CN210621778U - 箱式变电站抗震基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种箱式变电站抗震基础结构，包括抗震土建基础和抗震结构，抗震土建基础包括条形基础，由条形基础围成的矩形凹槽内铺设有基础底板；条形基础上表面砌筑有挡墙，挡墙顶部浇筑有混凝土基础，混凝土基础顶部沿其周向间隔预埋有电气埋件，抗震结构与电气埋件固连为一体，箱式变电站底部的方钢活动插装在抗震结构内。本实用新型优点在于抗震地基基础能够吸收地震能量，具有初步消能作用，抗震结构继续吸收地震能量，进一步消能，吸能周期长；经过抗震地基基础和抗震结构的双重吸能，使箱式变电站的运行环境能够减少2～3个震级，最大限度地阻止地震能量传递给箱式变电站，抗震效果好。

Description

箱式变电站抗震基础结构

技术领域

本实用新型涉及配变电系统领域，尤其是涉及一种箱式变电站抗震基础结构。

背景技术

中国是一个地震频繁的国家，地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广。自20世纪以来，我国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、江浙两省和香港特别行政区以外所有的省市区。据初步统计，自1900年中国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的53%；1949年以来，100多次破坏性地震袭击了22个省(自治区、直辖市)，其中涉及东部地区14个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%。地震及其他自然灾害的严重性构成中国的基本国情之一。当地震发生时，地震源产生的震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5～7.0km/秒，它使地面发生垂直方向上下振动，破坏性较弱；横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3.2～4.0km/秒，它使地面发生水平方向前后、左右抖动，破坏性较强；面波是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，波长大、振幅强，只能沿地表传播，是造成地面设施强烈破坏的主要因素。

中国自20世纪70年代后期，从法国、德国等国引进了箱式变电站，箱式变电站是将所有电气元件安装在一个防火、防潮、隔热、密闭的移动式钢结构箱体内，是继常规土建变电站后崛起的一种新的变电站。现有箱式变电站由高压单元、变压器单元、低压单元三部分组成，高压单元内安装有高压开关柜、电源进线及电能计量等；变压器单元内安装有干式变压器，目的在于将高电压变成低电压；低压单元安装低压开关柜，主要是满足低压出线。目前，箱式变电站的制造已为成熟技术，能够满足各行各业的工程建设要求。

在实际工程应用当中，要想保证箱式变电站稳定可靠运行，提供必要的良好运行环境是不可缺少的。我国复员辽阔，不同区域的环境条件千差万别，北部地区为高寒地区，西部为高海拔、低温地区，南部为高湿、高温地区，沿海地为高盐雾。对此，国家标准《高压/低压预装式变电站》（GB 17467—2010）规定的正常使用条件和特殊使用条件中，对高海拔和污秽环境条件做出明显技术要求。但该标准对于地震环境条件的技术规定并不明确。目前市场上销售的箱式变电站的抗震能力取决于制造厂商的抗震技术水平高低，箱式变电站的土建基础抗震水平取决于工程设计人员水平和工程施工单位的施工水平。

现有箱式变电站的土建基础为由混凝土浇筑而成的箱体结构，在土建基础顶部预埋的电气埋件上焊接开口向下的U型槽钢，箱式变电站底部的方钢与U形槽钢焊接为一体，即箱式变电站通过U型槽钢与土建基础刚性连接。将上述抗震土建基础用于地震易发生地区（如我国西部地区），易出现箱式变电站损坏断电，严重影响震后救灾和震后恢复电力供应，具体原因如下：

1、箱式变电站的土建基础抗震等级低，地震波传导到给土建基础时出现裂缝、坍塌现象，造成箱式变电站倾斜、倾倒、变形，箱式变电站内部电气元器件受压、受拉、连接导体绝缘降低，甚至发生电气短路起火，导致整座箱式变电站不能正常工作，造成供电中断。

2、箱式变电站底部的基础方钢与土建基础顶部的U型槽钢采用刚性连接方式，地震能量传导到箱式变电站内部，造成电气元器件开裂、电气连接松动，引起相间短路和相对地短路，进而继电保护动作断电，供电中断。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种抗震性能好的箱式变电站抗震基础结构。

为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：

本实用新型所述的箱式变电站抗震基础结构，包括呈箱体结构的抗震土建基础，还包括固定在所述抗震土建基础顶部的抗震结构，箱式变电站底部的方钢活动插装在所述抗震结构内；抗震土建基础包括浇筑在箱式变电站基坑坑底四周的条形基础，由所述条形基础围成的矩形凹槽内铺设有基础底板；条形基础上表面砌筑有上部延伸出所述箱式变电站基坑的挡墙，所述挡墙顶部浇筑有混凝土基础，所述混凝土基础外侧浇筑有水平向外延伸的操作平台；混凝土基础顶部沿其周向间隔预埋有电气埋件，所述抗震结构与多个所述电气埋件固连为一体。

