Раздел пятнадцатый
ЗДАНИЯ, ФУНДАМЕНТЫ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
ЗДАНИЯ
Как правило, при проектировании все здания и сооружения на открытых ПС подбираются из типовых или рекомендованных к повторному применению проектов, состав которых меняется в зависимости от класса напряжения ПС или других технологических особенностей.
Основными зданиями и сооружениями открытых ПС являются: общеподстанционные пункты управления (ОПУ), блоки синхронных компенсаторов с фундаментами под СК, компрессорные, насосные, резервуары, закрытые распредустройства.
Рис. 15.1. Конструктивные схемы зданий из элементов БМЗ: а - однопролетная схема; б - двухпролетная схема со средней стойкой; в - однопролетная пристройка к крупногабаритным зданиям; г - многопролетная схема с перекрываемыми разрывами
К вспомогательным сооружениям относятся: трансформаторные мастерские, аппаратные масло хозяйств а, склад масла, гаражи, склады, электролизные, маслосборники, проходная, камеры задвижек и др.
Конструктивные решения зданий, как правило, принимаются в каркасно-панельном исполнении по номенклатуре изделий, выпускаемых заводами. При наличии местных ресурсов здания выполняются из кирпича. Широкое применение на ПС получили секции БМЗ (быстромонтируемые здания), из которых комплектуются здания различного характера как основного, так и вспомогательного назначения. Для отдаленных и северных районов применяются облегченные металлоконструкции и эффективные стеновые панели типа “сэндвич”, выпускаемые заводами страны.
Здания закрытых ПС представляют собой объединенный блок, в котором сосредоточены все основные и часть перечисленных выше вспомогательных помещений ПС. Конструктивно здания закрытых ПС выполняются в каркасно-панельном варианте или в комбинации с секциями БМЗ.
Ниже дано описание некоторых специфичных для ПС сооружений.
Каждая секция БМЗ представляет собой сочетание кровельной плиты шириной 3 м и стеновых панелей такой же ширины. Соединение кровельной плиты со стенами осуществляется жестким узлом, стен с фундаментами - шарнирным узлом.
Размеры секции БМЗ позволяют возводить утепленные здания с пролетами 6 и 12 м, высотой 4 и 6 м. Выпускаются также секции БМЗ для двухэтажных зданий и для одноэтажных зданий с пролетом 18 м при высоте 10,8 м. Секции БМЗ позволяют возводить здания различной конфигурации и неограниченной длины. Торцы зданий закрываются торцевыми панелями шириной 3 м. Стеновые панели имеют оконные, дверные и воротные проемы.
В сочетании БМЗ с общеизвестными строительными конструкциями могут быть возведены экономичные здания различного назначения. На рис. 15.1 показаны конструктивные схемы различных зданий из секций БМЗ.
К кровельным панелям может быть подвешена кран-балка грузоподъемностью до 50 кН. Стеновые панели можно устанавливать на ленточные и столбовые фундаменты заглубленного и поверхностного типов, забивные и буронабивные сваи и т. п.
Вспомогательное здание СК представляет собой одноэтажное здание, в котором размещается технологическое оборудование, связанное с работой синхронных компенсаторов мощностью 50, 100, 160 МВт и более. Синхронный компенсатор, как правило, устанавливается рядом с вспомогательным зданием на самостоятельном фундаменте, который в свою очередь представляет собой довольно сложное инженерное сооружение.
ФУНДАМЕНТЫ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
Синхронные компенсаторы мощностью 50 тыс. кВ·А и более наружной установки монтируются на специальном фундаменте, выполняемом из монолитного железобетона. Внедрение сборного железобетона в этих конструкциях сдерживается индивидуальным характером изделий и сравнительно небольшим количеством ПС, на которых необходима установка СК такой мощности.
На рис. 15.2 показан общий вид и даны геометрические размеры фундамента под СК типа КСВВ-50-11-VI (типовой проект), предусматривающего установку двух машин с монтажной площадкой между ними. Помещение под монтажной площадкой служит для размещения вспомогательного оборудования. Вдоль фундамента предусматривается коридор с коммуникационным каналом. Фундамент стенчатого типа выполняется в виде двух продольных стен, связанных между собой ригелями и поперечными стенами. Элементы верхней части фундамента соединяются между собой и с нижней плитой жесткими рамными узлами, что обеспечивается соответствующим армированием узлов сопряжений. Материал - бетон класса В25, арматура - классов AI, АII, АIII. Толщина нижней фундаментной плиты предусматривается близкой по размерам к толщине стен.
