多年冻土路基施工技术[多年冻土地区太阳能电站施工技术].docx

多年冻土路基施工技术 多年冻土地区太阳能电站施工技术 新建青藏铁路格拉段站后电力标段起于格尔木, 沿线经不冻泉、五道梁、沱沱河、雁石坪、唐古拉山、安多、那曲、当雄、羊八井 , 止于拉萨 (DK814+150DKxx+962.85), 正线长 1142 公里。全线最高海拔 5072 米, 其中望昆北至安多北段 (DK957+640DK1513+770)约 550多公里位于青藏高原多年冻土地区或不良地质地带。本地区气候条件严寒多变、 紫外线辐射强 , 对沿线电力线路的施工造成了很大困难。 为此我们对电力线路的施工工艺提出了更高的要求 , 力争把青藏铁路电力线路修建成一条免维护线路。青藏线格拉段自动化程度高 , 全线实现调度中心远方监控、 操作 , 全线电力系统一旦出现故障就会对全线的通信、 信号、列车运行情况监控和工作人员的生活造成极大影响 , 而且铁路沿线无二路地方电源 , 针对这一特殊情况, 考虑到青藏线沿线日照时间长、 环保等因素 , 在青藏线沿线小站设太阳能电站、较大站设柴油发电机组作为二路电源以确保青藏线沿线电力系统不出现电力中断。正常情况下运行方式如下 : 在市电正常供电的情况下 , 太阳能系统由并网逆变单元实现并网送电 , 同时对蓄电池组进行浮充 , 充放电控制单元处于热备状态 , 以保证对通信、信号负荷的应急供电 ; 当市电停电时 , 太阳能并网逆变单元自动退出 , 由太阳能和蓄电池组向负荷应急供电 : 当负载较轻时 , 太阳能光伏阵列输出在带载的同时对蓄电池组进行浮充 ; 当负载较重时 , 由太阳能光伏阵列和蓄电池组共同向负载供电 ; 如太阳能光伏阵列无输出则由蓄电池组向负载供电。当市电恢复时 , 由市电立即向蓄电池组补充充电。结合施工现场施工实际情况 , 在青藏线前阶段施工中形成本施工技术。1 技术特点1) 快速施工 , 大大减小了对多年冻土的热扰动。 2) 施工操作简单 ,劳动强度低 , 施工质量高。3) 施工采用机械作业的利用率 , 大大减少了人力劳动的强度。 4) 提高了高原多年冻土地区太阳能电站的施工质量 , 减少了线路故障停电的发生率、确保全线电力系统不间断运行。2 适用范围本技术适用于高海拔冻土地区太阳能电站的施工 , 也适用于平原、丘陵地段太阳能电站的施工。在平原、丘陵地段施工时 , 根据施工现场具体情况进行调整。3 施工机具选型根据青藏高原高寒、 缺氧、雨雪天较多等恶劣的自然条件 , 施工机械设备应满足以下要求 :1) 要最大程度地减少对长年冻土的热扰动 , 宜采用钻机快速开挖施工 , 进行基础制作 ( 高架式太阳能电池方阵 ) 。2) 因控制柜设备重量较重、电池方阵数量较大、较重 , 为减轻施工现场劳动强度、加快施工进度 , 宜采用以吊车施工为主、以现场人员为辅的施工方式。4 工艺流程及操作要点4.1太阳能电站施工工艺流程高架式太阳能电站施工工艺流程( 见图 1) 。屋面式太阳能电站施工工艺流程( 见图 2) 。4.2施工操作要点4.2.1室内地面、电缆沟检查施工前根据设计图和施工现场情况检查室内地面、电缆沟施工情况 , 核对电缆沟相对位置、 水平等相关参数是否与设计相吻合 ( 误差是否在允许范围内 ), 如误差在允许范围内 , 可以进行下一步工序 ( 设备就位 ); 如误差较大 , 超出允许范围 , 必须对电缆沟进行返工 , 直至合格方能进行下一步工序。