摘要：本文针对软土地基上的变电所电气设备产生不均匀沉降的危害进行了分析并提出了相应的对策,为今后在软土地基特别是沿海地区设计变电所建筑物时对不均匀沉降的防治提供一定的参考。
关键词：软土地基；变电站；设计改进；不均匀沉降
软土地基上的工业建构筑物往往存在原因较复杂的地基不均匀沉降问题,如何防治或减少地基不均匀沉降是工程质量的关键,也是保证工业生产安全的基础。
1某变电站地质特点
某220KV变电站开展针对不均匀沉降的电气设计改进。该地区属于沿海软土地区。岩土工程勘测报告显示，站区地基土性质自上而下为：（1）黏土，层厚0.6～1.30m；（2）淤泥，层厚1７.20～13.８0m；（3）淤泥质黏土，层厚15.30～3.40m；（4）黏土，层厚10.50～3.60m等。站区内分布的软土厚度大，在变电所大面积回填后会发生较大的地面沉降与差异沉降。变电站电气布置为：采用国家电网公司输变电工程典型设计A－5方案，即户外敞开式设备变电站（户外AIS变电站）。变电站土建设计为：站区浅部土层土质弱，土建设计户外电气构支架桩基采用预应力砼管桩（PC－A500、PC－A400），根据竖向承载力采用长短桩是较为经济的方案；土建测算，采用上述预应力砼管桩后，户外电气设备设施基础间将产生最大达150mm的不均匀沉降。
2地基沉降对电气设备的危害分析
2.1导线变紧、线夹断裂的安全隐患
不同桩长构支架间的导线段存在过度拉伸乃至断裂的安全隐患。220KV（110KV）出线构架与线路电压互感器（TYD）支架的桩基采用不同桩长，易产生不均匀沉降。220KV（110KV）出线构架与线路侧隔离开关支架的桩基采用不同桩长，易产生不均匀沉降。主变和35KV设备支柱的桩基采用不同的桩长，易形成不均匀沉降。
2.2垂直隔离开关动触头拉紧、脱落的安全隐患
垂直隔离开关和管母支柱采用不同桩基长度，会发生沉降差；动触头处过度拉紧甚至会脱落。
2.3接地体存在拉伸变形乃至断裂的安全隐患
经过桩基处理的户外设备基础与天然地基里的主接地网间易形成不均匀沉降，会引起户外设备接地引下线在与主网连接处的拉伸变形乃至断裂。经过桩基处理的建筑物与天然地基里的主接地网间易形成不均匀沉降，会引起建筑物内引出的接地体或屋顶避雷带引下线在与主网连接处的拉伸变形乃至断裂。
2.4电缆保护管拉伸变形乃至断裂的安全隐患
经过桩基处理的户外设备基础与天然地基里的电缆沟间易形成不均匀沉降，会引起户外机构箱的电缆保护管基础与天然地基间连接处的拉伸变形乃至断裂。
以上各类不均匀沉降的危害严重影响电网的安全稳定运行，可能造成设备损坏、接地网断裂、电缆保护管拉断、电缆断裂、保护误动、电网非计划停电等诸多安全隐患。
3电气防不均匀沉降危害设计改进
3.1增加导线沉降裕度
对于线路TYD至出线的导线段、线路侧隔离开关至出线构架的导线段、主变本体与中性点隔离开关间的导线段、管母至正母隔离开关B、C相的导线段，由于常规设计中这些导线段本身就有一定的弧度，在此基础上适当放大导线弧垂，就能满足不均匀沉降要求，也能实现工艺美观。因此，上述导线段可通过放大导线弧垂，增加导线沉降裕度，使导线沉降裕度满足不均匀沉降要求（200mm）。
3.2增加垂直隔离开关动触头沉降裕度
垂直隔离开关动触头有一定的安装范围；经调研收资，大多设备厂的垂直隔离开关上下限之间有200mm的距离；一般厂家推荐的安装位置在上下限中间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实际工程中，隔离开关基础桩长小于管母基础桩长；隔离开关的沉降比管母严重。因此，电气安装时如改变垂直隔离开关动触头安装位置，将安装位置向下限方向调整，则最多可满足上下限间距（200mm）的不均匀沉降量要求。
