特高压电网工程设计阶段大件运输风险分析及对策

[摘要]随着特高压工程数量的增多和变压器运输参数的增大，大件运输实施难度和风险也随之增加。为有效地降低运输风险和运输费用，需要设计单位从站址选择开始，对大件运输进行深入研究。文章分析了不同因素对公路、铁路和水运等大件运输的影响，提出了“设计院站址提资”“大件运输研究单位资质及业绩”“完整大件运输方案涵盖的内容”以及“大件运输方案不断更新”等具体要求，对站址选择和降低大件运输风险有一定的指导意义。

[关键词]特高压工程；变压器；大件运输；风险分析

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.25.111

1 引 言

进入21世纪后，我国能源供需矛盾凸显，国内开始了特高压工程建设。目前我国境内的特高压工程主要指+1100kV直流工程、+800kV直流工程和1000kV交流工程等。这些工程变压器运输重量在250～600吨，运输难度很大。[1]截至2016年年底，我国先后建设了十余条特高压线路。在这些重点工程建设过程中，大件运输成为影响工程按期投运的关键因素之一。

我国电力工业的蓬勃发展以及电力装备制造业的调整和振兴，给电力大件运输企业带来了机遇和挑战。在追求安全、快捷、高效的现代社会，电力建设管理单位要求承运单位能够安全、可靠、高效地完成运输任务。

2 特高压工程大件运输存在的问题

（1）公路距离偏远，导致公路改造难度和费用大幅度上升。

（2）公路桥梁对特高压变压器公路运输影响大，采取措施费用高。

一方面，公路桥梁由于设计荷载等级的限制，特别是早期修建的桥梁，荷载等级均不能满足特高压工程变压器运输的需要；另一方面，现有桥梁由于设计、施工和养护等各个方面的原因，存在不同程度的缺损。同时一些老旧桥梁则由于年代较久、长期超负荷营运等原因造成承载能力严重不足。为解决桥梁承载能力不足的问题，常常要花费巨大代价增加桥梁承载能力。[2]

（3）铁路专用运输车辆偏少，而且受铁路限界影响大。国内满足特高压变压器运输的铁路车型有DK36（A）/DK29/D26B等三种落下孔车型。目前这三种运输车型在全国不足20台，远远满足不了大型变压器的运输需要。

（4）水运受季节和航道条件影响大。水运分为近海运输和内河运输。近海运输主要受到台风、专用船型、吊装设备等因素影响。内河运输受到航道等级、枯水期和洪水期、船闸等因素的影响，对运输时间和费用有很大的制约。

（5）承运单位间水平相差大，存在着多次分包情况。承运单位是特高压工程大件运输的主体。近年发生重大安全事故，都是安全观念淡薄、多次分包以及安全投入不足造成的，给整个工程带来了不可估量的损失。[3]

（6）大件运输法律法规不健全。我国已经制定了大件运输基本法律法规，但具体到每个工程，由于运输线路差异，需要改造的障碍千差万别，导致许多障碍排除费用没有法律规定。另外涉及一些宗教、信仰等，也影响到大件运输的费用。

3 特高压变压器运输技术要求及运输车型的特点

特高压工程大件设备主要包括+1100kV换流变、+800kV换流变、1000kV主变压器等。目前我国已经建设了多条特高压直流和交流工程。特高压变压器属于精密仪器，制造和实验过程复杂，同时对运输也提出了许多要求。[4]

3.1 特高压变压器运输技术要求

根据变压器设计及制造特点，变压器运输过程中有严格的安全控制标准（如表1所示）。

3.2 变压器运输工具的特点

目前国内特高压工程大件运输的方式主要有铁路、公路、水运以及它们之间二者或者三者的组合。下面简要分析它们之间的特点（如表2所示）。

4 设计阶段对大件风险分析

变电站（换流站）在初步设计阶段应充分考虑大件运输费用及存在风险。根据目前国内大件运输的运输方式，大件风险主要表现在公路运输、铁路运输、水运和运输方式转换过程中。

4.1 公路运输风险

影响大件设备公路运输的因素很多，常见的影响条件有：桥梁、空障、海拔高度、山区道路、低等级公路、少数民族聚居区等。[5]

