航天发射场火箭发射时,由于火箭点火起飞后尾焰温度较高、冲击力较大,会对塔上的设备尤其是供配电系统的线缆造成损失,影响塔上关键设备的正常运行,对后续任务造成延误,需尽快修复,恢复原有状态。发射任务结束后,需迅速成立专家评估组实地查看受损情况,听取现场岗位人员汇报,分析讨论记录数据,调查受损原因,初步形成受损情况分析报告,并依据国家相关规范,遵循高标准、严要求、不留隐患、安全可靠的原则拟制射后供配电系统线缆快速恢复技术方案,作为后续恢复施工的指导依据,提升发射场设施设备运行可靠性。

1 基本情况

发射塔架下一般设有两个配电室,分别为地下设备间配电室和导流槽配电室。以某发射塔架为例,地下设备间配电室内设有2台1250kVA干式变压器、5面高压环网柜、13面固定间隔式低压配电柜,主要为地下设备间工艺、照明、插座、塔上整流罩空调、中频电源及发射塔外围建筑物供电。地下设备间配电室同时为导流槽配电室提供2路低压电源。导流槽配电室共设有固定间隔式低压配电柜16面,主要为塔架上平台油泵、热风机组、塔上工艺房间、塔上照明插座、电梯、吊车、消防摆杆等设备供电。火箭发射后,经初步检查统计受损线缆主要是发射场加注、通信、消防联动、固定消防、防爆电梯、摆杆等系统的控制电缆,以及空调、摆杆和配电等系统的动力电缆共计101根,其中控制线缆61根,动力电缆40根。

此次烧损的线缆均为塔架上整流罩空调、加注系统、电缆摆杆、消防系统、通信系统、防爆电梯等关键设施设备的供电和控制线缆,更换后的线缆需确保设备安全可靠运行。电缆的更换处理方式有两种,一是将部分烧损电缆截掉续接新电缆,二是整根更换。若采用将部分烧损电缆截掉续接新电缆的方式处理,虽然工期较短、施工简便,但电缆中间有接头,易发生电气故障,也不满足防爆场所施工要求,设备运行可靠性较低。烧损电缆全部更换方案虽然施工难度大但供电可靠性高,因此采用线缆全部整根更换方案。

临时供电措施。因塔上设备的供电电缆已烧毁,需采取临时应急供电措施使设备恢复状态:调配一台120kW移动式柴油发电机作为塔架应急保障电源,主要为塔上及地下设备间照明供电。柴油发电机组为摆杆控制柜、平台控制柜提供临时供电电源,保证摆杆、平台合拢,操作人员能够在平台上正常开展后续工作。调配四台移动式大功率照明灯具,重点为维修操作区域提供照明。地下设备间增设临时排风机,从柴油发电机组引接电源,增强配电室内通风换气。

2 供电系统检测评估与快速恢复

2.1 烧损现场清理

发射任务完成确认起火原因后,对烧损现场进行清理。对电缆孔洞的封堵物进行清掏,统计烧损电缆的规格型号、用途,标识走向,从电缆桥架内抽出烧损电缆,对电缆室的墙壁进行粉刷,对顶部照明灯具等附属设备进行更换。

2.2 低压配电柜性能检测与评估

经检查,地下一层配电室内设备未受一层起火电缆烧损影响,但发射时震动较大,因此做以下检测:外观检查,柜内有无水渍、多余物,线缆接头是否异常;开关状态检查,对线路烧蚀过程中短路跳闸的前后端断路器进行复检。未跳闸的断路器进行状态复查;配电柜母线绝缘电阻测试,采用1000V兆欧表测量母线对地绝缘电阻值,不小于0.5兆欧为合格;检查地下设备间及导流槽未烧蚀出线电缆的绝缘情况。外观检查良好后采用1000V兆欧表测量导线对地绝缘电阻值,不小于0.5兆欧为合格;配电柜保护接地线连接状态检查,采用万用表测量柜体与接地体的导通状态,并检查接地电缆接头是否松动;仪表回路、信号回路、保护回路及监测系统连接情况及导线状态,外观是否烧蚀,接线是否锈蚀;ATMT装置及其连接回路状态设置及连接是否正确;受损电缆两端所连接设备内部的相应接线端子排及柜内连接应检查有无损伤。