所述电气埋件的顶高程与所述混凝土基础的顶高程一致；所述抗震结构包括焊接在电气埋件上、开口向上的U型槽钢，所述U型槽钢内对称放置有一对抗震橡胶块，所述方钢活动插装在位于两所述抗震橡胶块之间的U型槽钢内，方钢与U型槽钢同中线。

两所述抗震橡胶块均为竖向放置的“山”字形结构，每个抗震橡胶块的三个齿均指向所述方钢并与方钢围成空气隙。

所述基础底板包括自下而上依次铺设在所述基坑底部的碎石垫层、混凝土层和防水层，所述防水层由水泥砂浆和防水剂按照1:2的比例配制而成。

所述条形基础为由混凝土浇筑而成、上窄下宽的梯形结构，条形基础底面的宽度是所述挡墙厚度的4～5倍。

所述挡墙由红砖和砂浆砌筑而成，挡墙的内侧面和外侧面均涂刷有防水胶。

所述挡墙的内侧面上预埋有爬梯；挡墙的前壁和后壁顶部均开设有通风窗口，所述通风窗口位于地面上方，通风窗口上设置有由钢丝网制成的防护透气网。

所述操作平台的四周设置有防护围栏，所述防护围栏上预留有操作平台出入口，与所述操作平台出入口对应的地面上砌筑有台阶。

本实用新型优点在于抗震地基基础能够吸收地震能量，具有初步消能作用，抗震结构继续吸收地震能量，进一步消能；经过抗震地基基础和抗震结构的双重吸能，使箱式变电站的运行环境能够减少2～3个震级，最大限度地阻止地震能量传递给箱式变电站，抗震效果好；对于6级以上的大地震，抗震效果更加显著。

本实用新型抗震地基基础的整体结构为“大脚柔腿”型，条形基础为由钢筋混凝土浇筑而成的刚性“大脚”，其底面与箱式变电站基坑有足够的接触面积，当地震波传来时，能够呈现完成的整体结构，稳定性好；挡墙为由红砖和砂浆砌筑而成的柔腿，能够吸收条形基础传递过来的部分地震能量，具有消能作用，增强了箱式变电站的整体抗震能力。本实用新型基础底板的碎石垫层具有摩擦吸能作用，混凝土层能够确保基础底板的强度，防水层保证基础底板的防水性能。

本实用新型的抗震结构改变了传统箱式变电站与土建基础的刚性连接方式，将箱式变电站活动插装在开口向上的U型槽钢内，箱式变电站安装简单；当发生地震时方钢在U型槽钢内存在较小的位移，方钢与U型槽钢之间的摩擦力可摩擦消能，抗震橡胶块可缓冲消能，抗震橡胶块与方钢之间的空气隙能够增加抗震橡胶块的每个齿的变形量，降低地震震能向箱式变电站传递的陡度，吸能周期长，最大限度地减少给箱式变电站吸收地震震能的峰值，避免因刚性连接而引起的箱式变电站倾斜、倾倒和变形等现象，进一步减少地震传递给箱式变电站的能量。具体地，当地震横波波峰传来时，地震震能最大，利用方钢与U型槽钢的摩擦力和抗震橡胶块的缓冲作用共同吸能；当地震尾波传来时，地震能量较小，利用抗震橡胶块的大变形缓冲消能，最大限度地阻止地震能量传递给箱式变电站，抗震效果好。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的C-C向剖视结构示意图。

图3是图1的B-B向剖视结构示意图。

图4是图3中D部的放大结构示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，本实用新型所述的箱式变电站抗震基础结构，包括呈箱体结构的抗震土建基础和固定在抗震土建基础顶部的抗震结构，抗震土建基础包括浇筑在箱式变电站基坑坑底四周的条形基础3（条形基础3由C30钢筋混凝土浇筑而成），条形基础3下部为矩形结构而其上部为上窄下宽的梯形结构，条形基础3底面宽度为1100mm、厚度为270mm，保证条形基础3与箱式变电站基坑有足够的接触面积，条形基础3可充当抗震地基基础的“大脚”，当地震波传来时能够呈现出完整的整体结构，稳定性好；

