特高压油气试验穿墙套管吊装

魏忠明 赵红伟 朱虹庚

摘要：中国南方电网昆明特高压试验研究基地污秽试验室待安装的试验用穿墙套管全长18.450 m，吊重约6.1 t。该套管结构复杂价值高，安装难度大，吊装风险高。本文从施工准备开始，着重介绍了吊装方案编制及吊装过程管控等，行之有效的施工方法，为该类穿墙套管吊装提供了宝贵经验。

关键词：南方电网；穿墙套管；套管吊装

Lifting through wall casing for UHP

oil and gas tes

Wei zhong ming Zhaohongwei Zhuhonggeng

（Yunnan Power Transmission and Transformation Engineering Co. Ltd.Yunnan, Kunming 650216）

Abstract: The total length of the wall bushing to be installed in the pollution Laboratory of Kunming UHV test and research base of China Southern Power Grid is 18.450 m ,The lifting weight is about 6.1t. The casing structure has high complex value, difficult installation and high hoisting risk. From the beginning of construction preparation, this paper mainly introduces the preparation of hoisting scheme and the control of hoisting process. The effective construction methods provide valuable experience for this kind of wall casing hoisting.

Key words:China Southern Power Grid；wall casing；casing installation

0　前言

中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心昆明特高压试验研究基地污秽试验室受损的油浸式穿墙套管已拆除。试验室亟待利用新的穿墙套管开展各种前瞻性电气试验。待安装的CRZW–AC800/DC1000/3150-4型复合外套油-SF₆ 交、直流穿墙套管由南京电气高压套管有限公司制造。载流形式为导管直接载流，引导户外高压导线穿过穿墙套管进入污秽试验室，作为高压导电部分的支持物和对地绝缘用。为吸收因温差而引起穿墙套管的变化，专门在户外设有油枕。

该套管全长18.450 m，本体重5 t，吊重约6.1 t。穿墙套板内嵌于墙板中，离内墙面约0.32 m，套管需钻越直径1 m的穿墙套板孔，最后安装固定在离地18 m高的穿墙套板上。户外场地设备林立地下沟道纵横交错场地狭窄障碍较多；以往都由外向内吊装，可借鉴的经验较少安全风险较高，这些都给吊装工作带来了更多更大挑战！

综合考虑因地制宜地采用从室内起吊穿墙套管，加配重改变重心位置的施工方法，优质安全高效地完成了穿墙套管吊装。

穿墙套管安装以来运行平稳可靠，为电网安全经济运行优化设备选型科学决策提供基础数据做出了重大贡献！

1　作业准备

在施工前，应熟悉现场作业环境及穿墙套管参数，编制相应的施工方案，经过审核批准后按方案实施。

（1）设备参数及外形尺寸

设备参数及外形尺寸如图1所示。

图
1 穿墙套管外形尺寸图

（2）现场查勘及吊装方案构思

穿墙套管水平安装在污秽试验室离地约18 m高的墙上，户外场地设备林立地下沟道纵横交错场地狭窄障碍较多条件困难；穿墙套板户外侧离外墙面约2 m。试验室室内高28 m场地空旷无障碍物，穿墙套板离内墙面仅0.32 m。

根据污秽试验室户内外道路及场地情况，对现场吊装区域进行规划布置，经综合比较拟采用从室内起吊穿墙套管，加配重改变重心位置的施工方法如图2所示，吊着穿墙套管从户内将户外段穿过穿墙套板孔，最后螺栓紧固穿墙套管。

（3）吊具选用计算

3.1 根据吊车站位及套管长度等参数，确定的两点起吊方式选择主吊带长度为7 m。考虑穿墙套板内嵌墙面约0.32 m，吊装时主吊带必须躲过，故主吊点选择主吊带与套管水平状态时的夹角为85 °开展计算。