4.2.2材料、设备就位对于高架式太阳能电站 , 材料、设备就位前必须对地面钢柱基础进行检查和核对 : 核对钢柱基础相对位置、高差等相关参数是否与设计相吻合 ( 误差是否在允许范围内 ), 如误差在允许范围内 , 可以进行下一步工序 ( 材料就位 ) 。如误差较大 , 超出允许范围 , 必须对基础进行返工 , 直至合格方能进行下一步工序 ; 对于屋面式太阳能电站 , 材料、设备就位前必须对屋面基础进行检查和核对 : 核对钢柱基础相对位置、高差等相关参数是否与设计相吻合 ( 误差是否在允许范围内 ), 如误差在允许范围内 , 可以进行下一步工序 ( 材料就位 ) 。如误差较大 , 超出允许范围 , 必须对基础进行返工 , 直至合格方能进行下一步工序 , 由于设备自身较重 , 现场运输及施工极不方便 , 为使在施工中对青藏高原植被破坏程度减到最小 , 材料及设备用汽车运到车站变电所附近 ( 汽车在施工便道上行走 ) 后, 用吊车卸到车站。组织人力用相关工具将蓄电池、电池方阵及设备倒运到设计位置。4.2.3材料、设备安装1) 蓄电池组安装。按设计图纸尺寸 , 先安装电池机架 , 机架组装完成后 , 检查机架是否连接牢靠。 将蓄电池排放到机架上 , 按厂家提供资料、在厂家人员指导下连接蓄电池。具体如下 : 蓄电池的检查和搬运。检查蓄电池有无损坏, 电池外观有无电解液泄漏的痕迹; 使用万用表检查单只电池的电压是否正确; 由于蓄电池较重 , 搬运时必须注意选择运输工具, 严禁翻滚和摔掷 ,应正确使用吊钩和吊带。 蓄电池的安装。 先将侧框架平稳放置于地面 , 然后将搁梁放置侧架上 , 对好两侧安装螺孔 , 并将螺栓带好 , 但先不旋紧 ; 用连接板将左边侧梁与侧框架连接 , 用螺栓连接好 , 但先不旋紧; 用相同方式 , 将右边的侧梁与侧框架连接 , 用螺栓连接好 , 但先不旋紧 ; 调整好各零部件相互间的配合 , 若无错位现象 , 则将各处螺栓旋紧; 将连接好的电池架转移到机房相应位置 , 在电池架地脚孔处做好标记 ; 挪开电池架 , 在做标记处钻孔 , 然后对安装现场进行清理 ; 在孔中放入膨胀螺栓 , 然扣挪回电池架 , 并将其固定 ; 将蓄电池放入电池架 ,并依据电池组连接线路图将电池连接妥当 ; 若电池架需双层安装 , 则将安装好的组合架叠加在侧框架上部 , 对好铆螺母孔 , 然后用螺栓连接牢固。蓄电池安装注意事项。 取暖器或空调通风孔不应直接对着蓄电池 , 应尽量使蓄电池组各部位温差不超过 3。蓄电池室应避免阳光直接照射 , 远离火源 , 不能置于大量放射性、 红外线辐射、 有机溶剂和腐蚀气体环境中 ; 蓄电池室内应有通风设施 , 当蓄电池严重过充电时 , 可能会有氢气和氧气排放在大气中。据此 , 在成套电源装置中 , 柜的设计也应有良好的通风。成套装置可布置在控制室内 ; 蓄电池布置在楼层上时 , 应向土建专业提供负荷要求。