Фундамент для бетонной подстанции

Фундамент для комплектных трансформаторных подстанций (КТП)

Одними из наиболее популярных силовых установок, применяемых в организации электроснабжения, являются комплектные трансформаторные подстанции (КТП). Сборка такого оборудования осуществляется на базе одного преобразователя энергии, который подбирается с учетом нагрузки в точке потребления и необходимым уровнем защиты от перепадов напряжения. В числе обязательных требований, обеспечивающих штатный режим работы установок – строительство фундамента для КТП. Формирование надежного основания обеспечивает необходимую устойчивость конструкции, в том числе во время катаклизмов и компенсирует вибрационные эффекты, возникающие в ходе эксплуатации оборудования.

Базовые факторы выбора технологии обустройства станций

Неотъемлемым этапом монтажа трансформаторных подстанций является формирование фундамента. Технология возведения основания определяется характеристиками оборудования (габаритными размерами, весом и назначением), а также свойствами грунта в месте размещения.

В числе требований, которые определяют подход к строительству оснований, — тип сборки. Согласно основной классификации комплектных трансформаторных подстанций, определяется фундамент КТП. Это тяжелые основания для воздушных линий, более легкие для кабельных. Существуют и специфические запросы для фундамента, такие как организация технологического углубления для сбора масла или количество свайных элементов.

Типы КТП заводской сборки:

• Станции киоскового типа. Устанавливаются вне зданий и сооружений, оснащаются одним или двумя трансформаторами необходимой потребителям мощности. Могут иметь несколько назначений: это прием и преобразование электрической энергии, транзит на дальние расстояния или организация снабжения в точке ввода к потребителям. В зависимости от решаемых задач могут иметь несколько исполнений, например, с воздушным или кабельным вводами/выводами. Обычно фундамент под КТП киоскового типа обустраивается на основе свай, — наиболее надежное основание. При таком площадка для размещения подстанции может характеризоваться нестабильным грунтом;
• Сборки контейнерного типа. Наиболее удобный формат обустройства станции снабжения, при котором обеспечивается удобное обслуживание модернизация или перебазирование промышленных мощностей. Подстанции контейнерного типа наиболее популярны для эксплуатации в удаленных районах — месторождениях полезных ископаемых или населенных пунктах, находящихся в районах крайнего севера;
• Мачтовые подстанции. Имеют ограничения по мощности, поэтому предназначены для организации снабжения небольших объектов. При монтаже таких КТП конструктивная нагрузка перераспределяется, поэтому для монтажа достаточно будет подготовить облегченный фундамент под КТП. К этой же категории следует отнести столбовые конструкции как одну из облегченных разновидностей мачтовых сборок. Мощность таких подстанций не превышает 100 кВА.

Общие требования к обустройству фундаментальных конструкций

Вне зависимости от выбранной технологии строительства основания под КТП, следует учитывать стандартные нормативы возведения. В числе технических запросов соблюдение уклона для самой КТП, который предупредит скопление влаги и масла на поверхности площадки, в том числе во время аварийного сброса. Стандартно высоковольтное оборудование должно размещаться на удалении от жилых и производственных объектов не меньше чем на 10 метров.

Требования к фундаментальной части:

• Высота основания над уровнем грунта — от 0,2 метра. Зависит от типа установки;
• Строго горизонтальный профиль поверхности;
• Наличие маслосборного заглубления;
• Схема размещения опор должна включать как минимум четыре столба (сваи). Расстояние между опорными элементами не должно превышать 2 метров.

Типы фундаментов для комплектных трансформаторных подстанций (КТП)

В практике современного строительства оснований для наружного размещения технологического оборудования используется несколько технологий. До сих пор применяется фундамент под КТП, формируемый из металлических лежней. Форма металлической арматуры Т-образная. Верхняя полка размещается на заглублении, а для приема конструкции будет задействована вертикальная часть. При таком подходе существенно экономится время на обустройство фундамента, при этом необходима предварительная подготовка грунта. Количество элементов арматуры (лежней) и схема размещения определяются размерами комплектной подстанции.