在由条形基础3围成的矩形凹槽内铺设基础底板，基础底板包括自下而上依次铺设在箱式变电站基坑坑底的碎石垫层8.1（厚度为80mm）、混凝土层8.2（厚度为80mm）和防水层8.3（厚度为20mm），防水层8.3由水泥砂浆和防水剂（防水剂可以是防水粉）按照1:2的比例配制而成，碎石垫层8.1具有摩擦吸能的作用，混凝土层8.2保证基础底板的结构强度，防水层8.3保证防水性能；

在条形基础3上表面用红砖和砂浆砌筑厚度为240mm的挡墙4，在砌筑时保证挡墙4的竖中线与条形基础3的竖中线重合，挡墙4的地下砌筑高度为1000mm而其地上砌筑高度为700mm；与钢筋混凝土相比，挡墙4具有一定的柔性，能够吸收由条形基础3传递过来的部分地震能量，具有消能作用；

挡墙4内侧面预埋有钢筋爬梯9，便于安装和周期性维护和检修；挡墙4的前壁和后壁顶部分别开设两个尺寸为400mm×180mm的通风窗口10.1，通风窗口10.1的外侧设置由钢丝网制成的防护透气网10.2，不仅能够确保透气性能，还能防止外界杂物、飞鸟、老鼠等进入抗震地基基础内腔；

挡墙4顶部浇筑有混凝土基础5（混凝土基础5由C30钢筋混凝土浇筑而成），混凝土基础5外侧浇筑有水平向外延伸、净宽度为1000mm的操作平台11（操作平台11由C30钢筋混凝土浇筑而成），在操作平台11的四周设置高度为1200mm的防护围栏12，防护围栏12上预留有操作平台出入口，在与所述操作平台出入口对应的地面上砌筑两级台阶13；混凝土基础5顶部间隔预埋有电气埋件6（型号为D3030A），每相邻两电气埋件6的间距为800mm，电气埋件6的埋设高程与混凝土基础5顶高程高度一致；

抗震结构包括焊接在电气埋件6上、开口向上的U型槽钢7.1（型号为25#槽钢，表面镀锌），U型槽钢7.1水平方向的平整度为0.3%，U型槽钢7.1内竖向对称放置一对呈“山”字形结构的抗震橡胶块7.2，箱式变电站1底部的方钢2（方钢2为镀锌空心方钢管，尺寸为150mm×80mm）活动插装在两抗震橡胶块7.2之间的U型槽钢7.1内，方钢与U型槽钢7.1的中线重合，每个抗震橡胶块7.2的三个齿均指向方钢2并与其围成空气隙7.3，空气隙7.3能够增加抗震橡胶块每个齿的变形量，降低地震震能向箱式变电站传递的陡度，吸能周期长，最大限度地减少给箱式变电站吸收地震震能的峰值；当震能传递给抗震橡胶块7.2时，抗震橡胶块发生大变形缓冲而吸收地震能量，减少传递给箱式变电站1的地震能量。

本实用新型还提供了一种箱式变电站抗震基础结构的施工方法，包括以下步骤：

第一步，开挖箱式变电站基坑，箱式变电站基坑的开挖深度为1300mm，保证箱式变电站的地下净安装高度不小于1100mm；开挖完成后，将箱式变电站基坑坑底夯实；

第二步，用C30钢筋混凝土在基坑坑底沿其周向浇筑条形基础3，在由条形基础3围成的矩形凹槽内铺设基础底板，铺设时先在基坑坑底铺设素土层并夯实，然后再在素土层上自下而上依次铺设碎石垫层8.1、混凝土层8.2和防水层8.3；

第三步，用红砖和砂浆在条形基础3上表面砌筑挡墙4（挡墙4的竖中线与条形基础3的竖中线重合），砌筑时，在挡墙4的设计位置处分别预埋4根高压电缆埋管14（Φ150 PVC管）、12根低压电缆埋管15（Φ50 PVC管）和爬梯9，挡墙4高度高于箱式变电站基坑的深度；挡墙4的内、外两面用砂浆抹面后涂刷三遍防水胶，保证防水性能；

挡墙4砌筑完成后，挡墙4的前壁和后壁顶部分别间隔开设两个尺寸为400mm×180mm的通风窗口10.1，在每个通风窗口10.1外侧安装防护透气网10.2；

第四步，在挡墙4顶部用C30钢筋混凝土分别浇筑混凝土基础5和操作平台11，同时在混凝土基础5顶部沿其周向间隔预埋电气埋件6，在操作平台11的边缘处安装一圈防护围栏12，防护围栏12上预留有操作平台出入口，在与操作平台11入口处对应的地面上砌筑两级台阶13；

