變電站電抗器基礎隔振設計

李思思

（深圳供電規劃設計院有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

220 kV星海變電站位于深圳市前海深港現代服務業合作區管理局轄區，站內主要建筑為一棟長方形框架結構配電裝置樓，地上三層地下二層，地下底板標高為-9.00 m，電抗器設于配電裝置樓-5.00 m層內，綜合考慮設備走線布置及地下結構防水等要求，電抗器基礎落在配電裝置樓內，不單獨設置[1]。

電抗器等設備的振動往往會引起建筑物的框架結構、樓板產生諧振，導致結構受損。為了降低電抗器振動對樓板及建筑物的影響，有必要采取有效的隔振措施[2-3]。

2 電抗器隔振的必要性

按照已有相關研究和地下變電站功能區的劃分原則，同時參考GB/T 50087—2013《工業企業噪聲控制設計規范》以及GBZ1—2010《工業企業設計衛生標準》，表1列出了適用于戶內及地下變電站的振動與噪聲的評價準則[4-5]。

由表1可知，電抗器需要采取減振或隔振措施。

表1 戶內及地下變電站各功能區噪聲限值

3 電抗器振動分析

220 KV星海變電站工程擬在-5.0 m層一字型布置12臺21 kV干式電抗器。額定容量為10 000 kVar，額定電壓為21 kV，額定電流為275 A，額定電抗器為75 Ω。單臺電抗器重20 t，電抗器外形尺寸：長3 895 mm，寬1 600 mm，高2 995 mm。設備振動的基頻為100 Hz。

為了降低電抗器振動對樓板及建筑物的影響，有必要采取有效的隔振措施。電抗器隔振技術是在電抗器的底部或基礎底部設置隔振層，通過調整隔振層的剛度和阻尼參數，減少電抗器本體的振動向安裝基礎、地基及周邊結構的傳遞。

為了工程上的簡便計算[6]，人們常采用集中質量方法建立設備隔振的分析模型，一般的簡化處理方法是忽略基座的影響。由于地基是半無窮大空間，直接將其簡化為剛性連接，如圖1所示。

假設設備的激振力為F，系統傳遞到地面上的力為Ft，通過對分析模型運動方程的求解，可以得到Ft與F的關系：

其中，T定義為隔振率。進一步分析可以得到隔振率T與阻尼比ξ和頻率比λ之間的關系曲線，如圖2所示。

圖1 隔振系統簡化分析模型

圖2 隔振系數隨阻尼和頻率比的變化曲線

阻尼比的減振效果主要集中在非隔振區，在隔振區隔振率往往隨阻尼比的增大而變小。因此，一般取阻尼比ξ為5%～20%。

按照電抗器的基頻f=100 Hz，可求得fn=16.7 Hz，根據混凝土基礎的設計質量、電抗器的質量可求得隔振層的總剛度ΣK。

4 電抗器隔振設計方案

根據電抗器的布置方式[7]，設計方案隔振支座布置如圖3所示。每臺電抗器布置8組隔振支座，隔振支座的剛度，阻尼比ξ取15%。

隔振支座基于樓層梁上，電抗器振動傳遞路徑明確，受力清晰，考慮美觀要求電抗器基礎適當下沉，將隔振支座基于梁挑耳上。

基礎底部考慮隔振支座日后的運行檢修、更換等因素，不能封口，必須預留檢修空間。

為了防止漏水、漏油或其他雜物掉入隔振連梁或樓下，可在混凝土基礎與樓板之間填塞發脹泡沫或者鋪設警示塑膠，既起到警示作用也起到密閉作用。

5 隔振影響分析

表2為戶內及地下變電站各功能區噪聲限值。

由表2可知，電抗器采取隔震措施后滿足規程限值要求。

圖3 電抗器隔振設計布置示意圖

表2 戶內及地下變電站各功能區噪聲限值

6 結 論

通過采取隔振設計，戶內變電站電抗器對主體結構框架梁、板振動影響大幅減少，隔振效率不低于90%，滿足規范限制要求。