專利名稱：提高抗震性的高壓變電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，也就是涉及到具有通常地震烈度和提高了地震烈度地區(qū)的高壓變電站，其間，本發(fā)明主要涉及到低位布置的室外變電站的結(jié)構(gòu)問題。
根據(jù)本發(fā)明，可應(yīng)用任何實際中常用的電氣設(shè)備來設(shè)計和建造變電站。它們的土建部分為形狀不復(fù)雜的金屬和鋼筋混凝土構(gòu)架。根據(jù)具體條件，這類變電站的構(gòu)件可以整體地或局部地在工廠里制備。其中某些結(jié)構(gòu)件的制備，例如，鋼筋混凝土，可以在施工現(xiàn)場進行。這類變電站可以應(yīng)用于正常地震烈度和增高地震烈度地區(qū)的任何高壓電網(wǎng)系統(tǒng)。隨著抗震性提高的同時，按本發(fā)明設(shè)計的變電站還可保證大大地縮小外形尺寸，降低造價，縮短施工期限，降低物資消耗以及降低它們施工的勞動消耗。
常見的室外高壓變電站的結(jié)構(gòu)可以歸納為兩種基本類別。
高位布置的變電站的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬于一類。這類變電站的引線固定在配電小間和線路門架上的專用母線上，這些門架的電氣設(shè)備和它們的支柱的以及電力變壓器的基礎(chǔ)在上述各種結(jié)構(gòu)中以不同深度埋設(shè)在它們沉降的土壤里。這種結(jié)構(gòu)的變電站，占有較大的由大量的裝配單元組成的土地面積，因而需要巨大的投資、勞動消耗、物資消耗以及施工期限。
屬第二類級別的是現(xiàn)代無門架結(jié)構(gòu)的低位布置變電站。它們的引線直接聯(lián)接在裝在低支柱上的電氣設(shè)備或絕緣子上，低支柱在大多數(shù)情況下安裝在不需埋入土壤中的基座上(US.A，4072999;SE，A，7608178-5)。在這類變電站中的電力變壓器的基礎(chǔ)同樣不需要深埋，而只安放在顆粒體物料的穩(wěn)定層上。所謂不需深埋的基礎(chǔ)系指由一些平放的鋼筋混凝土構(gòu)件組成的基礎(chǔ)，而這些構(gòu)件安裝在一些不需埋入土中的板材和橫梁上。在相同的電力網(wǎng)和電力設(shè)備的情況下，第二類變電站的建設(shè)造價十分便宜，這是因為有最小的外形尺寸，最小安裝單元，最小勞動消耗量和物資消耗量以及最短施工時間。
近年來高強度地震頻繁，特別是在阿美尼亞和加里福尼亞的地震，在高壓電網(wǎng)中的許多變電站遭到破壞和發(fā)生故障。對這些遭受破壞的分析表明在高位布置的變電站中，配電裝置的電氣設(shè)備的破壞發(fā)生的幾率遠比低位布置的變電站要大;
無論在高位布置的變電站中還是在低位布置的變電站中，多數(shù)破壞是由于電力變壓器移位而引起的，這些位移的發(fā)生是由于電力變壓器的質(zhì)量很大所致，并且導(dǎo)致變壓器套管以及和它們相連的高壓配電裝置的電力設(shè)備引線的折斷，而且在套管折斷時由于變壓器油罐密封破壞使變壓器油發(fā)生泄漏。
對變壓器的上述故障原因研究表明利用滾輪將變壓器滑動地安裝在深埋的或不需埋的基座上的滑軌上，由于地震，在絕大多數(shù)的情況下，變壓器從滑軌甩出或沿滑軌位移近0.5米的距離;