图2 吊装方案构想图

3.2 已知主吊带长7 m，根据套管吊点离辅助吊点9.25 m，利用余弦定理a²=b²+c²-2bccosA进行计算得到辅助吊带总长为11.10 m如图3所示。

图3 拉偏位置设定及吊带长度计算

根据主吊带及辅助吊带长度、套管主吊点至辅助吊点的距离及主吊带与套管水平状态时的夹角，利用公式A=arccos（b²+c²-a²）/2bc）计算出主吊带与辅助吊带的夹角；计算结果如图3所示。根据主吊点与套管水平状态时的夹角计算重心偏移量：COS85°*7m=0.61 m。

3.3 根据重心偏移量计算配重重量约为112.78 kg。

3.4 根据计算出的配重重量和已知的套管总重、套管保护套、过渡法兰、计算额定的载重量，即重心合力=（112.78+6 100+200+320）/1 000=6.732 t。

3.5 根据重心合力及主、辅助吊带的夹角计算主吊带和辅助吊带的拉力值；利用余弦定理a²=b²+c²-2bccosA、A=arccos（b²+c²-a²）/2bc）及三角函数计算得出主吊带拉力为6.65 t、辅助吊带拉力为0.61 t。

3.6 根据理论拉力值及长度选择吊带及吊具如表1所示。

表1：套管参数，场地及吊具和吊车选用相关数据

一	吊装相关参数一览表	数值	单位	参量
1.1	穿墙套管及距离相关参数
1）	套管户内段长度（均压环至安装法兰）	9.30	米	定量
2）	套管户外段长度（均压环至安装法兰）	9.15	米	定量
3）	套管总长（加均压环）	18.45	米	定量
4）	复合绝缘子外径	0.97	米	定量
5）	套管本体安装法兰直径	1.03	米	定量
6）	套管本体安装过渡法兰直径	1.50	米	定量
7）	套管安装孔直径	1.40	米	定量
8）	套管均压环外径	1.90	米	定量
9）	套管安装孔至地面高度	18.00	米	定量
10）	主吊带吊点距套管辅助吊点（增加配重）长度	9.25	米	定量
11）	主吊带长度	7.00	米	给定量
12）	辅助吊带长度	11.10	米	计算量
13）	吊车吊钩及动滑轮高度	2.00	米	定量
14）	吊车主吊臂定滑轮至动滑轮加钢绳高度	2.50	米	定量
15）	吊车支车状态转盘至地面高度	2.00	米	定量
16）	吊车支车状态转盘至穿墙套管安装中心距离	8.00	米	给定量
17）	吊车转盘中心对安装墙面距离（吊车长轴方向与安装墙面垂直）	4.50	米	给定量
18）	主吊带与套管夹角	85.00	度	设定变量
19）	主吊带与辅助吊带夹角	56.09	度	计算量
20）	辅助吊带与套管的夹角	38.91	度	计算量
21）	厂房高度	29.00	米	定量
1.2	重量相关参数
1）	套管总重	6 100.00	kg	定量
2）	套管吊装临时保护套重量	200.00	kg	定量
3）	过渡法兰重量	320.00	kg	定量
4）	吊车吊钩及动滑轮重量	400.00	kg	定量
5）	吊车吊装至安装位置时吊索长度对应重量	350.00	kg	定量
6）	套管主力吊环连接U型环1副（8 t）重量	4.00	kg	定量
7）	套管主力吊带重量（7 m*8 t）1副	6.00	kg	定量
8）	动载系数(按单机起吊考虑)	1.10	/	定量
二	计算重心偏移量	0.61	米	计算量
三	计算套管每米重量	330.62	kg	计算量
四	计算配重	112.78	kg	计算量
1	两吊带的合力	6.73	t	计算量
2	计算合力与主吊带拉力的夹角	5.00	度	计算量
3	辅助吊带的拉力	0.59	t	计算量
4	辅助吊带与套管的夹角	38.91	度	计算量
五	主吊带拉力	6.38	t	计算量
六	幅幅度计算（根据现场勘查及套管尺寸确定吊车站位）	9.18	米	计算量
1	吊车转盘中心对安装墙面距离（吊车长轴方向与安装墙面垂直）	4.50	米	变量
2	吊车转盘中心对穿墙套管中心距离	8.00	米	变量
七	臂长计算（根据吊车站位、就位高度、吊索高度、套管尺寸确定吊车主臂长度）	28.02	米	计算量
1	计算吊钩至套管之间的垂直距离	6.97	米	计算量
2	根据吊车站位转盘中心离穿墙套板孔中心方向，利用勾股定理计算出吊车的作业半径	9.18	米	计算量
3	根据套管安装最终高度、主吊锁高度、吊钩高度、吊钩动滑轮高度及吊带长度计算吊装相对高度	26.47	米	计算量
4	利用勾股定理计算吊臂长	28.02	米	计算量
八	额定起重量计算（根据作业半径、臂长及主吊臂最大仰角确定）	8.24	t	计算量
1	根据套管本体重量、钢丝绳、吊环、吊钩、吊带、动滑轮、过渡法兰、保护套、配重重量计算	8.24	t	计算量
2	计算主吊臂最大仰角	73.19	度	计算量
九	查表比较起重载荷是否满足要求确定吊车
1	根据50 t汽车吊起重特性表查表选择
	选择工作半径9 m、吊臂长度32.75 m得出额定起重量为8.3 t,通过计算作业半径9.18 m，吊臂长度为28.02 m的额定起重力为8.47 t大于8.34 t的要求。	8.47	t	查表量
十	计算吊臂与设备之间的安全距离	2.86	米	计算量
1	套管吊装至安装位置时距离吊臂的距离，利用相似三角形等比计算。	2.86	米	计算量