Более современный и долговечный тип фундамента — монолитный. Технология используется для массивных сборок подстанций, имеющих несколько трансформаторов. При проведении монтажных работ КТП на фундамент из блоков ФБС дополнительно экономится время за счет отсутствия необходимости проведения подготовительных грунтовых работ. Обустройство осуществляется следующим способом: заблаговременно подготовленная схема столбов заливается бетонным раствором, после застывания площадка готова к размещению оборудования.

Фундамент КТП ФБС имеет существенное отличие от монолита, поскольку собирается непосредственно на месте эксплуатации из одинаковых элементов. После укладки железобетонных изделий формируется армированный пояс. Его основная задача будет заключаться в равномерном распределении нагрузки по всему периметру основания. На практике укладка блоков осуществляется при помощи крана, остальные элементы закладываются вручную согласно выбранной технологии. Под КТП используется классический ленточный контур фундамента или сплошная укладка. Из особенностей обустройства следует отметить необходимость проведения подготовительных работ, утепления и гидроизоляции блоков.

Современный свайно-винтовой фундамент для КТП

В числе новых технологий, применяемых для монтажа трансформаторных подстанций, — метод свайной закладки. Вместе с принимаемым решением купить КТП киоскового типа, заказчики уже ориентирован на этот способ закладки фундамента. Использование технологии снимает ограничения на качество грунта, экономит время и средства, значительно продлевает общий срок эксплуатации подстанции. Этап монтажа сводится к забуриванию сваи в месте размещения подстанции. Площадка обычно готова в течение рабочих суток.

Особенности фундамента КТП киоскового типа

По условиям эксплуатации комплектная высоковольтная подстанция эксплуатируется снаружи зданий и сооружений, испытывает на себе климатические факторы местности. На практике для размещения КТП киоскового типа достаточно точечной укладки 4 ФБС под каждый угол конструкции (или из расчета на одну единицу высоковольтного оборудования). Если планируется размещение двухтрансформаторной подстанции, принимающая способность фундамента должна быть увеличена. Можно сформировать основание из 8 блоков ФБС или обустроить монолитную подушку. Для массивных сборок дополнительно используется заблаговременная подготовка котлована в вид укладки слоя песка, щебня. В любом случае необходимо будет удачно совместить технические запросы и не допустить удорожание проекта.

Источник

Что лучше для БКТП — бетон или сэндвич-панель?

Производители трансформаторных подстанций нередко сталкиваются с вопросами от заказчиков на предмет того, какой вариант исполнения корпуса БКТП предпочтительнее выбрать и почему. В этой статье мы разберемся с этим вопросом и обозначим рекомендации по этому поводу.

Блочные комплектные трансформаторные подстанции (БКТП), как правило, изготавливают в двух наиболее распространенных вариантах исполнения по типу корпуса — в бетонной оболочке или в оболочке из сэндвич-панелей. Есть, правда, и другие экзотические варианты, например, когда в качестве корпуса БКТП применяется морской контейнер. Однако ввиду крайне редкого применения таких решений, мы рассмотрим преимущества и отличия именно бетона и «сэндвича».

Итак, при проектировании и выборе трансформаторных подстанций по типу исполнения корпуса и материала блочно-модульного здания (БМЗ), определяющими факторами являются следующие:

• градостроительные нормы в регионе установки подстанции;
• огнестойкость корпуса;
• климатические условия эксплуатации;
• требования к фундаменту трансформаторной подстанции;
• условия перевозки и доставки оборудования;
• разница в стоимости бетона и «сэндвича».

Разобравшись в выше обозначенных вопросах, можно будет полноценно определиться и принять правильное решение, какой тип БКТП необходимо выбрать.