3.3增加接地体沉降裕度
目前，220KV变电站最常用的接地材料为扁钢或镀铜钢，接地体更易断裂，如果仅将沉降部位的接地材料改用铜接地，铜钢间宜采用放热焊接，焊接处理费用高且增加施工难度。关键是，铜接地体虽相对较软，但同样不能过度拉伸。因此，考虑对上述部位接地体增加沉降裕度。分述如下：
（1）户外设备接地引下线与主接地网连接处：当接地体采用扁钢时，户外设备接地引下扁钢增设Ｕ型伸缩节。每只伸缩节Ｕ型弧长450mm，Ｕ型口间距200mm，设于接地引下扁钢基础侧部位。为工艺美观，伸缩节可预制。（2）建筑物内引出的接地体与主接地网连接处：建筑物内引出的接地体包括建筑物内环行接地母线引出线、建筑物内避雷器接地引出线，一般均采用扁钢；其与主接地网连接处，增设Ｕ型伸缩节；每只伸缩节Ｕ型弧长450mm，Ｕ型口间距200mm，底标高与主接地网标高平。
3.4增加电缆及电缆保护管沉降裕度
在电缆管从设备机构至电缆沟的中途设置沉降井，应对沉降井两端电缆管线不均匀沉降；穿电缆沟壁的电缆埋管上方留设50mm裕度并用防火胶泥封堵，电缆在电缆井中留有200mm的裕度，相邻电缆管宜合用沉降井。
4变电站地基处理优化建议
4.1电缆沟
由于电缆沟内敷设电缆，投产后若出现沉降问题，带电作业困难，建议全部采用桩基础。电缆沟荷载小、承载力要求低，可采用摩擦桩，桩端进入黏土层或其他硬土层，选用较小桩径，并采用6～７m的间距布置基桩。同时，电缆沟采用钢筋混凝土结构，并通过增大底板厚度和增强配筋等构造措施，提高基础安全性，消除沉降影响。
4.2站内道路
（1）堆载预压法。经堆载预压法处理后，土体的自重固结沉降已基本完成，工后最终沉降量一般要求小于30mm，可保证道路的平整不开裂（珠海大部分市政道路均采用此方法处理）。道路可按正常条件进行施工，不需增加构造措施。（2）水泥搅拌桩法。经水泥搅拌桩处理后，部分深厚软土层仍有一定沉降。建议加强对道路的构造措施，以防止工后沉降。站内道路可对下部1m范围换填易压实的粗砂或碎石层等填筑材料，减少回填土体的沉降影响。在基层材料中采用增加包裹土工格栅的方式，增强抗变形能力。
4.3场地回填土
严格控制场地回填土材料质量，必须按要求分层回填。回填后采用压路机等机械对填土整体进行压实，局部采用打夯机械进行打夯压实。每层碾压完毕后应立即进行压实度检测，对碾压次数和填土层厚进行优化调整，必须满足设计要求的压实系数。
4.4建筑物周边开挖回填
建筑物在基础或电缆层施工期间，会产生二次开挖。该部分回填时施工面较小、工程量不大，建议将填筑材料统一改为粗砂或石粉，回填时冲水压实，以确保回填质量。
5结语
本文对软土地基变电站电气防沉降危害设计进行分析与改进，经过总结提炼，采用的设计改进措施不仅具有良好的经济效益，更有很好的社会效益，使国网典设适用环境更广、通用性更佳。本文的依托工程220KV某变电站经过近一年的实践运行，有效避免了不均匀沉降的电气危害，形成了典型经验成果，为今后软土地基变电站设计提供了指导性意见。
参考文献
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[2]输电线路软土地基基础方案研究[J].王丽欢,任亚宁,柴林杰,郭计元.河北电力技术.2017(01)
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论文作者:赵新和
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/19
标签：导线论文; 不均匀论文; 变电站论文; 桩基论文; 电缆沟论文; 电缆论文; 地基论文; 《基层建设》2019年第19期论文;