張衛(wèi)東，張 廷

（國網山東省電力公司，山東 濟南 250001）

0 引言

根據中國地震局的研究報告表明：中國大陸平均每年發(fā)生5級以上地震20次，6級以上地震4次［1］，7級以上地震平均3年2次（5級及以上地震是破壞性地震，7級及以上地震是大地震）。按照此報告目前中國地震設防烈度區(qū)域分布為：6度及以下區(qū)域占45.7%，7～8度區(qū)域占51.7%，8度及以上區(qū)域占2.6%。隨著國民經濟的快速發(fā)展，特高壓輸電工程作為跨區(qū)域大電網聯網方式進入了大規(guī)模建設的新階段，其中一些特高壓變電站也不可避免的面臨抗震需求。

地震在給災區(qū)人民生命和財產損失造成重大損失的同時也給當地電網造成了破壞性打擊，因此在特高壓輸電工程變電站新建工程中，需要按照設防烈度區(qū)域進行設計。在設計過程中除了傳統設計中需考慮提高設防標準和結構承載強度以外，還必須將國內已經成熟并廣泛應用的建筑結構減震和消能減震技術應用到主變壓器和基礎設計中去，使主變壓器能夠有效抵御地震破壞，實現抗震設防目標，對建設堅強智能電網，災后及時恢復生產，最大限度減少生命和財產損失具有重大意義。

1 隔震技術原理及分析

主變壓器相對于一般建筑結構物，質量和材料剛度較大且集中，地震周期和阻尼相對較小。通過設備抗震能力改進措施對比，在設計中選用主變壓器基礎隔震減震技術更為經濟合理，同時技術也容易實現，詳見表1。

隔震技術是指在基礎（或底部柱頂）和結構底部之間設置水平剛度相對很小的隔震裝置，與一般常規(guī)多層結構相比，它具有以下幾個特點［2］：

表1 設備抗震能力改進措施對比

1）隔震結構的基本周期（一般為2.0～4.0 s）比常規(guī)多層結構的基本周期（一般為0.3～1.2 s）明顯延長，因此地震作用大為減小。

2）上部結構在地震作用下的振動近似為“整體平動”，而常規(guī)結構地震作用下的振動一般為自下而上的“放大擺動”。

3）隔震結構可以根據要求提供比常規(guī)結構高得多的阻尼值，以大量消耗結構振動能量。

隔震結構的隔震特性：隔震裝置具有可變的水平剛度特性，在強風或微小地震時，具有足夠的水平剛度，上部結構水平位移極小，不影響使用要求；在中強地震發(fā)生時，其水平剛度較小，上部結構水平滑動，使“剛性”的抗震結構體系變?yōu)椤叭嵝浴钡母粽鸾Y構體系，其自振周期大大延長，遠離了上部結構的自振周期和場地特征周期，從而把地面震動有效地隔開，明顯地降低了上部結構的地震反應［3］。

特高壓變電站大型變壓器采用合理的隔震技術后能有效地延長地震周期并提高阻尼，從而實現使主變壓器主要構件基本處于彈性工作階段的目標，大大提高了地震過程中設備安全性，并且不影響使用功能，施工也非常方便。

2 變壓器隔震技術設計及布置方案

在特高壓變電站新建工程中，根據《電力設施抗震規(guī)范》（GB50260-2013）中規(guī)定：重要電氣設施需要高設1度設防，9度及以上不再提高。主變壓器作為變電站重要設備在區(qū)域設防等級上需要增加1度設防，如某特高壓變電站區(qū)域設防為8度，其主變壓器需要按9度設防，即抗震設防對應加速度要達到0.40 g。

某特高壓變電站其主變壓器基礎典型設計方案為平板式筏形基礎，上部設計有隔震系統。隔震系統由隔震器、限位器及隔震鋼梁組成，隔震器作用是在地震來臨時，吸收地震波能量，減少地震對設備的影響，限位器作用是限制隔震器位移，防止地震時軸線偏移過大，隔震鋼梁是支撐變壓器本體。

