1000千伏变电站高空作业平台研发与应用

1000千伏变电站高空作业平台研发与应用

李新杜杨范震

（河北省送变电公司050000）

摘要：1000千伏变电站高空作业平台是特高压变电站高空作业必不可少的施工机械，无论是设备安装还是设备调试都需要高空作业平台，在一个变电站施工中，往往需要数台高空作业平台同时工作，如果要购置专用的、符合要求的高空作业车，其单台购置费较多，这些费用摊在台班费用上，施工成本就会大大提高，施工单位无法承受。如果后续的特高压变电站断档，这些大型的高空作业车就会面临长期闲置，直至到期报废，由此造成极大的浪费。研究高空作业平台的目的，就是在不购置大型高空作业车的前提下，采用合理的方案解决高空作业平台问题，同时，该方案也可用于其他电压等级的变电站施工中。基于此，本文针对1000千伏变电站高空作业平台研发与应用进行了研讨。

关键词：1000千伏变电站；高空作业平台；研发与应用

1高空作业平台结构简述

1.1高空作业平台的组成

高空作业平台主要由平台、平台支架总成、平衡安全锁、支撑臂、可调链接臂、固定链接臂、转换接头、活动链接环、销轴等组成。其中，在平台支架总成上安装有平衡安全锁，用于作业平台到达工作位置后，锁紧作业平台，使作业平台在工作过程中保持稳定状态。

1.2高空作业平台的组装

①将高空作业平台与平台支架总成组装在一起。②把吊车吊臂降至可与高空作业平台连接的高度，在吊车副杆的上固定点安装转换接头（见图2）。③将固定链接臂与转换接头连接；吊车副杆的下固定点与可调链接臂一端连接。④将平台支架总成的上端与固定链接臂的另一端连接；平台支架总成的下端与可调链接臂另一端连接，通过双钩调整平台支架总成的稳定度。

1.3高空作业平台的拆卸

高空作业平台的拆卸过程是高空作业平台组装的逆过程。

吊兰最大承载重量为200公斤。经过校核（见力学校验）和用实际重量为25kg沙袋模拟实验而得。

作业平台的设计图和结构图见图1：

使用时，根据吊车尺寸，选择相应位置，先使用专用定位销连接环固定在吊车吊孔上。如下图2、3、4所示。

2力学校验

本平台经过调研、设计、校核、加工，最终形成一套专用工具，为保证其在工程应用中的安全性，特建模做力学分析。

2.3.1工作斗强度校核

工作荷载：P=2500N

工作斗自重：G1=1000N

全部荷载由两根[10槽钢承担。

槽钢：[10截面积A=1274.8㎜2抗拉强度≥375MPa

破坏荷载P+G1=3500N

σ=(P+G1)/2A=3500&pide;1274.8&pide;2=1.37MP＜[σ]=125

槽钢强度满足要求。

2.3.2销轴校核

销轴材质Q235，许用剪应力[τ]=140N/mm2,

Φ32销轴的截面积A销=πr2=804mm2

τ=＜[τ]

销轴强度满足要求。

1）横梁校核（见图5）

AC为横梁，CO为横杆。

AB=700,BC=1000,CO=920,OD=820

横梁为□80×5材质Q235,截面积为1500㎜2，单重为117.75N/m，抗弯模量W==35.3125㎝3,许用应力[]＝125MPaI==141.25㎝4。

横杆为φ45圆钢，截面积为1590㎜2，单重为124.815N/m，抗弯模量W==8.946㎝3，I==20.13㎝4。

2）计算横梁自重:

G2=G21+G22

G21=117.75×1.700×2=400.35N

G22=117.75×1.367=161N

计算横杆自重G3=124.815×0.82=102.3N

受力分析：B点支反力为Rb,O点支反力为RO。

3）根据受力平衡：P+G1+G2+2G3=2Rb+2RO①

根据力矩平衡：（P+G1）×DO+G21•(AC/2+CO)+G22•CO+2G3•CO/2=2Rb•BO②

由①、②计算得

Rb=[（2500+1000）×（1.62+0.92）+400.35×（1.7/2+0.92）+161×0.92+102.3×2×0.92/2]/(2×1.92)=2562.7(N)

RO=(3500+561.35+2×102.3-2×2562.7)/2=-429.7(N)

4）弯矩分析：

B点处弯矩最大：

Mmax=(P+G1)×DB+

=3500×62+=217000+2884.875=219885N•㎝

σ==219885/35.3125=6227N/㎝2=62.27N/㎜2＜[σ]=125N/㎜2

横梁抗弯能够满足要求。

5）横杆校核

截面积A=π(r2-r12)=3.1415926×(242-162)=1005㎜2

抗弯模量W==10836

RBy=RB

轴向压力:RBx==5999(N)

