Прое^тно-иэысжательский и научно-исследовательский институт id проектированию энергетических систем и

электрических сетей "ЭНЕРГОСЕТШРОЁКТ"

КРИТЕРИИ и ОСНОВНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СЕЙСЬЮСТОЙКОСГИ ПОДСТАНЦИЙ И ЛИНИЙ ЭЛЕКТРО ПЕРЕСДАЧ

Том I. Анализ стойкости электротехнического оборудования при землетрясениях и лабораторных испытаниях и предложения пс повышению его стойкости.

№ 13 тм-т!

Главный инженер Начальни НТО

Москва, 1096 г.

13 тм-т1

Состав работы:

То u I.

Анализ стонкости электротехнического оборудования при землетрясениях и лабораторных испытаниях и предложения по повышению его стойкости¹.

Т ом 3.

Критерии оценки сейсмостойкости подстанций и линий электропередач напряжение! 110-500 кВ.

Том 5.

Основные технические требования к сейсмостойкости подстанций и линий электропередач напряжением II0-50G кВ.

Т) 5,0 м - песок, средне зернистый с галькой, гравием 1С-20ю, сухой зал©' гает в восточной части площадки.

2) 5,0 м - галечно-гравелистый грунт с супесчаным заполнителем 30-40^сухой залегает в западной части площадки,

грунтовые воды до 5 м не обнаружены

1)    3,0...3,5 м - суглинок влажный с включением щебня и дресвы до 3(Д.

2)    3,0 м - дресвяно-щебеночный грунт с мелкими глыбами, супесчаным заполнителем до 40 £,

грунтовые воды на глубине 1,2-1,8м

1)    2,0 м - суглинок тугопластичный.

2)    5,0 м - супись с включением гравия и дресвы 3G-25& Л =0,2;

G = 0,71-0,74 грунтовые воды до глубины 5 м

не обнаружены

-13-

Таблица да Я

Под станция	|Интенсив-!Степень |ность f повреждения * землетря-! ! 'сенчя ! значи- [незначи-I i тельные!тельные	! ! Примечание "! .» j
I	! 2 ! 3 ! 4	! 5
Ленинакан-1
110/35/6 кВ	8 +
2. Ленинакан-2		Частично разрушено
220/110/10 кВ	8 +	СПУ
3, Полигон (в JJemt-накане)
ШЬ ХЮ/35/Ю «в	8 +
4. Ширак	9 +	Частично разрушено
25/10 кВ		здание ЗРУ - 10 кВ
S. Спитак-1	9 +	3-х этажное здание
II0/35/6 кВ		ОПУ разрушено полностью
6. Спитак-2	9 +
КТПЕ 110/10 кВ
7. Кировакан-1	У +
220/110/10 кВ
В. Кирэвакан-2	8 +	Трещины в здании СНУ
220/110/35 9. Димац (в Кирова-кане)
КГПБ I10/35/6 кВ	7 -
Ш. Базум
КШ)5 110/35/10 кВ	7 -
II. ОРУ 220 КЭ
Разданскэй ГРЭС	?,5 +

вводная таблица повреждения оборудования на подстанциях

Наименование и !__220    кВ__! ПО кВ__!__35    кВ     !Характер тип оборудования j установл. [пэвреж. [уотановл]"поврежд.|устанэвл.[поврежд}повреждения

1 * 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! 6 ! 7 ! 8 Трансформаторы В 2 10 7 4х Iх Сброс с рельс, повреждение вводов Выключатели ВВП 23 6 28 - ? - Трещины в изоляторах ВВВ 6 I - - - - ВДВ. 2 - - - - - № £» - 20 - - - п W - - - - 13 - Разъединители 17 - - - - - ВДЗ - - 91 - 35 — Излом колонок изоляторов РЦЦЗ-У 2 - - - - - РЗД-У 53 40 - - - -

ХВ том числе 2 линейно-регулировочных тр-ра, один из которых поврежден.

I !	2	! 3 !	! 4
рад	28	26	72
Отделители ОД	-	-	II
Трансформаторы тока
ТФЗМ	5	о fн*	-
ТФНД1.	42	-	Ь7
Трансформаторы на-
пряжения НКФ	10	I	13
нем	-	-	-
Разрядники
РВС	4	I	24
РШГ	10	6	-
К о н це н са т эры с в я з и
GIvIP	19	-	2Ь
В.ч. заградители
83	19	-

Реакторы конденсаторной батареи ВЗ

1.4* Общая характеристика повреждений оборудования

Обследованы подстанции подучившие повреждение в результате ввылетрясевия в районах Северной Армении.

Поврешении имели место на восьми подстанциях с .высшим напряжением 35, Ш и 220 кВ и ОРУ 220 кВ разданной ГРЭС [см_к таблицу 2).