抗震烈度为 7 度及以上地区 , 应采取地脚螺栓固定 , 加防震支架等措施 , 并降低蓄电池迭装层数 ; 蓄电池为荷电出厂 , 故在安装过程中 , 必须小以防止短路 , 严禁摔、砸、倒立、反接等现象 ; 幅地蓄电池组件电压较高 , 存在电击危险 , 因此在装卸导电连接片时 , 应使用绝缘工具 , 安装使用绝缘工具 , 安装或搬运电池时要戴绝缘手套 , 蓄电池在搬运过程中 , 不能触动极柱和安全气阀 ; 脏污的连接片或不紧密的连接均可能引起电池打火 , 所以要保持连接片在连接处的清洁 , 并拧紧连接片 , 但拧紧螺母时扭矩不超过 15Nm,使其不对端子产生扭曲应力。单只蓄电池采用不锈钢或镀锡螺钉、螺栓、镀锡铜排连接片和平垫圈吕联连接 ; 蓄电池之间、蓄电池组件之间以及蓄电池组与直流电源柜之间的连接应合理方便 , 电压降尽量小 , 不同容量、不同性能的蓄电池不能互连使用 , 安装末端连接件和导通蓄电池系统前 , 应认真检查蓄电池系统的总电压和正、 负极 ,以保证安装正确 ; 蓄电池与充电装置或负载连接时 , 电路开关应位于“断开”位置 , 并保证连接正确 , 蓄电池的正极与充电装置的正极连接 , 蓄电池的负极与充电装置的负极连接 ; 蓄电池和设备保持清洁 , 经常用湿布擦拭 , 而不能使用有机溶剂 ( 如汽油等 ) 清洗外部 , 不能使用二氧化碳灭火器扑灭蓄电池火灾 , 可用四氯化碳之类的灭火器具。蓄电池在安装前可 035的环境温度存放 , 存放期不超过 6 个月 , 贮存期为 36 个月的蓄电池应进行充电维护 , 存放地点应干燥、清洁、通风。本文为全文原貌未安装 PDF浏览器用户请先下载安装原版全文2) 设备安装。控制柜、逆变器柜、交流配电柜等设备就位后 , 检查柜间顺序 , 无误后按厂家提供资料连接柜间低压电缆、 控制电缆 , 施工完检查接线是否有误。具体如下 : 检查控制柜。 按照清单检查控制柜型号、 数量是否符合 , 外观是否完好 , 配件是否齐全 ; 对照控制柜使用说明书和接线图检查控制柜 , 复查控制器内的接线是否正确。线号是否与纸上相符。固定和接线用的紧固件、 接线端子等是否无损。 接地端子有明显标识。控制柜的安装。确定控制柜基础位置并找平 , 水平度误差应小于2mm/m。控制器摆放平稳 ; 与接地系统做可靠的连接 , 不应与其他设备串联接地 ; 按照控制柜说明书及安装手册进行接线 , 接线必须准确无误 , 牢固可靠。相同极性采用同色导线 ; 接线试验前应检查输入与输出及接地不应短接 ; 接线步骤先连接蓄电池端和电源输出端 , 然后对系统进行检查 , 具备通电条件时 , 连接太阳能电池板输入线路 ; 当采用多股铜芯线时在接线之前应进行搪锡或采用接线端子连接。 注意事项。控制柜在使用过程中有一定的发热量属正常现象 , 但要保持室内的通风散热、干净清洁 ; 接线步骤先连接蓄电池端和电源输出端 , 然后对系统进行检查 , 具备通风条件时 , 连接太阳能电池板输入线咱 ; 当采用多股铜芯线时在接线之前应进行搪锡或采用接线端子连接 ; 安装时注意对机柜及各种电气元件的保护。3) 太阳能电池方阵安装。 对于高架式太阳能电站 , 安装太阳能电池方阵前 , 先进行钢柱组立和电池板支撑安装 , 完成后按设计图进行太阳能电池方阵的安装、按厂家提供资料进行方阵之间的连接 ; 对于屋面式太阳能电站 , 安装太阳能电池方阵前 , 在屋面上进行电池板支撑安装 , 完成后按设计图进行太阳能电池方阵的安装、按厂家提供资料进行方阵之间的连接 ; 施工同时进行汇线箱的施工 ( 按设计位置进行汇线箱施工 ) 。具体方法如下 : 支架底梁安装。 检验底梁和固定块。 