（4）吊车选用计算

4.1 根据吊装的相关参数，计算作业幅度，吊车的站位、最大作业半径。

4.2 根据计算选择的主吊带、辅助吊带的长度计算吊钩至吊点的垂直高度。

4.3 根据穿墙套管最终的安装位置、吊带垂直高度、吊钩及动滑轮高度、吊车支车高度，计算吊装的相对高度。

表2 吊车起重能力参数表

不支第五支腿，吊臂位于起重机前方或后方；支起第五支腿，吊臂位于侧方、后方、前方
工作半径(m)		主臂长度(m)
		10.70	18.00	25.40	32.75	40.10
3.0		50.00
3.5		43.00
4.0		28.00
4.5		24.00
5.0		20.00	24.70
5.5		28.00	23.50
6.0		24.00	22.20	16.30
6.5		21.00	20.00	18.00
7.0		18.50	18.00	14.10	10.20
8.0		14.80	14.00	12.40	9.20	7.50
9.0		11.50	11.20	11.10	8.20	6.50
10.0			9.20	10.00	7.50	6.00
12.0			6.40	7.50	6.80	5.20
14.0				5.10	5.70	4.60
16.0				4.00	4.70	3.90
18.0				3.10	3.70	3.30
20.0				2.20	2.90	2.90
22.0				1.60	2.20	2.40
24.0					1.80	2.00
26.0					1.40	1.80
28.0						1.20
30.0						0.90
各臂伸缩率（％）	二	0	100	100	100	100
	三	0	0	33	66	100
	四	0	0	33	66	100
	五	0	0	33	66	100
钢丝绳倍率		12	8	5	4	3
吊钩重量		0.515		0.215

4.4 根据套管本身重量、吊带、保护套、过渡法兰、吊钩及动滑轮及钢丝绳和理论配重，考虑1.1的动荷载系数计算吊装载荷。

4.5 根据计算出的作业幅度、吊臂长度，从吊车起重特性表查表选用吊车型号。

4.6 利用相似三角形等比穿墙套管吊装至安装位置吊臂与穿墙套管的安全距离是否满足要求，确定所选吊车型号。

最终根据计算结果及污秽试验室内外场地情况，在适当的驻车位置选用50 t、25 t汽车吊各1辆，平台车2辆；根据工作幅度、起吊高度、对照吊车参数表如表2所示进行校核。根据现场实际，户内布置50 t吊车和平台车各1辆，户外布置25 t吊车和平台车各1辆。