Более высокой сейсмостойкостью отличается расцредустройетва блочных подстанций типа К'Ш на не заглублённых фундаментах.

Специальные мероприятий по обеспечению сейсмостойкости злектрооборудозашзя на обследуемых подстанциях не лредуоштризвшюъ*

Объемы повреждения электрооборудования характеризует табл.З

Наиболее характерными являются следующие поареадешш:

-    перемещение установленных на железнодорожных рельсах трансформаторов едоль рельсов до I метра или сброс с рельс с поломкой ьводов,

-    вовреждеше воздушных выключателей с поломкой фарфора»

-    повреждение разъединителей 220 кВ о разрушением опорных колонок изоляторов,

-    разрушение разрядников напряжением ПО и 220 кь,

-    повреждение высокочастотных заградителей при установке их на опорный изолятор или конденсатор связи,

-разрушение шинных опор напряжением 220 кВ»

-    разрушение аккумуляторных батарей типа СК.

13 тм-т!

Неповрежденным оборудованием являются: всё оборудование 35 кБ, оборудование ПО кВ, кроме разрядников и конденсаторов связи, частично высокочастотные заградители, аппаратура КРУ и КРУН, а также аппаратура релейной защиты, автоматики, связи и управления.

Поврежденные силовые трансформаторы после замены поврежденных вводов включены в работу.

Пожаров, связанны с повреждением маслонаполненного оборудования на обследованных ПС не было.

Все повретздения можно разделить на три типа в зависимости от причин, их вызывающих:

.первый - вследствие действия инерционных сил (силовые трансформаторы, аккумуляторные батареи);

второй - повреждение фарфора вследствие увеличения нагрузок,

вызванных резонансными свойствами как самого аппарата, так и опорной конструкции;

(разрядники, разъединители 220 кВ, выключатели);

третий - повреждение из-за увеличения тяжения ошиновки, вызванного смещением оборудования

(вводы трансформаторов, шинные опоры, выключатели).

Данную классификацию следует использовать при разработке антисейсмических мероприятий, которые должны быть направлены на ликвидацию укапанных выше причин повреждения оборудования при землетрясениях.

2. МАТЕРИАЛЫ КАЙРАККУМСКОГО ЗШЕТРЯСЕНИЯ 13.10.85

Вследствие этого землетрясения произошли повреждения оборудования на следующих ПС и ОРУ ГЭС:

ОРУ 220/110/10 Кайраккумской ГЭС,

ПС 220/ИО/Ю Ходжент,

ПС I10/35/IQ Новая,

ПС I10/35/6 Ленинабадечая*

13 тм-т1

ПС &dO/I10/10 £анибадам,

ПС ПО/35/6 Ковровая,

НС ПО/6 Восточная,

ПС 35/10 Кайраккумская,

ПС 110/10 Самгар.

Интенсивность землетрясения колебалась в пределах 8-9 баллов по шкале МЗК-64.

В таблице 4 приведен перечень и количество поврежденного электрооборудования на подстанции Ленинабадская.

Ниже дано описание устойчивости основных типов электротехнического оборудования в зависимости от сейсмической интенсивности.

Трансформаторы силовые

Наиболее тяжелое оборудование на ПС 110/35/10(6) установлено на монолитных фундаментах.

Как правило, трансформаторы не закрепляются на рельсах путей перекатки, а стопорятся небольшими подкладками из у Полкового профиля, приваренные электродуговой сваркой к головке рельса.

При перемещении трансформаторы в случае жесткой ошиновки ломают вводные изоляторы из-за перегрузок при тяжении, причем череп места излома из-за нарушения герметизации начинается утечка масла, что создает пожарную опасность.

При воздействии землетрясения с интенсивностью более 9 баллов возможен сброс трансформатора с рельс и вывод его из строя с последующим значительным ремонтом в заводских условиях.

Выключатели масляные

Широкобазовые тяжелые конструкции с установкой на фундаментные плиты близко к поверхности земяи. При тщательном аакреплении к фундаментным плитам устойчивы на опрокидывание при 9 баллах.

При интенсивности начиная с 7 баллов, возможно появление трещин с очень мягким раскрытием в фарфоровых вводах на стыке с опорным флянцем на корпусе выключателя. В сухую погоду ввод работоспособен, но при увлажнении происходит перекрытие и разрушение фарфоровой изоляции.