Влияние градостроительных норм на выбор БКТП

Начать, пожалуй, стоит именно с этого. Во многих городах нашей страны градостроительные нормы отдают предпочтение бетонным подстанциям из-за их внешнего вида, многообразия отделок фасада и т. п. БКТП в бетоне гармонично и эстетично вписываются в дизайны современных жилых комплексов, торгово-развлекательных центров, административных построек и т. д. Немаловажным преимуществом бетонных подстанций является также высокая вандалоустойчивость — их достаточно непросто вскрыть или разрушить внешнюю оболочку. В то время как корпус БКТП из сэндвич-панелей намного более успешнее можно вскрыть с помощью подручных инструментов и средств, например, элементарно вырезав кусок «сэндвича», что невозможно в случае с бетоном.

В некоторых городах настойчиво предписывается установка трансформаторных подстанций именно в корпусе из бетона, а варианты с «сэндвичем» иногда даже открыто запрещаются к применению.

Однако в других городах России могут абсолютно отсутствовать такого рода требования. Иногда внутри города допускается даже установка КТП в металлическом корпусе, что практически полностью запрещено в иных городах. Именно поэтому и стоит изначально определиться с набором градостроительных требований, которые могут существенно повлиять на выбор оболочки трансформаторной подстанции по типу корпуса.

Огнестойкость

Одним из важнейших требований к корпусу является огнестойкость конструкции блочно-модульного здания БКТП. Степень огнестойкости зданий и пожарных отсеков разделяют на пять степеней: I, II, III, IV и V, где самые жесткие требования предъявляются к I степени огнестойкости. Степень огнестойкости здания состоит из пределов огнестойкости его элементов. Так, один из важнейших параметров — несущие элементы (индекс R). Обозначение предела огнестойкости строительной конструкции состоит из условных обозначений, нормируемых для данной конструкции предельных состояний (см. п. 9.1 ГОСТ 30247.0-94), и цифры, соответствующей времени достижения одного из этих состояний (первого по времени) в минутах. Так, для здания I степени предел огнестойкости должен быть 120 минут — по потере несущей способности (R120).

Тогда как бетонные корпуса по умолчанию удовлетворяют I-ой степени огнестойкости (R120 благодаря низкой теплопроводности бетона), подстанции из сэндвич-панелей требуют провести комплекс подготовительных мероприятий.

Пути достижения требуемой степени огнестойкости в подстанциях их сэндвич-панелей

Первый
Нанесение огнезащитных составов на поверхности металлических каркасов. Это очень сложный технологически и достаточно длительный процесс, требующий нанесения множества слоев с временными интервалами для высыхания предыдущего слоя. Как следствие, большинство заводов-изготовителей, применяющих данный метод, не соблюдают технологию нанесения состава.

Второй
Конструктивный метод, когда металлические несущие конструкции ограждаются несгораемым защитным материалом. К примеру, применяемый на заводе «Тесла» конструктивный метод огнезащиты гораздо более долговечен и надежен, чем нанесение огнестойких красок на металлоконструкции, поскольку не требует длительного ожидания между этапами производства работ и позволяет не задерживать производственный цикл и не снижать при этом требования к качеству продукции.

«Тесла» выполняет конструктивную защиту несущей конструкции каркаса с помощью последовательного нанесения специализированных материалов, огнезащитной мастики и огнезащитного базальтового материала с последующим облагораживанием.

В зависимости от условий эксплуатации трансформаторных подстанций и придется делать выбор с точки зрения требований по огнестойкости корпуса. Так, заводы и предприятия с повышенной пожаро- и взрывоопасностью обязаны обеспечивать огнестойкость зданий и сооружений не менее II-ой степени, что распространяется также и на БКТП.

Климатические условия эксплуатации

Немаловажным фактором являются также и климатические условия эксплуатации БКТП. Так, в районах Крайнего Севера, да и по всей северной части России и Сибири, предпочтение отдается подстанциям из сэндвич-панелей, огромным преимуществом которых является низкая теплопроводность и, как следствие, высокие теплоизоляционные свойства.

Многие типы устанавливаемого в трансформаторных подстанциях оборудования достаточно капризно относятся к понижению температуры эксплуатации и могут начать отказывать уже при −35 °С. БКТП из бетона при этом промерзают намного сильнее и неспособны в должной степени обеспечить необходимый температурный режим эксплуатации даже при усиленном отоплении корпуса в зимний период.

