變電站電抗器基礎(chǔ)隔振設(shè)計(jì)

李思思

（深圳供電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

220 kV星海變電站位于深圳市前海深港現(xiàn)代服務(wù)業(yè)合作區(qū)管理局轄區(qū)，站內(nèi)主要建筑為一棟長(zhǎng)方形框架結(jié)構(gòu)配電裝置樓，地上三層地下二層，地下底板標(biāo)高為-9.00 m，電抗器設(shè)于配電裝置樓-5.00 m層內(nèi)，綜合考慮設(shè)備走線布置及地下結(jié)構(gòu)防水等要求，電抗器基礎(chǔ)落在配電裝置樓內(nèi)，不單獨(dú)設(shè)置[1]。

電抗器等設(shè)備的振動(dòng)往往會(huì)引起建筑物的框架結(jié)構(gòu)、樓板產(chǎn)生諧振，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損。為了降低電抗器振動(dòng)對(duì)樓板及建筑物的影響，有必要采取有效的隔振措施[2-3]。

2 電抗器隔振的必要性

按照已有相關(guān)研究和地下變電站功能區(qū)的劃分原則，同時(shí)參考GB/T 50087—2013《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》以及GBZ1—2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，表1列出了適用于戶內(nèi)及地下變電站的振動(dòng)與噪聲的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則[4-5]。

由表1可知，電抗器需要采取減振或隔振措施。

表1 戶內(nèi)及地下變電站各功能區(qū)噪聲限值

3 電抗器振動(dòng)分析

220 KV星海變電站工程擬在-5.0 m層一字型布置12臺(tái)21 kV干式電抗器。額定容量為10 000 kVar，額定電壓為21 kV，額定電流為275 A，額定電抗器為75 Ω。單臺(tái)電抗器重20 t，電抗器外形尺寸：長(zhǎng)3 895 mm，寬1 600 mm，高2 995 mm。設(shè)備振動(dòng)的基頻為100 Hz。

為了降低電抗器振動(dòng)對(duì)樓板及建筑物的影響，有必要采取有效的隔振措施。電抗器隔振技術(shù)是在電抗器的底部或基礎(chǔ)底部設(shè)置隔振層，通過調(diào)整隔振層的剛度和阻尼參數(shù)，減少電抗器本體的振動(dòng)向安裝基礎(chǔ)、地基及周邊結(jié)構(gòu)的傳遞。

為了工程上的簡(jiǎn)便計(jì)算[6]，人們常采用集中質(zhì)量方法建立設(shè)備隔振的分析模型，一般的簡(jiǎn)化處理方法是忽略基座的影響。由于地基是半無窮大空間，直接將其簡(jiǎn)化為剛性連接，如圖1所示。

假設(shè)設(shè)備的激振力為F，系統(tǒng)傳遞到地面上的力為Ft，通過對(duì)分析模型運(yùn)動(dòng)方程的求解，可以得到Ft與F的關(guān)系：

其中，T定義為隔振率。進(jìn)一步分析可以得到隔振率T與阻尼比ξ和頻率比λ之間的關(guān)系曲線，如圖2所示。

圖1 隔振系統(tǒng)簡(jiǎn)化分析模型

圖2 隔振系數(shù)隨阻尼和頻率比的變化曲線

阻尼比的減振效果主要集中在非隔振區(qū)，在隔振區(qū)隔振率往往隨阻尼比的增大而變小。因此，一般取阻尼比ξ為5%～20%。

按照電抗器的基頻f=100 Hz，可求得fn=16.7 Hz，根據(jù)混凝土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、電抗器的質(zhì)量可求得隔振層的總剛度ΣK。

4 電抗器隔振設(shè)計(jì)方案

根據(jù)電抗器的布置方式[7]，設(shè)計(jì)方案隔振支座布置如圖3所示。每臺(tái)電抗器布置8組隔振支座，隔振支座的剛度，阻尼比ξ取15%。

隔振支座基于樓層梁上，電抗器振動(dòng)傳遞路徑明確，受力清晰，考慮美觀要求電抗器基礎(chǔ)適當(dāng)下沉，將隔振支座基于梁挑耳上。

基礎(chǔ)底部考慮隔振支座日后的運(yùn)行檢修、更換等因素，不能封口，必須預(yù)留檢修空間。

為了防止漏水、漏油或其他雜物掉入隔振連梁或樓下，可在混凝土基礎(chǔ)與樓板之間填塞發(fā)脹泡沫或者鋪設(shè)警示塑膠，既起到警示作用也起到密閉作用。

5 隔振影響分析

表2為戶內(nèi)及地下變電站各功能區(qū)噪聲限值。

由表2可知，電抗器采取隔震措施后滿足規(guī)程限值要求。

圖3 電抗器隔振設(shè)計(jì)布置示意圖

表2 戶內(nèi)及地下變電站各功能區(qū)噪聲限值

6 結(jié) 論

通過采取隔振設(shè)計(jì)，戶內(nèi)變電站電抗器對(duì)主體結(jié)構(gòu)框架梁、板振動(dòng)影響大幅減少，隔振效率不低于90%，滿足規(guī)范限制要求。