13 ?м-т1

Перечень и количестве поврежденного электрооборудования на ПС Ленинабацская

Таблица 4

№ пп ! i Вид оборудования ПС ? ! i Тип ! оборудования !Количество !поврежден-!ного ооо-!р.уцования I. Разрядника РВС-35 2 РВС-ИОм II РВМГ-220 3 РВС-220 п, А. IB 2. Разъединители PJ[H-II0 I РНДЗ-154 I Р0ИЗ-220 7 9 3. Опорная изоляция 0HC-II0/IG00 13 4. Высоковольтные вводы ПНТУ-20/8000-У1 6 ГБМТ-И0/630-У1 I МГ-110/630 2 9 5. Т ра н ефэрматоры НКФ-ИО 2 напряжения НКФ-220 5 б. Аккумуляторная батарея СК-б I

АННОТАЦИЯ

Работа "Критерии и основные технические требования к сейсмостойкости подстанций и линий электропередач" выполнена в соответствии с отраслевой научно-технической программой II "Сейсмостойкость энергетических объектов" и договором от 24.09.96.

$ 71-96/245ф/ф. 1012 института "Энергосетьпроект" с Внебюджетным фондом ШСКР Корпорации "Единый электроэнергетический комплекс”.

Актуальность выполнения работы обусловлена необходимостью обеспечения требуемой сейсмостойкости подстанций и линий электропередач проектируемых и строящихся в регионах с уровнем сейсмичности 7, S и 9 баллов посредством разработки критериев и основных технических требований к сейсмостойкости подстанций и линий электропередач и реализации их при разработке сейсмостойкого электротехнического оборудования и разработке соответствующих технических решений при проектировании подстанций и линий электропередач в регионах с повышенным (более ббаллов) уровнем сейсмичности.

-20-

При интенсивности землетрясения 8 баллов и более отмечены случаи излома (фарфоровых вводов.

Проходные изоляторы

Не устойчивы к сейсмическим воздействиям, в случае, если ошиновка смонтирована с-тяжением, начиная с 8 баллов происходит излом фарфоровых конструкций изоляторов.

Разъединители, отделители, юрэткозамыкатели

Конструкции характеризуются относительно тонкими фарфоровыми Колоннами с высокорасположенным центром тяжести. Конфигурация их и хрупкость фарфора очень неблагоприятны для устойчивости, частота собственных колебании этих видов оборудования 0,1-5-10 Гц, близка к частоте воздействующих на них колебаний при сейсмической воздействии.

При землетрясении 7 баллов отмечены отдельные случаи повреждения ни*них секций фарфоровых колонок, при 8 баллах разрушения достигают до 50$, а при интенсивности свыше 8 баллов происходит массовое разрушение стоечной изоляции.

Разрядники

Абсолютно несейсмостойкая конструкция из нескольких составных секций, сопряженных болтами на фланцевых соепянениях. PBG-II0 разрушаются, начиная с 7 баллов, РВС-35 - с 8 баллов. На отдельных ПС остаются неповрежденными до 9 баллов разрядники типа PBC-II0, если они смонтированы на опоре типа TG-II0-3I; но это - исключительные случаи.

Трансформаторы тока и напряжения

Измерительные трансформаторы высокого напряжения с Фарфоровыми кожухами более сейсмоустэйчивы, вследствие относительно более высокой частоты собственных колебаний, большего затухания колебаний и большей прочности фарфора.

При интенсивности 9 баллов начинается необратимый процесс разрушения, характеризующийся появлением сколов и трещин в зоне мснтажта с металлом опорного узла, что в конечном счете приводит

I. МАТЕРИАЛЫ АРМЯНСКОГО ЗШЕТРЯСЕШ 07.12.88

Приведенные ниже материалы полечены в результате обследования бригадой Минэнерго СССР в период со 2 по 12 января 1939 г. подстанций напряжением 35 кВ и выше, находившихся в зоне землетрясения .

IЛ. Краткая характеристика обследованных подстанций

Подстанция 22С/Т10/10 кВ Ленинакан-2

Узловая ПС, РУ НО и 220 кВ выполнено по схеме "Две рабочие и обходная системы шин". ЗРУ.10 кВ имеет две секции. Два трансформатора по 125 MBA. Одноэтажное ОПУ, компрессорная. ПС с постоянным дежурным персоналом. Эксплуатация ПС осуществляется Западным предприятием электрических сетей.

Подстанция 22C/II0/6-I0 кВ Кировакан-1

ОРУ 220 кВ выполнено по схеме "Два блока линия-трансформатор" с трансформатором мощностью 63 MBA. ОРУ ПО кВ выполнено по схеме “Две рабочие системы шин", и с двумя линиями и 4-мя трансформаторами мощностью 40 MBA. ЗРУ 6 кВ имеет 10 секций, а ЗРУ 10 кВ - 2 секции. Трехэтажное здание ЗРУ и ОПУ с новой пристройкой, компрессорная, башня ТМХ. Эксплуатация осуществляется Северным предприятием электрических сетей. ПС с постоянным дежурным персоналом.