剛性的，稱做“抗地震”螺栓緊固件使變壓器固定到滑軌上或直接固定到深埋的基座上(H.C.Hitchcock，Electrical Equipment and Earthquakes，New Zealand Engineering，24/1/3-14/15 January 1969;Glenn Borchart，Michoel W，Manson，Magnitude 5.9 North Palm Spring Earthguake July 8，1986，California Geology，November 1986)在多數(shù)情況下，被震碎或使其彎曲。同時觀察到變壓器位移近0.3米的距離。
由于這些事故對電力供應(yīng)的破壞所引起的巨大的經(jīng)濟損失，激勵了眾多國家的專家們組織起來積極尋求各種新技術(shù)方案，以便使建筑在高烈度地震活動區(qū)的高壓變電站提高抗震性能。
在那時，解決這個問題廣泛采用的一種方法曾經(jīng)是使變壓器與又重又大的深埋的基座和土壤加強剛性聯(lián)接，以保證在強烈地震時使變壓器相對穩(wěn)定。這種保證變壓器相對穩(wěn)定的解決辦法所存在的缺點歸納為-由于作用在變壓器全部基本構(gòu)件上的動態(tài)載荷大大增強，因而它們的結(jié)構(gòu)和機械特性就必須大力加強;
-變壓器及其基座需要高勞動消耗，高物資消耗和高造價。
上述缺點是預(yù)料中的，特別是，保證變電站抗震性的任務(wù)是通過純粹防范不利的地震破壞作用所采取的方法來解決的。
在大多數(shù)情況下，高壓變電站電力變壓器的不需深埋的基座是由帶有固定在滑軌上的組裝鋼筋混凝土板塊制成的(35-500千伏變電站設(shè)計手冊，莫斯科，能源出版社，1982年，

圖10.19，第240頁)，滑軌敷設(shè)在砂石和碎石的道碴層中;同時，在板塊之間及其周圍，在集油器周邊范圍內(nèi)，放置一層洗凈了的大粒徑碎石或鵝卵石，用混凝土后座把穩(wěn)定填料層分開并且用來熄滅由于變壓器油箱在事故時流出的油可能發(fā)生的火災(zāi)。
這種以變壓器自由定位在它們的滑軌上的基座結(jié)構(gòu)，除上述缺點外，還需同時指出，要消耗大量的顆粒體物料以及比較高的施工勞動消耗。
本發(fā)明的基本任務(wù)是增加高壓變電站抗震性的同時，簡化它們的結(jié)構(gòu)，通過對電力變壓器和其相連接的高壓配電裝置的電氣設(shè)備進行保護的方法，使其免受由于強烈地震引起的巨大的動態(tài)載荷和破壞，同時還利用變壓器從它們的安裝地點所發(fā)生的位移，特別是，利用變壓器的位移以降低作用在它們上的動態(tài)載荷。
所提出的任務(wù)是通過這樣的方法解決的在高地震或正常地震活動區(qū)工作的高壓變電站中，包括固定在支柱上的配電裝置的電氣設(shè)備和絕緣體，以撓性引線與通過不需深埋在土壤中的基座和顆粒體物料層而安裝在地上的變壓器相接。根據(jù)本發(fā)明，把每臺變壓器的外殼直接地與其不深埋的基礎(chǔ)剛性聯(lián)接在一起，以便在發(fā)生強烈地震時，顆粒物料層中的顆粒相互制動而不發(fā)生位移，從而保持穩(wěn)定的平衡。同時，柔性引線的一側(cè)以緊線卡子緊固在變壓器的基礎(chǔ)上，另一側(cè)以緊線卡子緊固在各配電裝置的基礎(chǔ)上，并以松馳張力的方法，把引線裝在這些卡子之間。
這種提高抗震性的變電站的簡化結(jié)構(gòu)方案具有一系列的新特性，在變電站中，每臺電力變壓器的外殼與其不深埋的基座，直接地(無托架)、剛性聯(lián)接相互成為一體，而成為一個與地面無剛性聯(lián)接的“變壓器-不埋入土的基礎(chǔ)”的新統(tǒng)一體。
這些特性之一是提高了變壓器的穩(wěn)定性，它與變壓器和不需埋的基礎(chǔ)聯(lián)合體的總重量成正比，與由不埋的基座外界面所限定的支柱新面積且與質(zhì)量中心下降的高度成反比。
