|
|
一、变电所内地基沉降以及对隔离开关的影响 220KV某变电所于2002年8月投运， 次年3月，运行人员发现110kV设备区有个别垂直断口隔离开关（GW22-126型）分合不到位，至5月份，上述情况逐渐发展为隔离开关分合困难甚至不能分合。 2003年12月，运行人员发现拉杆地锚基础下沉导致220kV正母线南侧构架严重倾斜弯曲，且查明110kV构架亦存在类似情况。
此后，2004年、2005年在操作当中又多次发生隔离开关触头分合困难情况，并且出现220kV、110kV设备区继续沉降、电缆沟局部严重变形、110kV母线构架拉杆断裂、35kV开关室沉降导致线牌变形等情况。
根据勘测设计文件，该变电所淤泥质土形成的软卧层的厚度十到十六米不等，淤泥的高含水率和流塑性，场地回填土和地面设施及形成的附加荷载造成地基的不均匀沉降，这种沉降一般在十年左右才能稳定，在本地区有十年以上仍然观测到沉降的案例。
自110kV操作隔离开关出现分合不到位等不能正常运用情况后，原设计人员到现场对110kVGW22-126型设备支架倾斜现象进行实地勘察，并进行详细的测量计算，并提出如下处理方案：
1．在混凝土基础顶面以下，采用钢筋砼现浇加固梁，使三个独立基础连成整体，防止基础之间进一步位移和倾斜。
2．在支架柱封顶钢板顶面采用2根12#槽钢，将三相独立支架联成框架系统。增强上部结构的刚度，防止柱顶进一步倾斜。
3．对110kV场地的C.T和避雷器等其它设备支架，也同时采用上述第1条办法处理，以防止倾斜发生。
2004年底，按上述三个思路对110KV设备进行了处理； 2005年到2006年，仍然发生110KV隔离开关分合困难情况。2007年元月该变电所运行方式调整时，又发生大量隔离开关分合不到位从而被迫进行临检。
根据对该变电所近一段时间的定点观测表明，在全所已运行设备基础的133个观测点当中有45个点沉降超过每天0.06毫米； 220KV场地中共有8个观测点沉降值超过每天0.06毫米，最大的间隔2#测点达0.086毫米，其中拉锚等三个观测点的累计沉降量分别达31.2毫米、34.5毫米和39毫米；110KV场地中共有18个观测点沉降值超过每天0.06毫米，最大的1#主变间隔1#测点达每天0.096毫米，其中最大的三个观测点，累计沉降量达31.7毫米、31.9毫米和31.1毫米。地基沉降导致设备基础的不均匀沉降，给电气设备的安全运行带来很大隐患，尤其对垂直断口隔离开关的影响最大。
垂直断口隔离开关的静触头固定在母线上，母[论文网 www.ap5u.com]线锚固于构架上部的水平钢梁上，即静触头以构架基础为基础，而动触头以隔离开关本身支架基础作为基础；其次，两者的基础形式也不同，构架一般都采用桩基础，桩端置于基岩或硬土持力层上；而隔离开关数量众多，受经济因素考虑，一般做法是将地基补强后直接在其上做混凝土基础，两个地点的基础和两种形式的基础，随着时间的变化，其沉降速率和沉降量是不同的，这个沉降差值使隔离开关动静触头的接触点产生随时间变化的位移，破坏垂直断口隔离开关正常工作条件，所以该型隔离开关受基础不均匀沉降的影响比其它设备要严重得多；轻则延长停送电时间，严重的拉弧烧伤触头，引发谐振，导致设备故障。
二、以往处理方法分析
为了改善某变电所垂直断口隔离开关的工作条件，曾先后对设备基础进行防不均匀沉降的处理，一是用槽钢连接隔离开关基座和钢筋混凝土连接独立设备基础的方法，其次在二期工程扩建时用树根桩将浅基础变为深基础法。
第一个方法是将三个独立基础连成整体，以期消除三相之间的不均匀沉降，可隔离开关动触头坐落的连成整体的浅基础，与静触头坐落的构架桩基础之间仍然有随时间增长而增大的沉降差值，无法消除垂直断开隔离开关受地基沉降差值的影响。
树根桩法虽然将设备的浅基础改变为深基础，避免了土壤固结受地下水位影响和流塑淤泥等不良地质的影响；但是运行现场的限制使这种方法难以实施，根据某变电所在扩建工程中使用树根桩的经验，每一只隔离开关的基础处理费用在2万元左右。即便如此，同一隔离开关的动静触头仍然是分别依托在不同的基础上，根据最近的《变电所沉降观测技术报告》，220KV构架16个观测点一年中平均沉降量为-5.2毫米，做了树根桩基础的2#主变间隔平均沉降-16毫米，两个进线间隔一个为-11.1毫米，另一个为间隔为-11.2毫米，1#主变间隔为-12.8毫米，可以看出，树根桩基础与构架桩基础的沉降差值最大达10.8毫米； 110KV构架与树根桩基础的沉降差值略小，可见树根桩基础不能消除两种基础形成的沉降差值；无法解决隔离开关动静触头接触点位移导致分合困难的 [/td][/tr] [/table]