Расчет фундамента производят на колебания, на прочность конструкции и на деформацию основания. Расчету предшествуют сбор нагрузок и определение геометрических характеристик фундамента.
Рис. 15.2. Фундамент под синхронный компенсатор (СК): а - план; б - сечение А-А
Исходные данные завода-изготовителя должны содержать мощность СК, частоту вращения ротора, общую массу машины, включающую массу ротора и других частей, значения статических и динамических нагрузок и места их приложения, диаметр и длину анкерных болтов, условия монтажа и демонтажа машины и ее частей, значение возмущающей силы.
Расчет конструкции верхнего строения фундамента производят на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые) нагрузки и воздействия:
постоянные - собственная масса фундамента, давление и масса грунта на обрезах нижней плиты фундамента; временные длительные - масса синхронного компенсатора, включая массу вращающихся частей и вспомогательного оборудования, коммуникации, снег и усилия от температурных воздействий;
временные кратковременные - нагрузки от монтажных механизмов; монтажные, равномернораспределенные на верхней плите; динамические, соответствующие динамическому воздействию машины; ветровые;
особые - от момента короткого замыкания в машине.
В связи с тем что фундаменты под СК бывают несколько несимметричны в продольном и поперечном направлениях, для обеспечения вибрационной устойчивости фундамента и нормальной эксплуатации машины
необходимо, чтобы центр тяжести площади подошвы фундамента и линии действия равнодействующей статических нагрузок от массы машины, фундамента и грунта на обрезах находились на одной вертикали. Значения эксцентриситетов не должны превышать 3% размера стороны подошвы фундамента, в направлении которой смещен центр тяжести для грунтов основания с расчетным сопротивлением R0 <150 кПа (1,5 кгс/см2), и 5% для грунта с R0 > 150 кПа (1,5 кгс/см2), где R0 - расчетное сопротивление грунта, определяемое по СНиП.
Определение геометрических характеристик для проверки этого условия производится до выполнения расчетов, так как от центрирования зависят принятые предварительные размеры конструкций фундаментов.
Положение центры тяжести Iц.т всей установки (фундамент, СК и грунт на обрезах) определяется по формуле
где Мх (Му) - алгебраические суммы нормативных значений моментов от массы относительно оси, проходящей через центр тяжести площади подошвы фундамента, кН·м; G - общий вес установки, кН.
Расчет прочности элементов конструкции фундамента определяется по формуле
где γ и η - коэффициенты соответственно надежности по нагрузке и динамичности, принимаемые по табл. 15.1; Fn - нормативное значение динамической нагрузки, соответствующее нормальному эксплуатационному режиму работы машины.
Таблица 15.1. Коэффициенты надежности по нагрузке и динамичности
* Для промежуточных значений частоты вращения коэффициент динамичности определяется интерполяцией.
Нормативная динамическая нагрузка (возмущающая сила) может быть вертикальной (Fn горизонтальной (Fn. h), кН, и определяется по формуле
где μ - коэффициент пропорциональности, устанавливаемый для машин с частотой вращения, об/мин, менее 500-0,1; от 500 до 750-0,1-й), 15; от 750 до 1500— 0,15-:-0,2; s - число роторов при установке нескольких машин на одном фундаменте; G, - вес каждого ротора машины, кН.
Нормативные нагрузки на фундаменты, соответствующие моменту короткого замыкания Mn.s, кН-м, следует принимать по данным завода- изготовителя, а при отсутствии их - по формуле
где N - номинальная мощность машины, кВт; пг- частота вращения машины, об/мин; Ksc - коэффициент кратности вращающего момента при коротком замыкании, принимаемый по данным завода-изготовителя, а в случае их отсутствия допускается принимать его равным 10.
Нормативную монтажную нагрузку на верхней плите фундамента следует принимать по заданию на проектирование, но не менее 10 кН/м2 (1 тс/м2).