Фундамент БКТП

Одним из ключевых отличий бетонных модулей от модулей из сэндвич-панелей является их удельный вес, соответственно, нагрузка и требования к фундаменту у бетонных модулей выше. В свою очередь, в силу уменьшения нагрузки на фундамент подстанциями из сэндвич-панелей, уменьшается и величина капитальных вложений в строительную часть фундамента. Правда эта разница уменьшается, когда БКТП необходимо устанавливать в районах вечной мерзлоты, где фундамент изготавливают, задавливая металлические сваи в промерзлый грунт.

Однако в итоге расходы на фундамент и установку подстанции в бетоне, как правило, оказываются ощутимо ниже, т. к. БКТП в бетоне по умолчанию укомплектовываются кабельными приямками, которые выполняют также функцию фундамента.

Подготовки фундамента для бетонных подстанций нужно, как правило, проводить в три этапа:

• обустройство котлована;
• заливка монолитной плиты;
• установка кабельных приямков.

Пример фундамента под трансформаторную подстанцию из бетона

Крайне редко бетонные модули устанавливаются прямо на плиту, с кабельным приямком или без, не выполняя выемку котлована. А вот для трансформаторных подстанций из сэндвич-панелей из-за легкости конструкции, выбор типов фундаментов довольно широк, рассмотрим основные из них.

Фундамент из ФБС-блоков сборного типа

Основной плюс — минимальные сроки сдачи объекта, поскольку у получившейся конструкции нет необходимости набирать прочность. Однако он подходит не для всех типов грунтов и отсутствие монолитности сборных фундаментов существенно снижает их конструкционную прочность. Основное разрушающее воздействие происходит от боковых деформаций грунта и сил морозного пучения. При том, что блочные фундаменты прекрасно воспринимают сдавливающие нагрузки, их устойчивость к смещению весьма низка, если основание не испытывает достаточно высокой степени прижатия от расположенных выше строительных конструкций.

Ленточный фундамент

Популярным видом является также фундамент ленточного типа. Он располагается непрерывной лентой под всеми стенами конструкции, поэтому и получил такое название. Достоинство — высокая нагрузочная способность. Также доказана эффективность применения этих фундаментов на почве, склонной к горизонтальным сдвигам. А недостатком такого вида фундамента является то, что он достаточно дорогой и требует много сил и времени при заливке. Не рекомендуется применять на грунтах, которые сильно промерзают и на пучинистых грунтах в северных широтах.

Свайный фундамент

Из всех рассмотренных этот тип фундамента самый дорогой и процесс постройки достаточно тяжелый — сваи проходят через большую толщину земли и опираются на несущие слои грунта. Его использование финансово оправдано для строительства зданий на склонах, где могут возникнуть оползни и на грунтах с наименьшей несущей способностью, то есть только в том случае, когда другие типы фундаментов не подходят.

Фундамент с обустройством котлована и установкой бетонных кабельных приямков

Не редко применяется данный метод и для подстанций из сэндвич-панелей, там, где требуется обустройство кабельного этажа.

Таким образом, на выбор конструкции трансформаторной подстанции окажут существенное влияние локальные условия, почвы, местность установки БКТП и обусловленные этим проектные требования к организации фундамента подстанции.

Вес БКТП. Условия перевозки и доставки оборудования

Следствием легкости конструкции подстанций из сэндвич-панелей является их высокая транспортная мобильность и относительно низкая стоимость перевозки по сравнению с БКТП в бетоне.

В то время, как для перевозки стандартной двухблочной БКТП в бетоне необходимо заказывать три машины (по одной машине на каждый блок и одну машину для приямков), подстанцию из сэндвич-панелей можно увезти на одной.

Так, разница в весе стандартной двухтрансформаторной БКТП (5000×5000) будет выглядеть следующим образом:

• в сэндвиче — два блока по 6-7 тонн каждый, итого 12-14 тонн;
• в бетоне — два блока по 18-20 тонн каждый, два приямка по 8-10 тонн каждый, итого 50-60 тонн.