问题。 三、消除不均匀沉降影响的新方法 如前所述，两个不同基础的沉降差值，使隔离开关动静触头产生了位移，即改变了垂直断口隔离开关正常的工作条件。为此，设想若能将隔离开关的动静触头改属同一个基础之上，则当这个基础无论下沉与否，动静触头接触点的相对位置也不会改变，从理论上彻底消除了地基沉降对垂直断开点隔离开关工作状况的影响。
考察220KV某变电所土建平面图，110KV场地和220KV场地的垂直断口隔离开关，它们均接在正母线和旁路母线，因为垂直断口隔离开关的静触头是安装在连接两端构架的钢梁下面，所以垂直断口隔离开关三相一定在构架轴线上；一般地 110KV间隔两构架柱之间宽度仅为8米， 220KV间隔两构架柱之间宽度也只有13米，只要稍加处理就能让隔离开关支架共用构架下面灌注桩（或预制打入桩）基础的条件。
按照上面所述的指导思想，在两根构架柱之间用有一定刚度的钢梁连接，将隔离开关坐落在该钢梁上，即让隔离开关坐落在构架基础上，使隔离开关与构架柱之间亦既隔离开关的动静触头之间不再有地基的沉降差值，使之工作在正常状况。
对110KV可用槽钢作成组合钢梁安装在构架的一定高度上，钢梁上焊接支架顶端的封顶板，其上安装隔离开关，改隔离开关的混凝土基础为安装在构架上的钢梁，使隔离开关的分合操作彻底摆脱地基沉降的影响。
槽钢组合钢梁作为剪力梁将隔离开关荷载传递到构架桩上， 对GW22-126型隔离开关重量0.9吨，加上钢梁自重总荷载1148公斤；14#槽钢的截面积为18.51平方厘米，剪应力仅每平方厘米32公斤；槽钢组合钢梁的最大挠度为5.17厘米，对于此值通过调整隔离开关，能够保证其处于正常工作状况。
每个钢梁重250公斤，估算综合费用1800元。
而对于220KV垂直开断隔离开关，三相重1800公斤，因其间隔宽度达13米，可采用直径250毫米壁厚8毫米的钢管梁，安装在构架的一定高度上，将支架封顶板焊接其上，同样让钢管梁将三相隔离开关的荷载传递到构架桩基础[论文网 www.ap5u.com]上；最大荷载时钢管梁的挠度为 毫米，在隔离开关正常工作的调整范围。每个间隔耗用钢材约500公斤，估算每只隔离开关综合费用3500元。
四、对构架基础的影响估计
隔离开关与构架基础连成整体后，隔离开关连同其基础的荷载加在构架基础上，该荷载110KV为1500公斤左右，220KV加在构架上的荷载约3000公斤，即每根桩增加荷载1500-3000公斤，对设计允许荷载为几十吨的构架的灌注桩基础，增加三吨以下的荷载应该在其安全裕度以内，是可以承受的。
五、结论
1、对投运后不均匀沉降仍在继续的某变电所，采用钢结构横梁使隔离开关与构架共用同一桩基础，使隔离开关与构架同步沉降，从而确保动、静触头的工作条件；此方法简单经济，容易实施，将彻底摆脱地基不均匀沉降对垂直断开隔离开关的影响。
2、今后新建变电所如使用垂直断口隔离开关，为杜绝因地基沉降影响隔离开关的正常操作，可将隔离开关由地下基础的方式，改为地上钢梁的方式，将隔离开关通过钢梁坐落在构架桩基础上，使隔离开关与构架同步沉降，从而确保隔离开关在地基不稳定情况下正常工作；钢结构梁与地下混凝土基础比较，可节约50%费用。
3、高压隔离开关是电网中重要的电气设备,在变电所的主设备中占有很大的数量,同时电气倒闸操作要靠高压隔离开关的灵活可靠，从而保证电力系统的安全生产。近些年来,电力系统中很多电网事故都是由隔离开关的缺陷引发而来的。因此,对现行隔离开关存在的诸如地基不均匀沉降的问题进行全面改进,不但可以延长大修周期或减少大修工作量,还可以在保障隔离开关安全运行的前提下,减少停电,提高供电可靠率，确保用户安全用电。
本文参考了下列文献：
1、220KV沿海变电所沉降观测技术报告——中南连海设计研究院
2、220KV变电所工程设计文件——电力勘察设计研究院
3、《材料力学》——S·铁摩辛柯
4、海淤地质利用水泥压密注浆加固地基分析报告——淮海工学院 朱建国
[/td][/tr] [/table] |
|
