林俊杰

（鄭煤集團(tuán)公司供電處，河南新密452371）

河南鄭煤集團(tuán)按網(wǎng)域分省網(wǎng)和自備網(wǎng)兩部分，由110 k VI、II鵝礦線至鄭煤集團(tuán)自備電廠（東風(fēng)電廠）與省網(wǎng)并網(wǎng)；按地域分中部電網(wǎng)、西部（登封）電網(wǎng)和東部（新鄭）電網(wǎng)；所轄有110 k V變電站5座，35 k V變電站14座，帶有9座主力礦井及部分資源整合礦井，另有部分資源整合礦井分別由滎陽、鞏義、汝州等地區(qū)電網(wǎng)供電。

110 k V來集變電站是為裴溝、楊河、岳村變電站供電的中樞變電站，擔(dān)負(fù)著裴溝礦、深部立井、蘆溝礦的安全供電任務(wù)；110 k V方山變電站是為米村、王莊、袁莊變電站供電的中樞變電站，擔(dān)負(fù)著米村、王莊礦及袁莊站的安全供電任務(wù)。110 k V來集變電站地理接線圖如圖1所示。

1 來集變電站構(gòu)架安全運(yùn)行存在問題

采集大部分變電站為礦井服務(wù)，距離礦井較近，且周邊兼并重組礦井較多，易受采空區(qū)的影響，如2013年初110 k V來集變電站內(nèi)地面多處出現(xiàn)裂紋，構(gòu)架、橫梁（擔(dān)）變形等情況。2013年1-4月因處理110 k V來集變電站構(gòu)架故障造成單回路停電次數(shù)2次（正常為雙回路分列運(yùn)行），不但嚴(yán)重影響來集變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，直接影響35 k V裴溝、楊河、岳村變電站及龍力水泥廠的正常運(yùn)行，而且給裴溝礦及深部立井、蘆溝礦、龍力水泥廠的安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的威脅。這一問題亟待采取措施予以控制防范。

圖1 110 kV來集變電站地理接線圖

2 原因分析

經(jīng)過多方查找，一方面運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，從人、機(jī)、法、料、環(huán)等諸多方面找出了部分設(shè)備（如構(gòu)架）故障造成變電站設(shè)備停電的原因，并繪制了關(guān)聯(lián)圖；另一方面，小組成員通過對(duì)變電站供電情況進(jìn)行調(diào)查分析、繪制出礦井供電設(shè)備故障停電排列圖。從造成礦井變電站構(gòu)架故障停電的關(guān)聯(lián)圖和變電站因設(shè)備故障停電的排列圖可以得知，材料元件老化、受外力大和采空區(qū)、沉陷區(qū)及地質(zhì)條件發(fā)生變化是造成礦井變電站停電的主要原因。

（1）現(xiàn)場勘察

工程技術(shù)人員用儀器在現(xiàn)場進(jìn)行垂直度測(cè)量，發(fā)現(xiàn)110 k V有I礦來2、來110兩臺(tái)斷路器設(shè)備進(jìn)線構(gòu)架發(fā)生向西傾斜現(xiàn)象；工區(qū)技術(shù)人員在進(jìn)行現(xiàn)場故障排查時(shí)，發(fā)現(xiàn)在I礦來2、來110兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)線構(gòu)架上的橫梁（擔(dān)）出現(xiàn)移位，造成I礦來2橫梁（擔(dān)）上的一個(gè)金具（固定螺栓）受橫向剪力過大被橫向切斷。構(gòu)架出現(xiàn)傾斜、橫擔(dān)出現(xiàn)移位，易發(fā)生各類停電故障。

（2）原因分析

由于來集變電站設(shè)計(jì)時(shí)即勘察出地表處于斷裂地帶，地質(zhì)條件較差，因此采用的是整體基礎(chǔ)?，F(xiàn)在周邊礦井如裴溝礦、一四井、宏達(dá)礦、振興礦、檜樹亭礦等礦井較多，隨著近幾年礦井的不斷開采，出現(xiàn)較多的采空區(qū)、沉陷區(qū)，引起變電站地質(zhì)條件發(fā)生變化，隨之地面出現(xiàn)裂縫，設(shè)備構(gòu)架出現(xiàn)傾斜，橫梁（擔(dān)）發(fā)生移位。

工程技術(shù)人員通過利用水準(zhǔn)儀定期對(duì)來集站地表沉降情況進(jìn)行跟蹤測(cè)量，并做好記錄和分析，觀察出地表有少許沉降，尤其110 k V設(shè)備區(qū)地表沉降較明顯。2013年2月份通過對(duì)連體基礎(chǔ)周圍及裂縫較大的地表進(jìn)行部分開挖，查找出幾處較大裂縫，最大裂縫有20 cm寬，嚴(yán)重影響礦井變電站的安全運(yùn)行。

3 制定對(duì)策并予以實(shí)施

3.1 針對(duì)元件老化、材料受力大的問題

采取“防”的對(duì)策：將已損壞的固定橫擔(dān)的金具－螺栓進(jìn)行更換；同時(shí)利用延伸支架方法對(duì)間隔橫梁進(jìn)行改造加固，并與原設(shè)計(jì)單位一起進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，原設(shè)計(jì)單位同意該改造方案。