底梁分前后横梁 ( 南侧为前横梁 , 北侧为后横梁 ) 如发现前后横梁因运输造成变形 , 应先将其校直 ; 根据图纸区分前后横梁 , 以免将其混装 ; 将前、后固定块分别安装在前横梁上 , 安装时必须保证固定快的侧边与槽钢开口边平直 , 注意勿将螺栓紧固 ; 支架底梁安装 , 将前、后横梁放置基础上 ,用水准仪将底横梁调正调平, 必须将屋面上支墩和底面横梁焊接牢固。图 3电池板连接杆安装。 检查电池板连接杆的完好性 ; 根据表一区图纸确认电池板连接杆 , 依据图纸进行安装。为了保证安装完毕后电池板安装面平整 , 不应将连接螺栓紧固 , 以便对其进行调整。电池板的安装。 电池板的进场检验 , 应对每块电池进行如下检查。太阳能电池板应无变形、玻璃无损坏、划伤及裂纹。测量太阳能电池板在阳光下的开路电压应为 21.0V, 电池板输出端与标识正负应对应 ; 太阳能电池板安装应自下而上逐块安装 , 安装时应注意保持电池板接线盒方向一致 , 连接螺杆的安装方向为自内向外 , 并紧固电池板螺栓 ; 电池板为易损物品 , 安装时应轻拿轻放 , 避免碰撞。电池板安装面的调整。调整首末两根电池板固定杆的位置 , 并将其紧固 ; 将放线绳系于首末两根电池板固定杆的上下两端 , 并将其绷紧 ; 以放线绳为基准分别调整各固定杆及电池板 , 将其调整至同一个平面内 , 同时紧固所有支中国核工业总公司连杆及电池板连接螺栓。 电池板接线。该电站电池板的接线方式为 20 串 9 并, 即每个方阵的 20 块电池板逐块串联 , 并通过电缆接入方阵接线箱 ; 电池板连线为插接式 ( 自带 ), 接线时应按照电池板连线图逐块串联 20 块电池板。每串电源板连接完毕后 , 应检查电池板串开路电压为 420V左右 , 若偏差超过单块电池板开路电压 , 应逐块检查接线极性是否正确 , 有误者立即调整 , 连接无误后断开其中一块电池板的接线 , 待接线箱及机柜安装完毕具备通电条件时再将其加接 , 保证其后续工序的安全操作 ; 电池板串接完毕后, 将电池板间连接线长出部分捆扎于电池板连接杆上 , 电池板至接线箱采用 VV-210 电缆 , 将电池板输出两极接线的插头去除, 与 VV-2 10 电缆绞接、搪锡 , 做可靠绝缘处理 ; 方阵接线箱安装 , 按照图纸位置将接线箱固定在配电室内墙壁上 , 按照接线图将 VV-210 电缆逐根接入接线箱输入端相应端子 , 将 VV-425 电缆接入接线箱输出端相应端子 , 连接牢固可靠。电缆在室内穿管敷设 , 进入电缆沟。以上施工完成后进行电池方阵与汇线箱间电路连接和汇线箱与并网逆变柜间电缆连接 ( 高架式太阳能电站 , 汇线箱与并网逆变柜间电缆直埋敷设 , 按设计路径挖沟 ; 屋面式太阳能电站 , 汇线箱与并网逆变柜间电缆穿管沿墙进入室内电缆沟 ) 。4.2.4电缆沟开挖、电缆敷设电缆沟开挖深度、 电缆埋深应符合 铁路电力施工规范 、青藏铁路高原多年冻土区工程施工暂行规定( 下册 ) 的有关规定 : 季节性冻土及多年冻土上限大于1.2m 的地段 , 电力沟开挖深度、电缆埋深应在 0.9-1.0m; 多年冻土上限小于或等于1.2m 的地段 , 电力沟开挖深度应在多年冻土上限0.1m 以上。因 35kV120mm2电缆直径较大 (11mm),根据多年冻土的特性 , 电缆需蛇形敷设 , 以减小多年冻土冻胀时对电缆的影响 , 对电缆沟的宽度要求较内地宽。