單臺主變壓器采用37套隔震器及40套限位器，在基礎底板上均勻分布，其上是整體型隔震鋼梁，隔震鋼梁上放置主變本體，如圖1所示。

圖1 主變壓器隔震系統布置圖

隔震器上連接板與隔震鋼梁螺栓連接，下端通過預埋套筒與基礎連接，如圖2所示。

圖2 單個隔震裝置示意圖

3 變壓器隔震裝置安裝技術實施方案

變壓器隔震裝置安裝的工藝質量水平將決定主變壓器的抗震能力，因此隔震裝置安裝的每一步都非常關鍵，需要精心組織策劃，嚴格按設計、標準施工，認真組織驗收，通過環(huán)環(huán)把控，才能實現變壓器抗震目標。變壓器隔震裝置由隔震器、限位器、隔震鋼梁三部分組成，安裝需要按照先后順序逐步實施。

隔震裝置施工流程如圖3所示。

圖3 隔震裝置施工流程圖

隔震器本體（含環(huán)形盤、支座、上連接板、下連接板）及檢修調節(jié)金屬機構在工廠中已加工成一個整體，安裝前應檢查預埋件的預埋套筒絲口，確保無堵塞、銹蝕、損傷。在安裝過程中整體安裝。隔震器單體質量約為100 kg，吊裝方法采用吊車兩點起吊。安裝時，首先取出預埋件上的連接螺栓，然后將隔震器下連接板通過之前取出的螺栓連接到預埋件上，隔震器的螺栓可先不擰緊，以便后續(xù)安裝過程中的隔震器水平方向的微調，限位器應擰緊。操作過程中保證隔震器的整體水平，單體高度差小于等于±2.0 mm，相鄰高度差小于等于±3.0 mm。限位器安裝也是同樣固定在預埋件上，注意保護限位器的膠墊，不應受壓、變形、破損，單體高度差小于等于±2.0 mm，相鄰高度差小于等于±3.0 mm。超出則應用薄鋼板進行調平。安裝后應對支墩（或柱）頂面、隔震器頂面的水平度、隔震器中心的平面位置和標高進行觀測并記錄。

隔震鋼梁安裝前應對構件進行全面檢查：構件數量、長度、垂直度、安裝接頭處螺栓孔件間距等是否符合設計要求。對制作中或者運輸中產生的變形，應在地面預先矯正妥善解決。隔震鋼梁與隔震器上連接板通過螺栓連接，隔震鋼梁在加工廠制作組裝，分片吊裝，現場拼裝。根據質量最大部分選擇吊車、吊帶。隔震鋼梁在隔振器上就位后，先進行M24螺栓的緊固，之后對連接部分進行焊接。隔震鋼梁均采用焊接工字型截面，焊縫雙面滿焊。焊縫表面均應呈直線型凹形，應避免咬肉和弧坑等缺陷。焊接時注意防止焊接變形，注意合理的焊接順序，并對所有焊縫焊接質量進行探傷試驗檢測，焊縫質量需滿足二級焊縫要求，焊接外觀工藝達到規(guī)范要求。

隔震裝置安裝結束后，需要業(yè)主組織監(jiān)理、設計、廠家、施工共同對其進行驗收，驗收的重點是：頂部的標高誤差應小于±1.0 mm，軸線水平誤差應小于±2.0 mm。主變本體就位過程中，需在隔震框架四周設置足夠的側向支撐，以避免隔震器水平錯動。在主變壓器就位后還需要檢查隔震器是否有嚴重變形及損壞功能的外傷，隔震器內部材料無泄漏或脫落，隔震器及隔震鋼梁有無錯位等。

4 結論

特高壓變電站主變壓器經過多方研究，已有一套完整成熟的隔震技術，理論清晰、實踐依據充分，工藝簡便可行，對于抗震設防高的區(qū)域具有可操作性，效果顯著。本文就主變壓器隔震原理、隔震裝置安裝技術等進行了探討，對于國內特高壓變電站主變壓器在安裝隔震裝置方面給出了詳細的解決方案，對于變電站在防震減災事業(yè)中起到積極作用。