横杆上作用有轴向压力，也作用着弯矩M杆，是压弯杆件。

M杆＝(RO×OC)/2-(q杆×(OC/2)2)/2＝429.7×0.46-(124.815×0.46×0.46)/2=184.456Nm=184456N㎜

Ф48×8钢管惯性半径i==1.442(cm)

长细比＝＝63.8

按b类构件考虑，查表的φ=0.675

6）压弯稳定性校核：

σ==25.86MP＜[σ]=125

横杆强度满足要求。

7）斜拉杆校核（见图6）

轴向拉力Rbz=Rby/sin23.127°=2562.7&pide;0.39277=6524.7N

截面积A=π(r2-r12)=3.1415926×(162-132)=273.3㎜2

σ=Rbz/A=6524.7&pide;273.3=23.9MP＜[σ]=125

斜拉杆强度能够满足要求。

8）最大工作高度工况横梁受压稳定性校核：

此时，吊车主臂仰角为79.5°（见图7）

横梁轴向压力强度校核：

σ轴=（P+G1）sin79.5/2A=3500×0.98325/2×1500=3441&pide;3000=1.147MP＜[σ]

强度满足要求。

9）稳定性校核：

方管横梁长细比：λ==49.55＜140

长细比满足要求。

圆钢横杆长细比：λ==81.77＜140

长细比满足要求。

综上所述，结构强度及稳定性均能满足要求。

3工程应用与推广

本项目研制高空作业平台经试验，具备现场应用条件，在河北省送变电公司北京西1000kV变电站新建工程进行工程应用。

经实际应用表明，北京西1000kv施工中运用本项目研制的高空作业平台不但可以有效施工，并且操作简便，明显提升施工效率，同时具备安全系数高的优点，具有极大的工程推广价值。

4该高空作业平台的创新点

1）通过调节链接臂利用现有吊车实现高空作业平台功能。

2）吊兰最大承载重量为200公斤。

3）可实现在50米高空作业，操作简单。

4）通过对讲机实现空地通信和联控，提高现有吊车使用效率，增加高空作业安全可靠性。

5）现已开发出适应于特高压变电站建设使用的多功能施工高空作业平台。

5该高空作业平台的优势

传统的高空作业车方式、方法落后，尤其是在近年来高压变电站线路架设及维修量较大且高度较高，本项目研制的高空作业平台有效解决了传统挂线方式的弊端，并且操作简便，明显提升施工效率，同时具备安全系数高的优点，具有极大的工程推广价值。

5.1安全效益分析

（1）该高空作业平台采用碳素高强度材料，经过力学校核，使用过程中安全系数高。

（2）施工过程中，作业平台采用滑动定位销，比传统的插孔式方式，安全性能大大提高。

（3）采用现代化信息通信手段实现实时联控

5.2经济效益分析

该高空作业平台操作简便，节省了大量时间。

变电站建设过程中，利用本项目研发的高空作业平台，可以有效解决高空施工难题，同时保证施工过程中的安全性，提高作业效率。如果继续采用传统的作业方式，施工进度将会减慢，工期至少要延长1天，依据当时的施工情况，每天投入作业的平均人力、物力和管理成本约为0.5万元，依据我公司近年承建变电站建设情况，按每年40个类似工程计算，每年可节约成本0.5×40=20万元。

5.3社会效益分析

高空作业平台是1000kv变电站高空维修过程中一项安全系数高的作业平台。通过应用证实本项目研发的高空作业平台可以有效的解决传统高空作业车在高空作业难的问题，同时还提高了施工过程中的安全性能，实现了施工科学化安全管理，保证了变电站建设的安全性，具有极好的推广价值。

6需要改进的地方

安全防护：增加视频监控及带电体距离监测功能，实现声光报警。

结语

综上所述，该高空作业平台的推广将提高吊车的利用率，不用占用巨大的资金采够昂贵的进口高空作业平台（高空作业车），也将解决因举力和摆幅不够而不断移车降低工作效率的问题，同时解决了目前高空作业车普遍存在的急停时机械臂振幅偏大的问题。

参考文献

[1]何权,王舶仲,谭庆科.高空作业轻便绝缘平台的设计与实现[J].中国电业:技术版,2015(10).

[2]肖宾,刘凯,陈磊,等.1000kV特高压变电站带电作业绝缘平台研制[J].高压电器,2015(12):1-5.