电缆沟开挖宽度在0.9 1米之间 , 便于电缆施工时采用波形敷设, 减少电力电缆在土层变化时的受力。由于电缆较短, 为满足青藏铁路施工环保要求, 电缆沟开挖、电缆敷设采用人工方式。电缆沟开挖前先在沟旁垫上彩条布 , 将渣土放在彩条布上。电缆展放完成后 , 采用人工方式将电缆置入沟内 , 将电缆置入电缆沟前 , 检查电缆沟深度 , 施工中注意电缆预留。4.2.5电缆沟回填及电缆防护电缆到货后首先进行电缆外观检查 , 电缆的外表应保证无绞拧、铠装压扁、护层断裂和表面严重划伤等缺陷 ; 其次对电缆进行试验 : 绝缘测试、耐压试验 ( 采用兆欧表进行绝缘测试并记录测试数据 , 采用直流耐压设备进行耐压试验并记录相关测试数据 ) 。为减小直埋电缆在土层中的冻胀 , 电缆沟开挖后沟底先铺上 200mm冻胀系数较小的中粗砂 , 电缆回填后在电缆上再铺上一层 200mm的中粗砂 , 然后再盖上混凝土电缆保护板。 电缆沟回填时 , 回填土不能有石头和砖块 , 大块冻土应捣碎后回填 , 回填的电缆沟应比原地面高出 300mm。电缆上杆及进所采用穿管防护 , 管口应及时封堵。4.2.6设备试验1) 电缆绝缘测量。根据被试电缆的额定电压选择适当的兆欧表 :低压电缆采用 1000V兆欧表 , 控制电缆采用500V兆欧表。试验前电缆充分放电并接地。测试前应将电缆终端套管表面檫净。手摇兆欧表 , 达到额定转速后 , 再搭接到被测导体上。一般在测量绝缘电阻的同时测定吸收比 , 故应读取 15s 和 60s 时绝缘电阻值。每次测完绝缘电阻后都要将电缆放电、接地。电缆线路越长、绝缘状况越好 , 则接地时间越要长些 , 一般不少于 1min。电缆的绝缘电阻值一般不作具体规定 , 判断电缆绝缘情况应与原始记录进行比较 , 一般三相不平衡系数不应大于 2.50 。2) 配电柜绝缘测量。 断开柜内二次线 , 对配电柜内开关、 配线进行绝缘测试 : 采用 1000V兆欧表。方法同上。4.2.7设备调试、运行维护设备安装完成后 , 按直流控制柜、 逆变器、交流配电柜顺序进行逐一调试 :1) 直流控制柜 : 开机前应先观察直流控制柜上蓄电池组的电压是否正常 , 即蓄电池组的电压在 280v 以上 , 如蓄电池组电压正常 , 即将直流控制柜机柜内的输出空气开关打到“ ON开”位置。2) 逆变器柜 : 将逆变器机柜内蓄电池组空气开关和主电路空气开关按顺序先后打到“ ON开”位置 , 按前面板上的“ MENU”键 2 次,使 LCD(液晶显示屏 ) 跳到主画面上 ; 选择数字“ 8”, 按“” ( 回车 ) 键,显示屏上显示“输入密码” , 选择数字“ 66”, 再按“” ( 回车 ) 键, 显示屏上显示“系统开机” , 约 23s 后, 面板上“BYPASS”灯灭 ,“DC/AC” 灯亮 , 逆变器正常输出。 此时 , 将机柜内的输出空气开关打到 “ ON开”位置。本文为全文原貌未安装 PDF浏览器用户请先下载安装原版全文3) 交流配电柜 : 先将交流输出配电箱内的空气开关达到 “ON开”位置。然后按下交流配电柜上“主逆变器”一路的绿色“开”按钮 , 观察三相指示灯 ( 黄、绿、红 ) 是否全亮 , 如全亮 , 说明不缺相 , 可以将配电柜内的输出空气开关打倒“ ON开”位置 , 观察前面板上的交流电压表数值。