Железобетонные фундаменты трансформаторных подстанций: назначение, применение, особенности

Трансформаторные подстанции – важнейшие элементы энергетической инфраструктуры городов, крупных транспортных узлов, производственных, промышленных предприятий. Их основная задача – нормализация параметров тока, оптимизация напряжения, что исключает сбои, обеспечивает эффективность и безопасность подключенного к сети оборудования.

Одно из главных требований к подстанциям – надежность. Достигается она правильной комплектацией и профессиональным монтажом, установкой на заранее подготовленный железобетонный фундамент. Каким критериям должен соответствовать фундамент? Как грамотно обустроить его, соблюдая все стандарты, нормативно-технические акты?

Общее понятие

Фундаменты для трансформаторных подстанций – специальные конструкции на основе железобетона, при выпуске которых учитываются требования к проектным сериям 3.407-102 и 3.407.1-157. Они универсальны, подходят для объектов энергетической инфраструктуры, различных по напряжению. Основная задача – восприятие статических, динамических нагрузок, создаваемых массой оборудования, их равномерное распределение по грунту. Это исключает деформации, продлевает срок службы объекта, позволяет обойтись без регулярных трудоемких сервисных, профилактических мероприятий.

Железобетонные фундаменты универсальны, подходят для регионов вне зависимости от климатических условий, вплоть до районов Крайнего Севера, где температура зимой может упасть до минуса 55 градусов. Отсутствуют ограничения и по комплектации, классу трансформаторной подстанции.

Классификация подстанций

При подборе фундамента обязательно нужно учитывать тип трансформаторной станции. Наиболее распространенными являются следующие:

1. Киосковые. Укомплектованы одним или парой трансформаторов, производительность которых соответствует потребностям потребителей. Преобразуют энергию, готовят ее к передаче по протяженным магистральным линиям, проводят окончательную оптимизацию, нормализацию перед подачей потребителям. Монтаж зачастую проводится на свайный фундамент, отличающийся надежностью, устойчивостью. Такое основание совместимо даже с подвижными грунтами, эффективно компенсирует смещения, просадки.
2. Контейнерные. Все оборудование размещено в общем контейнере. Станции предназначены для эксплуатации в отдаленных труднодоступных местностях, подходят для вахтовых поселков, предприятий горнодобывающей, нефтедобывающей отраслей. Основная причина такой эксплуатации – простота транспортировки и монтажа. При необходимости контейнер можно оперативно перевезти на новое место.
3. Мачтовые. Характеризуются невысокой мощностью, подходят для энергоснабжения нетребовательных объектов с малым числом потребителей. Преимущество – компактность, что исключает необходимость в особо прочном массивном фундаменте. Без снижения устойчивости и долговечности можно обойтись облегченной разновидностью. Подкатегория мачтовых систем – столбовые. Для них характерны все перечисленные особенности.

Требования

Фундаменты для трансформаторных подстанций в обязательном порядке должны соответствовать определенным требованиям. Соответствие гарантирует надежность, возможность использования для реализации различных проектов, вплоть до государственных. Например, минимум возвышения над уровнем грунта – 20 сантиметров. Конкретный показатель определяется спецификой монтажа, классом размещаемой энергетической системы.

На фундаменте предусматривается заглубление для сбора трансформаторного масла. Согласно нормативам экологической безопасности, его разлив недопустим, способен нанести значительный вред окружающей среде. Заглубления значительно снижают риск аварии.

Классификация фундаментов

С конструктивной точки зрения фундаменты представлены следующими типами:

1. Стаканные. Массивные железобетонные элементы, сечение которых – круг или квадрат. Востребованы в наиболее сложных эксплуатационных и монтажных условиях, при невысокой несущей способности грунта, высокой точки залегания грунтовых вод. Прочны, характеризуются выраженной стабилизационной, укрепляющей способностью.
2. Грибовидные. Конструкция – опорная плита и стойка, расположенная строго вертикально или под определенным уклоном. Предназначены для умеренных эксплуатационных нагрузок. При соблюдении стандартных правил монтажа равномерно распределяют нагрузку по грунту, исключая деформации, продлевая срок службы.
3. Монолитные. Очень прочные. Востребованы при монтаже наиболее массивных энергетических установок, выдерживают даже выраженные механические нагрузки, ударные, вибрационные без разрушения и повреждений.
4. Свайно-винтовые. Достаточно простые в обустройстве. Основной принцип – установка свай в точках концентрации основной нагрузки, в углах, местах, где установлено массивное энергетическое оборудование. Подготовить основание удается за считанные часы, при этом оно характеризуется высокой степенью надежности, подходит для грунтов с низкой несущей способностью, насыщенных влагой.
5. Из металлических лежней. Классическая конструкция, состоящая из Т-образных стальных профилей. Горизонтальный элемент заглубляется для равномерной передачи давления на грунт, вертикальный – выполняет основные опорные функции, позволяет разместить оборудование. Основание надежно, однако, требует большого объема земляных работ. Количество металлических профилей подбирается индивидуально, под специфику конкретной подстанции.

Конструкция и производство

При изготовлении железобетонных фундаментных элементов используются исключительно надежные материалы. При отсутствии значительных механических нагрузок, невысокой массе подстанции – будет достаточно бетона марки B15, в противном случае – B25 или B30, с высочайшей прочностью на сжатие. Морозостойкость подбирается под климат местности, но не ниже F100, стойкость к воздействию воды – не ниже W4.

Для армирования потребуется следующее:

• Стержни сорта A-I из гладкой стали горячего проката.
• Стержни с периодическим профилем классов A-III и A-V.
• Армирующие элементы типа Ат-VI. Для повышения их прочности используется методика термической закалки.
• Проволока B-I, использующаяся для формирования внутренних сеток, армирующих структур сложной конфигурации.
• Сталь категории A-I, на основе которой выполняются вспомогательные элементы, закладные детали, упрощающие установку, выполнение погрузочно-разгрузочных работ.

Для соответствия стандартам, исключения проблем с качеством производство фундаментов для трансформаторных подстанций должно вестись на специализированном оборудовании. Бетонная смесь заливается послойно, с тщательным уплотнением каждого слоя вибрационной машиной, арматурные элементы – сцепляются точечной сваркой, дополнительно обрабатываются для исключения развития коррозии.

Для окончательного застывания применяются пропарочные камеры, за счет термического воздействия, давления, создаваемого паром, удается добиться максимальной структурной прочности. Фундаменты, изготовленные по такой методике, подходят для применения на любых объектах, вплоть до самых ответственных.