第五步，对电气预埋件进行清理、除锈后，在混凝土基础5上沿其周向敷设开口向上的U型槽钢7.1，将U型槽钢7.1与电气埋件6焊接为一体，U型槽钢7.1的水平平整度为0.3%，焊接完成后清理所有焊点处的焊渣，并对焊点进行防锈处理；

吊装箱式变电站1（与爬梯9对应处的箱式变电站1低压单元底板上开设有与抗震地基基础内腔连通的人孔，人孔上盖设有孔盖，便于巡视和检修），将箱式变电站1底部的方钢2插装在U型槽钢7.1内，调整方钢2，使其中心线与U型槽钢7.1的中心线重合，然后在位于方钢2两侧的U型槽钢7.1内对称竖向插装一对呈“山”字型结构的抗震橡胶块7.2，抗震橡胶块7.2的三个齿指向方钢2，完成抗震基础结构的施工作业和箱式变电站1的吊装作业；

第六步，将由高压电缆埋管14引出的高压电缆17接入箱式变电站1高压单元的接线端子，将由低压电缆埋管15引出的低压电缆16接入箱式变电站1低压单元的接线端子，低压电缆和高压电缆抗震地基基础内腔呈S形分布，使低压电缆和高压电缆都存在裕度，防止地震时低压电缆和高压电缆因受力而损坏接线端子；低压电缆和高压电缆接入箱式变电站1后即完成箱式变电站1的安装作业。

Claims (8)

1.一种箱式变电站抗震基础结构，包括呈箱体结构的抗震土建基础，其特征在于：还包括固定在所述抗震土建基础顶部的抗震结构，箱式变电站（1）底部的方钢（2）活动插装在所述抗震结构内；抗震土建基础包括浇筑在箱式变电站基坑坑底四周的条形基础（3），由所述条形基础（3）围成的矩形凹槽内铺设有基础底板；条形基础（3）上表面砌筑有上部延伸出所述箱式变电站基坑的挡墙（4），所述挡墙（4）顶部浇筑有混凝土基础（5），混凝土基础（5）顶部沿其周向间隔预埋有电气埋件（6），所述抗震结构与多个所述电气埋件（6）固连为一体。

2.根据权利要求1所述的箱式变电站抗震基础结构，其特征在于：所述电气埋件（6）的顶高程与所述混凝土基础（5）的顶高程一致；所述抗震结构包括焊接在电气埋件（6）上、开口向上的U型槽钢（7.1），所述U型槽钢（7.1）内对称放置有一对抗震橡胶块（7.2），所述方钢（2）活动插装在位于两所述抗震橡胶块（7.2）之间的U型槽钢（7.1）内，方钢（2）与U型槽钢（7.1）同中线。

3.根据权利要求2所述的箱式变电站抗震基础结构，其特征在于：两所述抗震橡胶块（7.2）均为竖向放置的“山”字形结构，每个抗震橡胶块（7.2）的三个齿均指向所述方钢（2）并与其围成空气隙（7.3）。

4.根据权利要求1所述的箱式变电站抗震基础结构，其特征在于：所述基础底板包括自下而上依次铺设在所述基坑底部的碎石垫层（8.1）、混凝土层（8.2）和防水层（8.3），所述防水层（8.3）由水泥砂浆和防水剂按照1:2比例配制而成。

5.根据权利要求1所述的箱式变电站抗震基础结构，其特征在于：所述条形基础（3）由钢筋混凝土浇筑而成，条形基础（3）的下部为矩形结构而其上部为上窄下宽的梯形结构，条形基础（3）底面的宽度是所述挡墙（4）厚度的4～5倍。

6.根据权利要求1所述的箱式变电站抗震基础结构，其特征在于：所述挡墙（4）由红砖和砂浆砌筑而成，挡墙（4）的内侧面和外侧面均涂刷有防水胶。

7.根据权利要求1所述的箱式变电站抗震基础结构，其特征在于：所述挡墙（4）的内侧面上预埋有爬梯（9）；挡墙（4）的前壁和后壁上部均开设有通风窗口（10.1），所述通风窗口（10.1）位于地面上方，通风窗口（10.1）外侧设置有由钢丝网制成的防护透气网（10.2）。

8.根据权利要求1所述的箱式变电站抗震基础结构，其特征在于：所述混凝土基础（5）外侧浇筑有水平向外延伸的操作平台（11），所述操作平台（11）的四周设置有防护围栏（12），所述防护围栏（12）上预留有操作平台出入口，与所述操作平台出入口对应的地面上砌筑有台阶（13）。

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