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如何在站內運輸龐大的特高壓換流變壓器?

來源:浙江一北電力科技有限公司發布時間:2019-07-13 08:29:46

特高壓換流變壓器是特高壓換流站的核心設備,體積、重量大并且造價昂貴。典型±800千伏換流變壓器重量大約為500噸,相當于100頭成年非洲母象的體重。

±800千伏紹興換流站內變壓器

大運輸荷載和對運輸效率的嚴苛要求,給特高壓換流變壓器的運輸、安裝和維護帶來了很大的挑戰。在特高壓換流站內,如此龐大的換流變壓器是怎么運輸的,在運輸手段上又有什么新探索?

常規特高壓換流變站內運輸:

拆、運、組裝和測試,需要數周完成

特高壓換流變壓器重量和體積大,常規的特高壓換流變壓器站內運輸過程比較復雜。首先,工作人員需要將換流變壓器上的套管拆下來,然后采用液壓設備將換流變壓器整體抬升,并裝載到運輸小車上,再分別運輸套管和換流變壓器主體。

之后,運輸小車沿站內預設的金屬軌道移動。運輸到位后,工作人員再利用液壓設備將換流變壓器抬升并轉移就位,重新將套管安裝到換流變壓器上,隨后再進行注油、電氣性能測試等一系列的后續工作。

由于需要拆、運、組裝和測試等一系列復雜的操作,站內運輸換流變通常需要數周甚至更多時間才能完成。另外,由于常規的站內運輸小車并未針對換流變壓器運輸這種場景進行優化,在軌道轉移過程中,過大的運輸振動沖擊有可能對設備造成損壞。其中,換流變套管因具有特殊的結構形式,對振動沖擊尤其敏感。

換流變壓器在平直軌道上移動過程中,振動沖擊產生的主要原因為車輪與軌道之間的“啃軌”現象。

什么是“啃軌”現象?在正常情況下,車輪緣和軌道側面會產生一定的摩擦。在起重機出現異常時,這個間隙被破壞,車輪緣與軌道側面出現了較為嚴重的偏離,形成了強行接觸引發的嚴重擠壓、摩擦,繼而會出現車輪輪緣、軌道側面明顯的磨損。

運輸小車設計制造的缺陷造成行走路線偏移是引起“啃軌”現象的主要原因之一。車輪在重壓力下的變形、軌道在重載作用下產生的軌面缺陷和不均勻的地基沉降會引起車輪和軌道的配合問題,也會導致運輸小車運行過程中的不平穩,從而對設備產生振動沖擊。

特高壓換流變站內全裝運輸:

設備快速退出,備用相快速就位

在這種背景下,特高壓換流變壓器站內全裝運輸技術應運而生。全裝運輸是指換流變在閥側套管和網側套管已經安裝就位,且設備的油已經處于充滿的狀態下運輸。由于可以在保持設備結構完整情況下進行轉運,全裝運輸比常規運輸大大節省了時間和人力。

與常規運輸過程類似,在全裝運輸的軌道轉運過程中,對振動沖擊的控制非常關鍵。為此,國家電網有限公司組織相關單位開展特高壓換流站內換流變壓器全裝運輸技術的研究攻關和工程應用工作。

結合常規換流變壓器軌道移動過程的現場觀察和測試結果,啃軌現象和車輪軌道配合問題產生的振動沖擊可通過改進小車來消除。

基于此,中國電力科學研究院重新研制了換流變壓器全裝運輸小車,以滿足重載要求,并大幅度減小軌道移動過程中的振動和沖擊。新研制運輸小車單車載重達到500噸,移動時為兩車同時承載,可兼顧±800千伏和±1100千伏全裝換流變的軌道移動的需求,明顯提高了承載能力。

小車臺面尺寸(長×寬×高)為4.5×2.015×1.35米,運行軌距(兩條軌道之間的距離)為1.435米,小車自重約16.5噸。研發人員重新設計了新運輸小車的車體架和側架、緩沖裝置、獨立車輪組等主要部件。車架和側架的設計可提高小車的整體結構性能,增加的緩沖減振裝置可改善轉運過程中的沖擊振動,獨立車輪組的設計可減小了輪軌接觸應力,改善輪軌變形問題。

與原小車相比,新運輸小車振動大小減少達80%以上,套管的振動應力減小至破壞應力的3%,相同時間內沖擊振動的次數也顯著降低:新運輸小車設計在振動沖擊控制上效果明顯。

目前,特高壓換流變壓器全裝運輸技術已在±800千伏宜賓換流站、靈州換流站、紹興換流站、扎魯特換流站等站內得到了實際工程應用。全裝技術大幅減少了設備部件拆裝時間,通常只需一天時間就能完成運輸,實現了檢修設備快速退出、備用相快速就位,壓縮了檢修停電時間。

隨著站內全裝運輸技術在電力系統中的進一步推廣應用,運輸小車的成本將大幅度降低。相關技術也可應用于其他類型變壓器、高抗設備的站內運輸。(作者單位及供圖:中國電科院)

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