Кстати, на места базирования нефтедобывающих компаний в районах дальнего севера в летнее время года возможна переброска грузов только с помощью вертолета, что для модулей из сэндвич-панелей не является ограничением и периодически применяется.

Разница в стоимости бетона и сэндвича

Здесмь важно учитывать несколько нюансов. Очевидно, что сравнивать стоит именно одинаковые по техническому содержанию решения.

Так, изначально предложения заводов-производителей БКТП на условиях самовывоза будут предварительно демонстрировать выгоду решения в корпусе из сэндвича. Однако необходимо еще раз учесть вышеобозначенный нами факт, что БКТП в бетоне по умолчанию поставляется в комплекте с кабельными приямками, что сокращает расходы на подготовку фундаментного основания.

По итогу, с учетом расходов на установку БКТП, разница между решением в бетоне и сэндвиче практически сходит на нет. Однако ситуация кардинально меняется, когда встает вопрос о транспортировке трансформаторной подстанции на объект установки. Чем дальше необходимо везти оборудование, тем существеннее становится преимущество конструктива на базе сэндвич-панелей.

Еще несколько лет назад одним из существенных преимуществ решений в «сэндвиче» по сравнению с бетоном была техническая возможность раскомпоновки практически любого оборудования внутри БКТП и независимость от привязки к габаритам как устанавливаемых внутрь компонентов, так и внешних габаритов подстанции.

Вариативность компоновки и решений по размещению оборудования в БКТП из «сэндвича» практически не имеет ограничений. Так, силами «Тесла» были реализованы многоблочные распределительные подстанции общими габаритами 40×10 метров, состоящие из 20-ти блоков.

Корпуса из бетона, как правило, изготавливались в стандартных габаритах (5000×2500) и общее решение формировалось исходя из этого. Именно поэтому БКТП в бетоне получили широкое распространение в типовых городских двухтрансформаторных решениях, где заданные габариты вполне позволяли разместить 2 силовых трансформатора, 2 моноблока РУ-10 кВ и 2 комплекта РУ-0,4 кВ, как правило, на базе ШРНН.

Развитие технологий изготовления бетонных корпусов в последнее время, а также применение раздвижных многофункциональных форм для отливки изделий несколько скорректировало ситуацию — сегодня корпуса в бетоне также можно делать практически любых габаритов и компоновки. Однако при многоблочных и многофункциональных решениях, особенно для нужд промышленных предприятий и предприятий нефтегазодобывающей отрасли, предпочтения и сегодня отдаются корпусам из сэндвич-панелей.

Следует учитывать, что некоторые поставщики применяют в своих подстанциях контейнеры из самодельного наборного сэндвича, так называемый «рашн-сэндвич». Каркас таких контейнеров снаружи обшит профилированным листом, закрепленным либо кровельными саморезами либо металлическими клёпками. Изнутри контейнер утепляется каменной ватой и обшивается таким же профилированным листом. Недостатков у такого исполнения масса: это и более высокая теплопроводность в силу менее плотного размещения и слеживания утеплителя, мостики холода из-за недостатков конструкции и, как следствие, меньший срок службы как самого корпуса подстанции, так и установленного в него оборудования.

«Тесла» применяет только сэндвич-панели заводского производства, которые позволяют исключить негативные факторы наборного «сэндвича» благодаря жесткому кассетному профилю утеплителя и герметичному замковому стыку смежных панелей. Отличительной особенностью конструкции комплектных трансформаторных подстанций из сэндвич-панелей производства компании также является такое решение по изготовлению каркаса БКТП, которое полностью обеспечивает отсутствие мостиков холода и, как следствие, промерзания оборудования и образования конденсата внутри отсеков ВН и НН.

Промышленная группа «Тесла» производит любые типы трансформаторных подстанций: и в металле, и в бетоне, и в сэндвиче. Обширный опыт поставок и отзывы покупателей являются лучшим свидетельством того, что это хорошо удается! А вот какому типу корпуса отдать предпочтение, надеемся, помогут представленные рекомендации и разъяснения.

Источник