（1）桥梁。桥梁是制约大件运输的重要因素。加固措施主要包括桥梁下搭建临时支撑墩加固、桥板附钢板和碳纤维加固，桥上桥方式加固以及加厚拱桥拱圈加固等。

（2）山区道路。特高压变电站常常位于山区，不可避免需要经过一段山区道路。山区道路转弯半径小，坡度大，需要结合变压器运输重量和坡道情况，扩大转弯半径和增加牵引力。拓宽转弯半径需要结合地形条件进行。

（3）等级外道路。有些变电站的位置相对比较偏僻，站址附近交通条件较差，常常会有机耕道路、村级公路等级外公路通向站址。

等级外道路最大特点为：道路宽度不足，常常为3～4米；转弯半径小；路基差或者没有路基，路面承载能力不足；道路产权属于村镇；工程实施前需要进行全线拓宽改造。

（4）其他影响公路运输因素。其他影响公路运输的因素很多，甚至无法预料。比如海拔高度、空障、少数民族聚集区、天气、洪水、信仰等。這里不再进一步说明。

4.2 铁路运输影响因素

大件设备铁路专列运输主要由铁路总公司组织承运。所以铁路运输总承包单位需要熟悉铁路运输专业知识，比如落下孔车，以便与铁路专业部门有效沟通。

（1）铁路运输限界。根据货物的超限程度，超限货物分为三个等级：一级超限、二级超限和超级超限。而根据货物超限部位所在的高度，超限货物分为三种类型：上部超限、中部超限和下部超限。

（2）专列运输组织。对电网工程特大型设备和需要派人监护、监测运行的重车，可开行超限、超重货物运输专列。跨及三局运输时，由铁道部批准；跨及两局运输时，由相关铁路局协商决定；局管内运输时，由铁路局自定。

铁路局须成立专列运输领导小组，负责组织专列运输方案在本局管内的实施。

（3）电气化区段运输。电气化区段超限货物停电、不停电运输的条件：①在电气化区段，超限货物顶部距接触网导线的垂直距离L≥350毫米时，可不停电运输； 100≤L<350毫米时，加盖绝缘软盖板后，可不停电运输； 50≤L<100毫米时，必须停电运输；②超限货物顶部距接触网导线的垂直距离，在线路平面海拔高度超过1000米时，应按每超过100米增加3.5毫米的附加安全距离计算（不足100米时四舍五入计算）。

电气化区段使用的绝缘软盖板必须是经过铁道部科技鉴定，并经省部级以上技术监督部门认可的检测机构检测认证的产品。[6]使用前须经耐压试验合格，使用过程应严格遵守使用说明书规定。

（4）建筑限界修改。铁路局必须按《铁路技术管理规程》规定定期对管内建筑限界进行检测，并将办理超限货物运输线路的建筑限界资料报铁道部备案。

办理超限货物运输线路上需要临时缩小既有限界施工时，施工单位应书面向铁路局申请，铁路局审核后上报铁道部，经批准后方可施工。

（5）火车站卸车要求。大型变压器卸车普遍采用顶推方式卸车，这就要求火车站卸货场场地具备以下条件。

①火车站及连接专用线具备与设备重量相符的大件运输到达资质；②拆除高站台；③电气化铁路应临时停电；④与车站达成使用或者赔偿协议。

4.3 水运影响因素

水运是大件运输最佳的运输方式。水运具备费用低、安全可靠、对现有条件影响小等特点。

（1）水运分类。水运分为远洋运输、近海运输和内河运输。远洋运输和近海运输基本满足600吨以下大件设备运输条件。远洋运输和近海运输的难点是码头换装方式。内河运输由于航道水深、通航净空高等对大件运输影响较大。