第二個重要特性是在強烈地震時，能在實際上保證變壓器發(fā)生向前受到制動的位移。
這種結(jié)構(gòu)的第三個重要特性是在強烈地震時能夠利用變壓器的這種位移，減小變壓器所承受的動態(tài)載荷。
與電力變壓器基座和配電裝置的電氣設(shè)備的基座剛性聯(lián)接的撓性引線的緊線卡子，能夠保護變壓器和電氣設(shè)備的套管，使其免于在強烈地震期間發(fā)生的變壓器位移而引起的動態(tài)應(yīng)力。與此同時按照變壓器可能的位移量，利用預(yù)松馳應(yīng)力的方法，安裝撓性引線，使它具有必要的補償能力。
在許多情況下，例如，當引線需要穿過道路或其它變電站的物體時，最好把變壓器入線側(cè)前面的撓性引線的緊線卡子剛性地固定在與變壓器協(xié)同位移的不埋入土的變壓器基座上的絕緣子支柱上，而不埋入土的變壓器基座做成按照需要而拉長了的承重梁形式。由承重梁來做不埋入土的基座，在大多數(shù)情況下，基礎(chǔ)的最佳力學(xué)性能出現(xiàn)在它的支柱表面具有最佳尺寸時，并且在變壓器底部與顆粒體物料之間有便于觀察和通風(fēng)的距離時。
建議這樣做在配電裝置一側(cè)的撓性引線的緊線卡子安裝在帶有絕緣子的，剛性固定在不埋基座承重梁的支柱上，使該基座成為上述絕緣子和配電裝置的電力設(shè)備共用基座。
同時，室外配電裝置電氣設(shè)備和絕緣子的支柱以及剛性地與它們相連的自由地、直接地安放在地面上或是顆粒體物料的均勻或彈性層里的不埋的基座承重梁組成自承重空間框架，這樣做的本身就會促使結(jié)構(gòu)與安裝簡化，而同時也可提高配電裝置基本構(gòu)件的抗震性能，這是由于在這些框架質(zhì)量中心不甚高時，支柱表面有較大的外形尺寸。也由于提高了它們的彈性，而且與地面沒有剛性聯(lián)接。
根據(jù)變壓器的參數(shù)，地震烈度條件，顆粒體物料的特性，地震時變壓器位移的預(yù)期值以及使它們制動的必要條件，可以使變壓器不埋的基座的承重梁，安放在顆粒體物料層的表面，例如，鵝卵石;或者使基座部分地沉入顆粒體物料層里，例如，石礫。
為簡化結(jié)構(gòu)，希望使顆粒體物料層由平均粒徑為30-50毫米的石礫或鵝卵石組成，它在這些條件下可能同時亦是電力變壓器的不埋基座的彈性基礎(chǔ)，是作用在變壓器上的地震能量消能器，也是變壓器油的火災(zāi)滅火器。
下面用根據(jù)本發(fā)明建造的提高抗震性能的高壓變電站的詳細描述來闡明本發(fā)明，并引用附圖，其中圖1描述了高壓變電站，俯視圖;
圖2系圖1按Ⅱ-Ⅱ方向的剖面圖;
圖3系圖1按Ⅲ-Ⅲ方向的剖面圖;
圖4系圖3按Ⅳ-Ⅳ方向的剖面圖;
圖5系地震后提高抗震性的高壓變電站的局部立面圖。
高壓變電站包括較高電壓配電裝置1(圖1);中壓配電裝置2;低壓外部設(shè)備的全套配電裝置3;電力變壓器4;以及自備配電柜5。固定在支柱12，13，14，15，16和17(圖2)上的這些配電裝置的電氣設(shè)備6和7以及絕緣子8，9，10和11用撓性引線18，19和20與電力變壓器4相連接。藉助于由承重梁23(圖4)和顆粒體物料層24做成的不埋的基座22將電力變壓器4安裝在地面21上(圖3)。每個電力變壓器4的外殼25和它的不埋的基座22彼此直接地、剛性地連成一體，以便在強烈地震時沿顆粒體物料層24產(chǎn)生協(xié)同制動位移以及保持穩(wěn)定平衡成為可能。