大规模风电履带吊跨高压线快速转场技术研究

大规模风电履带吊跨高压线快速转场技术研究

杨忠加[1]彭一文[2]

青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司

湖南中泰设备工程有限公司2

摘要：近年来，内蒙、青海等西北地区的高原地貌，地表起伏较小，是我国风能资源最丰富的区域之一，往往是建设千万千瓦级风电基地的理想之地，然而在这些地方风电场建设施工过程中，往往会遇到数条35kV-220kV及以上等级的高压线将风电场划分成若干区域的现象。大型履带吊横穿高压线转场时，传统采用拆车转场的方法进行主吊的迁移，由于主吊需要重新拆装及租用平板车进行运输，导致风电机组安装整体效率严重降低，往往不能满足风场并网节点的要求，降低了工程效益，为大规模的风电建设技术推广带来了一定的阻力。

关键词：大规模；横穿高压线；大型履带吊；风电场；转场；免全拆

引言：本技术以青海省海南州特高压外送基地1300MW风电场工程（包括海南州切吉乡一标段1000MW风电场、二标段300MW风电场等项目）为研究原型，该项目为1300MW风电场，属于大规模风电建设，该项目存在数条35kV-220kV及以上等级的高压线将风电场分割成若干区域的现象，大型履带吊在横线这些高压线时，项目一开始采用全拆车的方案将履带吊运输至另一待吊装风机机位，完成一次履带吊拆车转场到组装往往需要2天时间，效率较为低下，给风电机组吊装带来了滞后，增加了工期，增加了吊装施工成本。

针对上述困难，青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司、湖南中泰设备工程有限公司从工程实践中进行探索，展开了《大规模风电履带吊跨高压线快速转场技术研究》的专题研究，并于青海省海南州特高压外送基地1300MW风电场风机设备安装工程中成功将一系列的先进技术组合起来运用：开发风电大型履带吊横穿高压线转场施工技术，减少主吊拆装车的时间，缩短吊装时间，为后续类似施工条件的风电安装工程提供参考经验与技术支持。

1 技术原理

1.1大型履带吊免全拆车横过高压线施工工艺原理

其工艺原理在于，履带吊转场穿越高压线时，不需要将吊臂全部拆除，仅需用辅吊将固定副臂拆卸即可，紧接通过运输平板车将拆除固定副臂后的变幅主臂托起，然后将主吊门架放下，使得履带吊整体高度降低至低于高压导线一定距离的安全高度，最后通过指挥实现履带吊主机和运输平板车的同步前进，即可保证主吊安全高效的穿过高压线至另一区域机位目的地。

1.2大型履带吊选型

大型履带吊：指各种履带吊（500t-800t及以上级别吨位），依据项目风机设备吊装重量及尺寸要求而选型。

本技术方案以青海省海南州特高压外送基地1300MW风电场工程安装工程为原型，本项目风机塔筒分为四节，总高度为90m。根据项目风电场风机设备吊装能力需求，风机设备吊装采用的是650t及以上履带吊，以本项目其中一台XGC650t履带吊为例，主臂96m+12m固定副臂工况，中央压重65t，后配重200t。其各部件主要运输尺寸和重量如下表1.1-1所示。

表1.1-1  履带吊各部件主要运输尺寸和重量（XGC650t）

1.3辅助吊机选型

辅助汽车吊：QY70/70t汽车吊可满足拆卸各种履带吊（500t-800t及以上级别吨位）主吊副臂要求。（注：最终要根据副臂重量选择辅吊）

本项目XGC650t履带吊在穿越高压线转场时，无需将所有扒杆节拆除，仅需用辅助吊机将固定副臂拆卸即可，固定副臂重约4.5t。采用项目配置的QY70/70t汽车起重机来完成主吊副臂的拆卸与组装，吊装副臂约12m跨距，配置70t/8t型吊钩，分别为大钩、小钩，额定载荷为10.3t，吊钩重约0.73t/0.235t，钢丝绳0.2t，吊具总重0.1t，吊装主吊副臂选用大钩、小钩均可。

主吊副臂吊装符合计算：

 M副臂吊装实际起重量= M副臂+ M吊钩+ M钢丝绳+ M吊具

             =4.5t+0.73t+0.235t+0.2t+0.1t

= 5.765t

 η= M副臂吊装实际起重量/G’额定

   =55.97%

即主吊副臂吊装负荷率为55.97%，QY70/70t汽车吊满足吊装要求。

1.4转运平板车选型

转运平板车：（60t~100t）级别平板车即可满足转运各种履带吊（500t-800t及以上级别吨位）主吊副臂要求。

主力吊机650t履带吊转场时，通过运输平板车将拆除固定副臂后的变幅连接臂托起，通过指挥实现履带吊主机和运输平板车的同步前进。主力吊车转场需要用到的运输车辆只有一辆平板车。