如果三相指示灯有不亮的 , 严禁开机 , 应及时汇同生产厂家查找原因, 排除故障后才能开机。注意事项 :1) 如设备不能正常工作 , 应按厂家提供的说明书、 相关资料查找原因并排除故障 ;2) 当发生欠压告警后 , 应及时停止使用逆变器供电 ,关闭直流控制柜。 经太阳能电池方阵或市电交流充电、 蓄电池组电压回升到 DC312v以上后 , 再恢复逆变器的热备状态 ;3) 充电时 , 充电电流最大不应超过 150A;4) 直流控制柜、逆变器柜和交流配电柜的开机、关机必须按操作程序进行 , 严禁非正常开机、关机 ;5) 蓄电池的完好与否直接关系到太阳能电站能否正常供电 , 在日常维护中 , 对蓄电池的检查和维护应列为重中之重 : 检查有无电解液漏出 , 检查母线与极板的连接是否完好、有无腐蚀 , 检查连接端子上有无凡士林 , 及时检修不合格的“落后”电池 ( 电池组中充电慢、放电快的电池 ) 。5 机具设备太阳能电站施工机具设备见表 1。6 劳动力组织太阳能电站施工劳动力组织见表2。7 安全措施1) 由于设备较重 , 在装卸前应检查起吊钢丝绳是否结实 , 在装卸设备时施工人员必须佩带戴安全帽 , 禁止施工人员在起吊的电缆盘下方活动。 2) 在操作机械设备时 , 应按操作规程进行。 3) 蓄电池室内禁止点火、吸烟和安装能发生电气火花的器具。 4) 在采用兆欧表进行电缆绝缘测试后应对电缆及时放电 , 试验时在试验设备周围设置防护区 , 非试验人员禁止进入防护区 , 试验结束后对电缆及时进行放电。8 质量标准1) 铁路电力施工规范 TB10207-99。2) 铁路电力工程质量检验评定标准 TB 10420xx J290 xx。3) 青藏铁路高原多年冻土区工程施工质量验收暂行标准 ( 下册 ) 。4)青藏铁路高原多年冻土区工程施工暂行规定 ( 下册 ) 。5)青藏线沿线太阳能电站设计图青藏格拉施电 00-10 。9 环保措施1) 施工过程中 , 未经设计允许 , 不随意破坏和扰动天然地表 ; 一切机动车辆和行人须在专门的临时便道上行走 , 不得脱离便道随意行走。 2) 对多年冻土地段的电缆沟开挖 , 必须及时地按照设计要求做好工程防护 , 防止热融导致水塘、冲沟 ; 恢复的地表不得形成负地形 ; 电缆沟开挖前 , 在电缆沟边应铺设彩条布 , 将渣土统一堆放在电缆沟边上彩条布上。 3) 施工结束后 , 及时清理施工现场生活垃圾和施工生产垃圾 , 对施工地段及时进行环境恢复 , 将施工对环境的破坏减少到最低。10 技术经济分析10.1经济效益太阳能电站施工采用机械化作业 , 劳动力使用少 , 施工速度快 , 降低了施工成本 ; 提高了工程施工质量 , 减少了电站出现故障机率 , 相应减少了施工现场返工。综合考虑 , 可以降低工程成本 10.7%。10.2社会效益1) 施工速度快 , 缩短了工期 , 提前完成了建设单位下达的施工任务。2) 按本技术组织施工 , 提高了太阳能电站施工质量 , 减少了故障发生率 , 获得监理单位和建设单位好评。 3) 减少了对青藏高原多年冻土环境的热扰动 , 冻土回冻效果明显 , 保护了青藏高原多年冻土环境 ; 现场环保措施有效 , 保护区青藏高原自然环境。本文为全文原貌未安装 PDF浏览器用户请先下载安装原版全文内容仅供参考