2　穿墙套管吊装

（1）在污秽实验室室内场地选择50 t和平台车的支车位置如图4所示。其中，50 t吊车支腿范围为6 m×7.2 m，离内墙约4.5 m，确保操作空间,幅度足够且四周无障碍。下脚处用2 cm厚大钢板铺垫，以保持支腿稳固。户外吊车平台车支车位置如图5所示。

（2）卸车、开箱：卸车前要确认穿墙套管安装方向货车进试验室一次到位。要检查随车冲撞记录仪是否动作甚至超标。开箱检查穿墙套管外观良好，SF₆气体压力正常，无渗漏油痕迹。用U型环将吊带固定吊装于窗墙套管的专用吊孔上，水平地将套管从包装箱里吊，并清除穿墙套管外表面的污秽。

图4 套管从包装箱内吊出

3. 将原穿墙套管使用的2个开口半圆形过渡板用16套M30×120 mm螺栓紧固装配到穿墙套管法兰盘的内侧。

4. 将保护套穿装至穿墙套管户外端，避免套管硅橡胶伞裙受损。

（5）用8 t的U型环将1副7 m*8 t的吊带连接在套管靠户内侧的专用吊点上,作为吊装主吊点；将1根6 m*5 t、1根4 m*3 t和一个3 t的手拉葫芦串接成调整水平的辅助吊带。指挥吊车缓慢受力，吃力后检查吊具设备吊车等，提离支墩后根据套管的倾斜情况和配重计算值，在户内侧套管末端处加装用控制电缆做成的配重。根据受力情况调整辅助吊带上的手拉葫芦，以保证穿墙套管呈水平状态。

（6）在穿墙套管户内外侧端头各拴2根约30 m的揽风绳，以控制套管在起吊过程中的摆动幅度。

（7）指挥吊车缓慢起升穿墙套管离地约100 mm开展试吊工作如图5所示，认真检查各吊点、主辅吊带的受力情况无异常后。关闭穿墙套管上的补油阀门，拆除油枕及油管等配件。

图5 带着全部荷载调平、试吊

（8）指挥50 t吊车缓慢起吊，在户外25 t吊车和户内外平台车上的作业人员配合下，套管缓慢钻越穿墙套板孔，并紧固法兰连接螺栓。

（9）拆除户外套管保护套、配重等，安装户内外均压环等附件；敷设完成智能化监测设备配件。恢复油枕、油管，排除空气打开油阀门补油、静置，油试验合格；对穿墙套管进行抽真空、充气、静置，SF₆试验合格；穿墙套管常规试验合格即可做耐压等特殊试验，最后恢复设备引线交付使用。

3　结束语

CRZW–AC800/DC1000/3150-4复合外套油-SF₆交、直流穿墙套管安全顺利的吊装完成，为后续吊装此类设备积累了宝贵的经验。也为开展高原特高压污秽试验创造了有利条件，为昆柳龙直流输电工程优化设备结构选型等提供了科学决策依据。

使用过程中也暴露出穿墙套管油枕和SF₆气体智能化监测设备置于室内更能有效提高设备维护效率和使用寿命等。

参考文献

［1］南京电气高压套管有限公司.CRZW – AC800/DC1000/3150-4复合外套油-SF₆交、直流穿墙套管安装使用作业方案［C］.南京：南京电气高压套管有限公司，2019.

［2］云南送变电工程有限公司.中国南方电网昆明特高压试验研究基地污秽试验室穿墙套管安装方案［C］.昆明：云南送变电工程有限公司，2019.

［3］中国电力企业联合会.中华人民共和国国家标准.电气装置安装工程 高压电器施工及验收规范（GB50147-2010）［S］.北京：中国计划出版社，2010：22-23.

［4］中国电力企业联合会.中华人民共和国国家标准.电气装置安装工程 母线装置施工及验收规范（GB50149-2010）［S］.北京：中国计划出版社，2010：32-33.

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