主力吊机650t履带吊仅拆除副臂，剩余变幅连接臂重量约在106t左右，平板车承重约50t，故选用60t平板车，可满足转运要求。

2关键技术和创新点

2.1 施工工艺流程图及资源投入

2.1.1施工工艺流程图

图2.1-1 工艺流程图（注：辅吊可根据副臂重量选择）

2.1.2主要机械设备及工机具、风电机组参数

表2.1-1 施工采用的机械设备及工机具

机械、材料具体数量根据项目实际情况配。

表2.1-2 风机设备相关尺寸、重量

表2.1-3 塔筒尺寸、重量

2.2 关键技术

2.2.1大型履带吊免全拆车横过高压线施工总平面布置

首先操控履带吊将吊臂扒杆平稳变幅趴下至合适高度。总平面布置图从左至右依次为已吊装完成的机位、主吊履带吊、平板车、辅吊汽车吊、高压线、穿越高压线后到达的另一区域机位，可以直观看出，履带吊在穿越高压线转场时，无需将所有扒杆节拆除，仅需将固定副臂拆卸后借助一辆平板车即可轻松转场至另一机位。

图2.2-1 履带吊穿越高压线施工总平面布置图

2.2.2 辅吊拆副臂、辅助抬吊主吊主臂

辅吊（本项目采用QY70汽车吊）按照图2.2-2所示位置伸支腿站立，然后将主吊吊臂副臂拆卸下来移至旁边空地上；第二步QY70汽车吊抬吊辅助拆除副臂后的主吊主臂变幅至水平一定高度，如图2.2-3。

图2.2-2 辅吊站位示意图

图2.2-3 辅吊吊装辅助拆除副臂后的主吊主臂变幅至水平一定高度状态的整体示意图（注：辅吊侧面站立）

图2.2-4 大型履带吊在辅吊抬吊下变幅至一定高度

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2.2.3平板车就位、辅吊配合主吊主臂变幅至平板车上

此时运输平板车就位至图2.2-5所示合适位置，然后QY70汽车吊配合拆除固定副臂后的主吊主臂平稳变幅放至平板车上并加垫枕木，以防主吊吊臂与平板车发生机械摩擦与碰撞损坏主臂。

图2.2-5 辅吊配合拆除固定副臂后的主吊主臂平稳变幅放至平板车上整体示意图

2.2.4穿越高压线时将履带吊门架放倒

待主吊主臂平稳变幅放至平板车上时，驾驶员控制主吊将门架放低，使得履带吊整体高度降低至低于高压导线一定距离的安全高度，接着总指挥员通过对讲机指挥履带吊司机及平板车司机实现履带吊主机和运输平板车的同步前进穿越高压线至另一区域机位，最后运输平板车返回原机位运输主吊吊臂副臂及吊钩至下一机位，进行下一台机位履带吊的组装及风机吊装。

图2.2-6 履带吊穿越高压线立面图

2.2.5主吊穿越高压线的安全高度

大规模平原风电场建设过程中，穿越不同等级高压线按以下规定将主力吊机履带吊门架放低至高压导线一定距离的安全高度。

GB6067.1-2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》第15条有明确规定，距离高压线的距离与高压线的等级有关，以下是最小距离：1KV以下距离1.5米；1-20kV,2米；35-110kV,4米；154kV,5米；220kV,6米；330kV,7米。

表2.2-1 起重机与输电线的最小安全距离

而我国新建风电场场内高压线多为35kV、110kV和220kV等级。在此限高条件下，大型履带吊（500t-800t及以上级别吨位）穿越高压线多为门架高度受限。

通过现场需穿越的高压线的等级及上述规定，以及高压线高度来确定主吊穿越高压线时的安全高度，以此来决定主力吊机门架放低至低于高压导线一定距离的安全高度。

2.2.6主吊穿越高压线快速转场的工程应用照片

图2.2-7 主吊将门架放低，使得履带吊整体高度降低至低于高压导线一定距离的安全高度→指挥实现履带吊主机和运输平板车的同步前进穿越高压线至另一区域机位

2.3 创新点

1)大型履带吊在穿越高压线至另一区域机位时，在保证与高压线有足够安全距离的条件下采用免全拆车转场的技术，无需将所有扒杆节拆除，仅需将固定副臂拆卸即可，主力吊车转场需要用到的运输车辆只有一辆平板车，有效减少主吊拆装车的时间，大幅度提高工程整体效率，工程经济性大大提高。

2)履带吊主机的门架放倒，使得履带吊整体高度降低至低于高压导线一定距离的安全高度，可保证履带吊穿过高压线时的安全性。

3)在平原风电场，传统方法履带吊拆车转场到另一区域机位进行组装所需时间为1.5天至3天，而且是扒杆、主机、履带全拆形式，而本技术主吊拆车转场到组装1天之内就可完成，减少了施工机械的配置，并优化了履带吊本体整体穿越高压线转移至另一区域机位的工序，使现场工作更加简单，极大地提高了施工效率。

3 推广应用情况及前景

本技术已经在青海省海南州特高压外送基地1300MW风电场工程（包括海南州切吉乡一标段1000MW风电场、二标段300MW风电场）项目中成功组织实施，并取得相当好的效果。