2.3 新电缆检测、试验及更换

所有新电缆到货后应进行外观检查,采用1000V绝缘电阻测试仪测量电缆芯线间、芯线对地绝缘电阻,测试合格后再按照《电力设备交接和预防性试验规程》进行耐压试验,耐压试验后再采用1000V绝缘电阻测试仪测量电缆芯线间、芯线对地绝缘电阻,测试合格后方可敷设。电缆需采用整根敷设,不允许中间有接头,配电室侧预留10%的长度;电缆终端头采用成品热缩电缆头,芯线用压线钳压接线鼻子,根据不同的相位使用黄、绿、红、蓝、黑五色热缩管分别包缠电缆各芯线至接线鼻子的压接部位,间隔15mm压接两道压痕,压痕的有效接触面积不小于导线截面积的5～7倍。压接模具选择符合导线线径要求。

电缆按照自上而下的顺序在电缆金属线槽内敷设,每隔1.5m处加以固定。电缆的首尾端、拐弯处挂电缆标识牌,注明电缆回路编号、电缆型号、规格、起止地点、长度,绑扎牢固;电缆敷设完毕后,对每根电缆用1000V绝缘电阻测试仪测绝缘电阻,与敷设前绝缘电阻值比对,无明显变化后方可接线;电缆接线端子与母线及开关出线端子的连接接触面积不小于总面积的70%。螺丝紧固力矩符合表1要求;光缆尾纤的续接须采用熔接方式。线缆敷设时弯曲度不应小于其允许的弯曲半径;控制电缆与接线端子相连的线耳需采用“○”型线耳,导线与线耳的连接须焊接;终端设备的电缆、金属软管须与设备可靠紧固,防爆区域的设备管线安装需满足防爆规范施工要求。

表1 螺钉的紧固力矩标准 导出到EXCEL

螺纹直径(mm) 拧紧力矩(N.m)

标准值 直径范围 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级

2.5 φ≤2.8 0.2 0.4 0.4

3.0 2.8＜φ≤3 0.25 0.5 0.5

- 3＜φ≤3.2 0.3 0.6 0.6

3.5 3.2＜φ≤3.6 0.4 0.8 0.8

4.0 3.6＜φ≤4.1 0.7 1.2 1.2

4.5 4.1＜φ≤4.7 0.8 1.8 1.8

5 4.7＜φ≤5.3 0.8 2.0 2.0

6 5.3＜φ≤6 1.2 2.5 3.0

8 6＜φ≤8 2.5 3.5 6.0

10 8＜φ≤10 4.0 10.0

12 10＜φ≤12 14.0

14 12＜φ≤15 19.0

16 15＜φ≤20 25.0

20 20＜φ≤24 36.0

24 φ＞24 50.0

2.4 供电恢复

恢复地下设备间供电。断开所有进出线开关,拔出二次回路保险。配电柜母线采用2500V兆欧表进行耐压试验,无击穿现象。对地下设备间至导流槽配电室的供电电缆进行绝缘测试。通过ATMT操作进线的断路器合闸,测量相间及对地电压,电压需符合0.4kV/0.23kV国家标准。检查电能质量监测仪表幅值及相序、相位,需符合国标要求。

恢复导流槽配电室供电。对电缆穿墙封堵进行清理,拆除Ⅰ段母线所有出线烧损电缆,做好相位标识。清除桥架内外积灰,吹除柜内外积水。断开所有进出线开关,拔出二次回路保险。配电柜母线采用2500V兆欧表进行耐压试验,无击穿现象。通过ATMT操作进线的断路器合闸,测量相间及对地电压,电压需符合0.4kV/0.23kV国家标准。检查电能质量监测仪表幅值及相序、相位,需符合国标要求。

恢复下端设备供电。根据下端用电设备需求,送电前对该回路电缆的绝缘电阻进行测试。合格后与设备使用方协同送电。

2.5 其他要求

对发射场技术区及发射区所有电缆孔洞封堵情况进行检查,全部改用防火材料封堵。对发射塔上敷设的可能被火箭发射时尾焰烧蚀的裸露电缆进行清查,采用穿钢管或耐火材料进行防护。对发射塔上所有电缆室的门窗密闭性及防火性能进行全面检查恢复。门入口处设挡鼠板,门周边缝隙进行防火封堵。在技术区、发射区电缆密集的场所加强防护,配置推车式干粉灭火器。加强消防设施设备的运行、监测、管理、维护,岗位人员加强消防预案学习及应急演练。发射塔等重点防火部位对可燃物集中管理,及时清理可燃多余物。发射后重点部位加强值班巡查,及时发现并处置异常情况。增加对发射场动力设备视频监控装置,消除监控盲区。增加监控系统报警短信自动分发设备,方便相关人员及时掌握设备状态。任务完毕后对塔上相关电缆及时撤收,做好防火保护。

通过线缆的快速修复,有效的缩短了维护时间,提高了关键设备的运行可靠性,加大了任务期间的保障能力,发射塔的防火能力进一步增强,为后续任务的连续实施提供了有力保障。