q345钢材，其他零部件尽量选用标准元件，方便后期的更换、维护。（3）加工制作。委托技术人员在工厂按照图纸进行加工制作，小组成员从旁指导，保证关键环节工艺质量可靠。

叉装前，检查启动后仪表盘上各种仪表显示是否正常；在行驶过程中，转向、挡位、油门、刹车系统是否正常，供油系统是否通畅。确认无误后方可将独立调节座可靠固定在叉夹上；叉装作业时，设备应尽量接近起落架，重心控制在起落架当中，核实无误后方可提升。安装过程中，由2人配合厂家完成法兰盘的对接工作，另外2人互相配合完成GIL筒体的调整工作。GIL 筒体以插接方式连接，应保证接口处相邻两段母线的高差控制在允许范围内后安装定位销，不得损伤插接结构及插接接触面。

作业结束后，应将改造的工装车开至平坦、坚实的场地，使叉夹落至地面并将车轮可靠制动，然后将调节座拆下交付专人保管。

6 效果检查

方案实施后，小组成员积极收集调查数据，记录现场信息（施工周期、施工成本、安全风险等），根据反馈问题及时改进完善。对接过程中管廊法兰间隙距离均匀，筒体母线平稳插入触头座，平均每天可完成14个法兰口的对接作业，最终各项电气交接试验一次通过。“叉车+独立调节座”的综合应用，最大限度将GIL 管廊安装至改造间隔，把抽真空、注气、静止等工序开展到停电前进行，充分节约了设备停运时间，为电网的安全运行提供了重要保障。

该安装工具的研发大大提高了GIL 管廊安装的工作效率与安全性，给电网的稳定运行提供了技术保障，并经深度优化、完善后可在电力基建及技改项目中推广使用。

7 结束语

本次活动结束，小组成员为更有效指导未来QC工作，对年度开展活动进行了总结评价，并将收集文献、试验数据及成果资料进行归档保存。同时，为规范工装车的使用、维护，提高工装车的生产效率，降低安装风险，有力节约消耗资源，小组制定《工装详细使用手册及维护指南》，给后续操作人员提供了极大的便利。

图7 GIL 管廊安装效果图

对于选用的调节座，在数据可视化和自动化程度方面比较薄弱，小组将以“提高GIL 管廊工装精益化”作为下一个QC 活动的课题，进一步提高生产效率及经济效益。