工程简介：海南州特高压外送基地1300MW风电场工程，（包括海南州切吉乡一标段1000MW风电场、二标段300MW风电场），风电场安装506台风力发电机。

应用情况：针对本工程的现场条件，大型履带吊穿越高压线至另一区域机位时，在保证与高压线有足够安全距离的条件下采用免全拆车转场的工艺，有效减少主吊拆装车的时间，大幅度提高工程整体效率，保证了工程如期完工，并有效降低了施工成本。

本技术极大地提高了工作效率，并有效降低劳动强度，满足风场工程建设进度的需求。施工全过程处于安全可控、安装高效、施工质量优良的状态。本技术施工不仅节省施工成本、提高工作效率、保证施工工期，且解决了大规模风电基地建设的诸多难题，积累丰富风电施工经验，经济效益显著，得到了本项目业主、监理等单位的高度赞誉，值得推广应用。

随着我国电力工业技术的日新月异地发展，类似风电吊装项目工程将日趋增多，本施工技术在保证施工质量的基础上安全、经济、高效。具有显著的社会效益和广阔的市场应用前景。

4结束语

本技术通过对实际施工人员、机械、工具及材料的投入研究，为以后的类似大规模风电施工建设工程竞标的成本分析和考核，以及为施工人员、机械、工具材料配置和进度计划安排提供参考数据；同时，这也大大提升了公司的吊装技术实力和扩展了公司的施工领域。

以青海省海南州特高压外送基地电源配置项目海南州切吉乡一标段1000MW风电场（550MW）风机、塔筒及附属设备安装工程为模型分析计算经济效益：

本技术的运用，大型履带吊（500t-800t及以上级别吨位）在穿越高压线转场时，无需将所有扒杆节拆除，仅需将固定副臂拆卸即可，有效减少主吊拆装车的时间，大幅度提高工程整体效率。

在大规模平原风电场，传统履带吊拆车转场穿越高压线到另一区域机位进行组装所需时间为1.5天至3天，而且是扒杆、主机、履带全拆形式，而本技术拆车转场到组装1天之内就可完成，减少了机械的配置，并优化了履带吊本体整体穿越高压线转移至另一区域的工序，使现场工作更加简单工作效率提高。

与传统全拆车方案相比，本技术方案主吊单次穿越高压线可带来42600元经济效益（计算方法以青海省海南州特高压外送基地电源配置项目海南州切吉乡一标段1000MW风电场（550MW）风机、塔筒及附属设备安装工程为模型）：

1）转场过程中由于减少全拆卸过程，故可减少平板车台班费，按80t平板车台班费为3000元，60t平板车台班费为2800元，40t平板车台班费为2500元计算，可带来经济效益：（3000-2800）×1+3000×1+2500×2=8200元；

2）由于转场时间减少，可为650t主吊、100t汽车吊和70t汽车吊租赁台班费均减少1个台班，可带来经济效益：20000+3500+2500=26000元；

3）由于转场时间减少，人工费节约：20×2×300-12×1×300=8400元。

合计大型履带吊单次穿越高压线可节约费用约为：

8200+26000+8400=42600元。

该成果已成功应用于青海省海南州特高压外送基地电源配置项目海南州切吉乡一标段1000MW风电场（550MW）风机、塔筒及附属设备安装工程履带吊转场穿越高压线施工（本项目采用650t履带吊），本项目单台履带吊转场平均穿越8次高压线，而本项目进场有4台主吊，可节约经济效益：42600×8×4=1363200元。

在青海省海南州特高压外送基地电源配置项目海南州切吉乡一标段1000MW风电场（550MW）风机、塔筒及附属设备安装工程示范项目的实际应用，采用大规模风电履带吊跨高压线快速转场技术，工程效益大大提高，达到预期的效果。解决了传统风场建设施工成本过高，施工难度大，施工效率低的问题。

本技术在该项目实施应用的成功，为后续类似大规模风电基地建设施工作出了先进案例，大幅度降低风电吊装施工成本，极大的降低了主吊拆装等过程中人员、设备安全及问题，减少了施工机械的配置，使现场工作更加简单、提高了工作效率。目前该技术已经全面用于我司所承建的类似风电安装工程中，使用过程中得到业主、监理和厂家等单位一致好评。

参考文献：

[1] 陆上风机履带吊组装及拆卸施工技术[J]. 杨友;柴全银;高鹏;叶兆艺;王欣怡;田新娇.水电与新能源,2023(07)

[2] 风电工程风电吊装技术要点分析[J]. 马赛雄.科技与创新,2015(16)

[3] 试论风电建设项目安健环安全管理措施[J]. 廖雪华.决策探索(中),2020(02)

[4] 起重吊装施工技术与安全管理[J]. 蒋乾.居舍,2020

[5] 风电工程建设的管理模式、风险因素和应对策略探究[J]. 王德英.工程技术研究,2019(18)

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