（2）内河运输制约因素。根据《内河通航标准》，我国内河航道分为七级，各级航道通行的内河船舶吨位及航道内船闸的有效尺度有明确规定。对于低等级航道，需要结合水文条件，进行必要疏浚或者采取“上游放水”措施才能组织运输。

4.4 换装方式

单一的运输方式往往无法完成特高压变压器运输，常常需要多次换装才能完成不同运输方式的转换。

机械作业方式可采用的装卸机械有：龙门吊、浮吊、桅杆吊、塔机、汽车吊、履带吊。具体选用何种换装方式，需要结合下列因素：[7]①大件设备数量；②码头货场条件；③水文特征等。

铁路换装方式主要有两种：①顶推方式，人工组织卸船；②简易门吊卸船。考虑到经济性及场地要求，铁路换装常常选用顶推方式，人工组织卸车。

5 设计阶段对大件运输专题研究建议

根据以上分析，大件运输制约因素多，运输实施难度大，应在设计阶段充分考虑大件运输的难度。设计阶段对后期大件运输影响很大，可以说站址位置和设备参数确定后，大件运输的制约因素就已经确定，甚至影响到大件运输的安全以及工程完工的进度。[8]为确保设计阶段大件运输工作的顺利开展，我们提出如下建议：

（1）预选站址提资需满足大件运输全面研究条件。预选站址为大件运输研究基础，应考虑多方面因素（如表3所示）。

（2）编制完整的大件运输专题报告（见表4）。项目在设计阶段，存在多种运输方案的可能性，因此大件运输方案应包含铁路运输、公路运输和水运方案等多种方案。

（3）研究单位应具备综合运输能力（如表5所示）。设计阶段确定的大件运输专题研究方案是业主招标的基础，同时也是实施阶段运输方案指导。因此，大件运输专题研究单位应具备综合运输能力，确保业主得到安全、可靠、经济的综合运输方案，为项目后期顺利实施奠定基础。

（4）与时俱进，不断更新运输方案。从设计阶段的研究到变压器运输方案实施往往经过数年的时间。在这期间，大件运输条件会发生一些改变，比如道路改线、拓宽改造、新建立交桥、路面破损严重等。这些因素将导致运输线路和运输费用发生重大调整。因此大件设备运输方案应随着工程进度及时更新，建议在设备招标、大件运输招标前对运输方案进行核定，确保运输方案和费用满足工程建设需要。

6 结 论

大件运输是一个复杂的系统过程，需要考虑的因素多，每个运输条件变化都涉及经济费用改变。因此，设计院从站址选择开始，就需要对大件运输条件进行深入分析，从根源上降低大件运输风险和费用。另外大件运输涉及专业多，操作性强，需要有经验的专业单位进行深入的分析，才能得到一个安全、可靠和经济的运输方案，为大件设备招标、后期大件运输实施奠定基础。

可喜的是，业主单位、建设单位、部分设计单位都把设计阶段的大件运输专题研究放在一個重要位置，相信随着特高压工程经验的不断丰富，新科技和新技术不断涌现，大件运输风险会逐渐降低。

参考文献：

[1] 张淑君.电力工程大件设备运输的 “一体化服务”[J].大众用电，2010（6）： 9.

[2] 侯栋梁.大件货物运输方案制定研究[J].西南交通大学，2009（5）.

[3] 霍树军.电网企业大件运输方案评价研究[D].北京： 华北电力大学，2014.

[4] 罗雄.大件物流公路安全运输决策支持系统研究与应用[D].重庆：重庆大学，2012.

[5] 李冯锦.大件运输方案编制及评价方法研究[D].成都：西华大学，2015.

[6] 陈耀标.浙江省特高压电力大件运输条件和运输方式研究[D].杭州：浙江大学，2011.

[7] 葛锋.铁路大件货物运输发展对策研究[D].成都：西南交通大学，2014.

[8] 孙伟毅.特高压工程物资配送监控管理信息系统研究[D].北京：华北电力大学，2014.

[9] 林克.电力物资企业的现状及发展趋势研究[D].北京： 中央民族大学硕士学位论文，2005.