同時，撓性引線18，19和20從一側(cè)將包括與變壓器4的基座22剛性連接的緊線卡子26，27和28固接，而另一側(cè)，將與包括與配電裝置1和2以及全套配電裝置3的電氣設(shè)備6和7的基座32，33和34相連接的緊線卡子29，30和31固接，并且用相應(yīng)的松馳應(yīng)力的方法將撓性引線裝配在這些緊線卡子之間。在變壓器4的套管35，36和37的前面的撓性引線18，19和20的緊線卡子26，27和28是通過帶有絕緣子40，41和42的支柱38和39來連接的，支柱38和39剛性地固定在具有能與變壓器協(xié)同位移的不埋的變壓器的基座22上。不埋的變壓器4的基座22，此時以兩個按需伸長了的承重梁23的形式出現(xiàn)。不埋的基座32，33和34是由承重梁43，44和45做成并且分別是絕緣體8和電氣設(shè)備6，絕緣體9和設(shè)備7，安裝在饋電柜5上的絕緣體10和配電裝置3的公共基座。配電裝置1的電氣設(shè)備6和絕緣體8的支柱12和14以及與其剛性連接的不埋的基座32的承重梁43，(該承重梁43自由地、直接地安放在地面21上或是安裝在均勻的或富有彈性的顆粒體物料層上)形成與土壤21沒有剛性連接的自承重的，彈性的空間框架46。支承配電裝置1的其余電氣設(shè)備的空間框架47和48以及無門架引線的絕緣子49是用同樣的方法實現(xiàn)的。
強烈地震時，電力變壓器4(圖5)與基座22的承重梁23和支柱38與39一起。在顆粒體物料層24上位移其距離為l值，其值對大多數(shù)型號的變壓器不會超過30-50厘米。在變壓器4移位到配電裝置1的一側(cè)時，具有預(yù)先松馳應(yīng)力的引線18，19和20占到18′，19′，和20′的位置上，此時，設(shè)備6和7及進入配電裝置3的引線，而同樣對變壓器4的套管35，36和37的應(yīng)力是不會改變的。在地震時保護變壓器4免遭破壞是用降低大約一半作用在它上面的動態(tài)載荷來保證的。動態(tài)載荷是由變壓器4與其基座22在顆粒體物料層24上一起位移確定的，同樣也是由該物料層的減震特性所決定。
在引用實例中的變電站，基座22的兩個承重梁23的每一個是由加強了的，按長度聯(lián)接在一起的鋼筋混凝土部件50和金屬部件51做成的。同時，將承重梁23部分地沉入平均粒徑為30-70毫米的石礫或鵝卵石層24中，該鵝卵石層24也是電力變壓器4的不埋的基座22的彈性基礎(chǔ)，是作用在它上面的地震能量的消減器，同樣也是變壓器油發(fā)生火災(zāi)的滅火器。由三個或更多的承重梁做成的基座的多種方案是可能的。除此之外，就不埋的基座和它們的承重梁總體而言，與所引證的實例相比，可能具有另外一種結(jié)構(gòu)和型式。在引用的實例中，為了簡化安裝，電力變壓器4和支柱38和39與基座22的承重梁23的剛性聯(lián)接以可拆卸方式藉助于螺栓聯(lián)接52和53來實現(xiàn)。至于引線，必要時，它可能用附加的松緊架所提供的剛性來完成，而它的變壓器側(cè)的緊線卡子可能藉助于固定在變壓器外殼上帶有絕緣子的支架來實現(xiàn)。
所提供的技術(shù)方案可以擴展到各種類型的高壓變電站中，該類變電站是根據(jù)任何必要的，應(yīng)用各種型號的電氣裝置和任何結(jié)構(gòu)的配電裝置的電路建成的。
權(quán)利要求