（1）2013年4月16日修試工區(qū)對(duì)I礦來2進(jìn)線間隔和來110間隔橫梁進(jìn)行加固，將原固定橫擔(dān)的一端改造為可活動(dòng)連接的橫梁，即將Ⅰ礦來進(jìn)線間隔南側(cè)橫梁與立柱的剛性聯(lián)接，通過加裝延伸支架的方式改為能夠縱向伸縮的活動(dòng)聯(lián)接，保證立柱傾斜變化時(shí)，橫梁預(yù)留有80 mm的位移伸縮量。

延伸支架：用8＃槽鋼制作延伸支架，支架總長1 450 mm，寬610 mm，支架用2根8＃槽鋼做橫撐，橫撐間距580 mm，橫撐與橫梁用8.8級(jí)M16×50螺栓固定牢固后，再全縫焊接。在水泥立柱上方金屬立柱東、西側(cè)的延伸支架下面的鋼板支撐面上，焊接一段8＃槽鋼，長度為250 mm，作為橫梁活動(dòng)面的下接觸面，在此接觸面的橫梁活動(dòng)側(cè)，距立柱中心線80 mm處，焊接8.8級(jí)M16×50螺栓；在橫梁固定側(cè)，距立柱中心線40 mm處，焊接8.8級(jí)M16×50螺栓；在橫梁延伸支架上距立柱中心線80 mm處，以此為中心加工2個(gè)長80×6 mm長孔，用8.8級(jí)M16×50螺栓使延伸支架與立柱接觸面兩側(cè)所焊接的槽鋼聯(lián)接，使延伸支架受縱向力作用時(shí)，有60 mm的拉量和20 mm的收縮量。橫梁延伸支架如圖2所示。

（2）為了防止改造后的可活動(dòng)橫梁位移超過80 mm時(shí)，從水泥構(gòu)架上脫落，在構(gòu)架上用2根2 m長預(yù)鉸絲與橫梁進(jìn)行固定，即在此水泥桿上方的金屬立柱上用鋼絞線與該水泥桿南側(cè)橫梁連接，避免因橫梁發(fā)生位移而使固定的金具－螺栓受橫向剪力而損壞，防止該橫梁墜落。

圖2 橫梁延伸支架結(jié)構(gòu)圖

在Ⅰ礦來進(jìn)線間隔2個(gè)水泥桿上方金屬立柱主材南、北2個(gè)側(cè)面距金屬立柱底端1 m處和2個(gè)水泥桿南、北兩側(cè)橫梁主材側(cè)面距立柱0.5 m處，每處各焊接1個(gè)U型環(huán)，共16個(gè)，用LGJ-35型鋼絞線把橫梁和立柱相聯(lián)接。鋼絞線平時(shí)不受力，橫梁位移發(fā)生較大變化，橫梁從立柱支撐面滑落時(shí)，防止橫梁跌落。采取相同辦法對(duì)來110間隔北側(cè)水泥桿橫梁和來110西表間隔南側(cè)水泥桿的兩側(cè)橫梁進(jìn)行加固。用鋼絞線加固橫梁示意圖如圖3所示。

圖3 用鋼絞線加固橫梁示意圖

3.2 針對(duì)采空區(qū)、沉陷區(qū)及地質(zhì)條件發(fā)生變化

采取“控”的對(duì)策：一方面對(duì)主設(shè)備的基礎(chǔ)利用碳纖維進(jìn)行加固，另一方面對(duì)裂縫實(shí)施灌漿。2014年4月，對(duì)來集變電站內(nèi)110 k V主要設(shè)備區(qū)及地質(zhì)變化較大的設(shè)備區(qū)的基礎(chǔ)進(jìn)行開挖，發(fā)現(xiàn)有2～3 mm裂縫的基礎(chǔ)梁，對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)梁采用碳纖維布進(jìn)行加固。

施工程序如下：準(zhǔn)備工作→清理裂縫表面（裂縫處理）→底層樹脂配制并涂刷（灌注）→封縫→表面修復(fù)處理→粘貼樹脂的配制及涂刷→粘貼碳纖維布→固化→表面防護(hù)；同時(shí)對(duì)兩臺(tái)主變、35 k V設(shè)備區(qū)、構(gòu)架基礎(chǔ)進(jìn)行開挖，發(fā)現(xiàn)有裂紋、空洞的3個(gè)地基進(jìn)行充灌水泥漿填充，灌實(shí)；同時(shí)做好排水溝以便排水。

4 結(jié)束語

通過對(duì)110 k V來集變電站地基沉陷采取“防、控”措施進(jìn)行治理，即一方面采取利用支架進(jìn)行改造橫梁、吊鋼鉸線的措施進(jìn)行“防”；另一方面采取向裂縫灌注水泥漿、碳纖維布加固地梁的措施進(jìn)行“控”；挖排水溝等綜合治理方案，從根本上解決了來集礦井變電站由于地基沉陷、構(gòu)架傾斜、橫梁（擔(dān)）移位的安全隱患。110 k V來集變電站因采取綜合治理措施，減少了地基沉降、構(gòu)架傾斜、設(shè)備損壞引起變電站或礦井單回路停電的次數(shù)。2013年5月～2014年12月，由于變電站構(gòu)架故障引起的停電次數(shù)由原來的2次下降到0次，從而解決了110 k V來集變電站供電薄弱的問題，有效提高了110 k V來集變電站的安全供電可靠性，為裴溝礦、蘆溝礦等礦井及龍力水泥廠的安全生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的電力保障。

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