箱式变电站抗震结构的制作方法

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》（gb17467—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与箱式变电站之间为刚性连接，即在土建基础顶部预埋多个电气埋件，然后再在电气埋件上焊接一圈开口向下的u型槽钢，将箱式变电站底部的基础方钢焊接在u型槽钢的顶部。上述刚性连接方式用于地震易发生地区（如我国西部地区），当发生地震时容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：箱式变电站底部的基础方钢与土建基础采用刚性连接方式，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。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种抗震效果好的箱式变电站抗震结构。

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结构，包括焊接在土建基础顶部电气埋件上的u型槽钢，所述u型槽钢开口向上，u型槽钢内竖向对称放置有一对呈“山”字形结构的抗震橡胶块，箱式变电站底部的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，所述方钢与u型槽钢同中线；两所述抗震橡胶块均为竖向放置的，每个抗震橡胶块的三个齿均指向方钢并与其围成空气隙。

所述方钢为空心结构，方钢表面镀锌。

本实用新型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；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，最大限度地减小吸收地震能量峰值，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，能够减少地震传递给箱式变电站的能量，可使箱式变电站的运行环境能够减少2～3个震级，抗震效果好；对于6级以上的大地震，抗震效果更加显著。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是本实用新型与土建基础的安装位置图。

图3是图2中b-b向的剖视结构示意图。

图4是图2中c-c向的剖视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的箱式变电站抗震结构，包括焊接在土建基础顶部电气埋件1上、开口向上的u型槽钢2（型号为25#镀锌槽钢），u型槽钢2水平方向的平整度为0.3%，u型槽钢2内竖向对称放置有一对呈“山”字形结构的抗震橡胶块3，箱式变电站4底部的方钢4.1（方钢为镀锌空心钢管，尺寸为150mm×80mm）活动插装在位于两抗震橡胶块3之间的u型槽钢2内，方钢4.1与u型槽钢2同中线，每个抗震橡胶块3的三个齿均指向方钢4.1并与其围成空气隙，增加抗震橡胶块每个齿的变形量，增加缓冲吸能量。由于方钢4.1与u型槽钢2为活动连接，使得方钢4.1在地震震能的作用下存在较小的位移，完全避免因刚性连接而引起箱式变电站4倾斜、倾倒和变形；当遇到地震时，方钢4.1与u型槽钢2可摩擦消能，抗震橡胶块3的高黏弹性使其产生大变形缓冲，可缓冲消能，降低地震震能向箱式变电站传递的陡度，吸能周期长，最大限度地减小箱式变电站吸收地震能量的峰值，减少传递给箱式变电站4的地震能量。

实际施工时，土建基础采用如图2-4所示的箱体结构：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6（条形基础由c30钢筋混凝土浇筑而成），条形基础6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6底面宽度为1100mm、厚度为270mm，保证条形基础6与箱式变电站基坑有足够的接触面积，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6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7.1（厚度为80mm）、混凝土层7.2（厚度为80mm的c15混凝土）和防水层7.3（厚度为20mm），防水层7.3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7.1具有摩擦吸能的作用，混凝土层7.2保证基础底板的结构强度，防水层7.3保证防水性能；

在条形基础6上表面用红砖和砂浆砌筑厚度为240mm的挡墙8，在砌筑时保证挡墙8的竖中线与条形基础6的竖中线重合，挡墙8的砌筑高度为地下部分1000mm，地上部分700mm；与钢筋混凝土相比，挡墙8具有一定的柔性，即为土建基础的“柔腿”，能够吸收由条形基础6传递过来的部分地震能量，具有消能作用；

挡墙8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8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8顶部浇筑有混凝土基础11（混凝土基础11由c30钢筋混凝土浇筑而成，）混凝土基础11外侧浇筑有水平向外延伸、净宽度为1000mm的操作平台12（操作平台由c30钢筋混凝土浇筑而成），在操作平台12的四周设置高度为1200mm的防护围栏13，防护围栏13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14；混凝土基础11顶部间隔预埋有电气埋件1（型号为d3030a），每相邻两电气埋件1的间距为800mm，电气埋件1的埋设高程与混凝土基础11顶高程高度一致，保证u型槽钢2的水平平整度。

本实用新型所述箱式变电站抗震结构的施工方法，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4的底以下空间净高度不小于1100mm；开挖完成后，将箱式变电站基坑坑底夯实；

第二步，用c30钢筋混凝土在箱式变电站基坑坑底沿其周向浇筑条形基础6，在由条形基础6围成的矩形凹槽内铺设基础底板，铺设时先在箱式变电站基坑坑底上铺设一层素土层，然后再在素土层上自下而上依次铺设碎石垫层7.1、混凝土层7.2和防水层7.3；

第三步，用红砖和砂浆在条形基础6上表面砌筑挡墙8，砌筑时，挡墙8的竖中线与条形基础6的竖中线重合，挡墙8的设计位置处分别预埋4根高压电缆埋管15（型号为φ150pvc管）、12根低压电缆埋管16（型号为φ50pvc管）和爬梯，挡墙8高度高于箱式变电站基坑的深度；挡墙8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8砌筑完成后，挡墙8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8顶部用c30钢筋混凝土分别浇筑混凝土基础11和操作平台12，同时在混凝土基础11顶部沿其周向间隔预埋电气埋件1，在操作平台12的边缘处安全一圈防护围栏13，防护围栏13上预留有操作平台出入口，在与操作平台出入口处对应的地面上砌筑两级台阶14；

第五步，对电气预埋件进行清理、除锈后，在混凝土基础11上沿其周向敷设开口向上的u型槽钢2，将u型槽钢2与电气埋件1焊接为一体，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4（与爬梯对应处的箱式变电站4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4底部的方钢4.1插装在u型槽钢2内，调整方钢4.1，使其中心线与u型槽钢2的中心线重合；方钢调整到位后，在位于方钢4.1两侧的u型槽钢2内对称竖向插装一对呈“山”字型结构的抗震橡胶块3，抗震橡胶块3的三个齿均指向方钢4.1，抗震橡胶块3和镀锌方钢4.1之间围成空气隙，完成抗震结构的施工作业和箱式变电站4的吊装作业；

第六步，将由高压电缆埋管15引出的高压电缆18接入箱式变电站4高压单元的接线端子，将由低压电缆埋管16引出的低压电缆17接入箱式变电站4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4后，完成箱式变电站4的安装作业。