1.提高抗震性的高壓變電站，包括固定在支柱(12，13，14，15，16，17)上的電氣設(shè)備(6，7)以及配電裝置(1，2，3)的絕緣體(8，9，10，11)，用撓性引線(18，19，20)藉助于不埋入土的基座(22)和顆粒體物料(24)與安放在地面(21)上的電力變壓器(4)相接，其特征在于，每一臺電力變壓器(4)的外殼(25)與它的不埋的基座(22)直接地、剛性地且相互聯(lián)接為一體，為使沿顆粒體物料(24)的協(xié)同制動位移和保持穩(wěn)定平衡成為可能，同時，撓性引線(18，19，20)包括與變壓器(4)的基座(22)剛性相連的緊線卡子(26，27，28)；以及與配電裝置(1，2，3)的電氣設(shè)備的基座(32，33，34)相連的緊線卡子(29，30，31)，并且用相應(yīng)的松馳應(yīng)力的方法將撓性引線裝配在線卡子(26，27，28和29，30，31)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變電站，其特征在于，在變壓器(4)的套管(35，36，37)前面的撓性引線(18，19，20)的緊線卡子(26，27，28)是通過帶有絕緣子(40，41，42)剛性固定在能與變壓器協(xié)同位移的不埋的變壓器(4)的基座(22)的支柱(38，39)完成的，此時，不埋的變壓器(4)的基座(22)做成相應(yīng)的伸長了的承重梁(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變電站，其特征在于，配電裝置(1，2，3)一側(cè)的撓性引線(18，19，20)的緊線卡子(29，30，31)裝配在帶有絕緣子(8，9，10)的、剛性固定在不埋的基座(32，33，34)的承重梁(43，44，45)的支柱(14，15，16)上，基座(32，33，34)是上述絕緣體(8，9，10)和配電裝置(1，2，3)的電氣設(shè)備的公共基座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2的變電站，其特征在于，變壓器(4)的不埋的基座(22)的承重梁(23)敷設(shè)在顆粒體物料層(24)的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2的變電站，其特征在于，變壓器(4)的不埋的基座(22)的承重梁(23)部分地沉入顆粒體物料層(24)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2，4或5的變電站，其特征在于，顆粒體物料層(24)是由平均粒徑為30-70毫米的石礫或鵝卵石構(gòu)成，并且同時是電力變壓器(4)的不埋的基座(22)的彈性基礎(chǔ)，而同樣也是變壓器油發(fā)生火災(zāi)的滅火器。
全文摘要
提高抗震的高壓變電站包括用撓性引線與變壓器聯(lián)接的固定在支柱上的電氣設(shè)備及配電裝置絕緣體，變壓器靠不埋入土壤的基座和顆粒物料層安裝于土壤中。簡化結(jié)構(gòu)靠使每臺電力變壓器外殼及不埋的基座相互直接剛性聯(lián)為一體，以在強地震時沿顆粒物料層產(chǎn)生的協(xié)同制動位移而保持穩(wěn)定平衡。撓性引線包括與變壓器基座剛性相連的緊線卡子，還包括與配電裝置電氣設(shè)備基座相連的緊線卡子，并且用相應(yīng)的松弛應(yīng)力的方法將撓性引線裝配在這些緊線卡子之間。
文檔編號H02B1/54GK1065755SQ9110228
公開日1992年10月28日 申請日期1991年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月10日
發(fā)明者弗拉基米爾他·雅可夫斯基·格利斯汀, 埃拉·羅尼多芙娜·羅岑費爾德, 吉納狄·格吉維奇·沙塔羅夫, 尼古拉·瑟吉維奇·施特林夫爾德 申請人:全蘇動力建設(shè)組織設(shè)計院敖得薩分院