Подстанция 220/110/35 кВ Кировакан-2

Узловая ЛС, ОРУ 220 кВ выполнено по схеме "Одна рабочая секционированная выключателем система шин с обходной”, а ОРУ ПО кВ - по схеме "Две рабочие и обходная системы шин", ОРУ 35 кВ - "Одна секционированная выключателем система шин". На ПС установлены два трансформатора каждый мощностью 125 MBA.

ОПУ одноэтажное, компрессорная. ПС с постоянным дежурным персоналом. Эксплуатация ПС осуществляется Северным предприятием электрических сетей.

- 5 -

РУ 220 кВ Разданной ГРЭС

Выносное ОРУ станции выполнено по схеме "Две рабочие и обходная системы шин". ОРУ имеет 7 линейных и 6 трансформаторных присоединений из которых - четыре осуществляют связь с блочными трансформаторами станции. Имеются здания компрессорной и ОПУ.

Подстанция II0/35/6 кВ Спитак-!

Узловая ПС, ОРУ IT0 кВ выполнено по схеме "Две рабочие системы шин", ОРУ 35 кВ - "Одна секционированная выключателем система шин", ЗРУ б кВ - две секции из КРУП. Два трансформатора мощностью £5 Ш>к и ВО MBA. Трехэтажное ОПУ полностью разрушено. ПС с постоянным дежурным персоналом. Эксплуатация осуществляется Северным предприятием электрических сетей.

Лопотенция I10/10 кВ Спитак-2

ОРУ ПО кВ BI полнено по схеме ’“Две блока с неавтоматической перемычкой". ПС типа КТПБ изготовления Куйбышевского завода "Электрощит". Трансформаторы: 2x25 МвА. ПС обслуживается по схеме (.В).. Эксплуатация ПС осуществи ■•ется Северным предприятием электрических сетей.

Подстанция II0/35/6 кВ Ленинакан-I

Узловая ПС» ОРУ TIU кВ и 35 кВ выполнено по схеме "Две рабочие систем» шин ", ОРУ 6 кВ имеет четыре секции. На ПС установлена три трансформатора, каждый мощностью 31,5 тЛВА. ОПУ и ЗРУ - в двухэтажном здании.

ПС постоянным дежурным персоналом. Эксплуатация осуществляется Западный предприятием электрических сетей.

Подстанция НО/35/] ■ кВ Полигон

ПС типа КТПВ с двумя трансформаторами модностью 16 УЗА каждый. ОРУ ПО кВ выполнено по схеме ", ва блока с отделителями и неавтоматической перемычкой". ОРУ 35 кВ - "Одна рабочая секционированная выключателем система шин" ПС обслуживается по схеме

13 тм-т!

СВВ. Эксплуатация ПС осуществляется Западным предприятием электрических сетей.

Подстанция I10/35/6 кВ Димац

ПС типа КТО с двумя трансформаторами мощностью Ю MBA каждый. ОРУ ПО кВ выполнено по схеме "Два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой". .РУ 35 кВ содержит два трансформаторных и одно линейное присоединения. ПС обслуживается по схеме . Эксплуатация ПС осуществляется Северным предприятием э те! гричеоких сетей.

Подстанция I10/35/10 кВ Базуи

ПС типа КТПВ с двумя трансформаторами мощностью 16 MBA каждый. ОРУ ПО к6 выполнено по схеше "Два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой". РУ 35 кВ - "Одна рабочая секционированная выключателем система шин". Подстанция обслуживается пэ схеме ОВБ. Эксплуатация ПС осуществляется Северным предприятием электрических сетей.

Подстанция 35/10 кВ , ирак

ГЮ типа КТПБ с двумя трансформаторами мощностью 6,3 MBA каждый. ОРУ 35 кВ выполнено по схеме "Два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой". Под танция обслуживается по схеме ОВБ. Эксплуатация ПС осуществ яется Запасным предприятием электрических сетей.

1.2. Описание сейсмических воздействий на обследуемых подстанциях

Землетрясение произошло в 10.4 московского времени 07.12.38 г., в условиях нормального режима работы обследуемых подстанций. Очэгоьая область землетрясения относится к системе Севересеванских разломов с эпицентральной областью в окрестностях города Спитак. Магнитуда в очаге оценивается в 7 баллов шкалы Рихтера, максимальная интенсивность 9-10 баллов шкалы MSK-64. Вслед за основным толчком на 09.01.89 г. отмечена серия

15 tm-ti

аовторшх толчков - афтершоков с магнитудами от 3 до 3.5 баллов цо шкале Рихтера, с интенсивностями на поверхности до 5 - 6 О'алаов шкала (А К.

Мцтенсиваость па площадках подстанции определена ниже согласно СНиЦ 2-7-81^х - “Норма проектирования» Строительство в сейсмических районах¹¹, поскольку для обследуемых объектов отсутствуют карты сейсмического макрорайонирования, приращение балльности определялось на основании ватегорийнорти грунтов, слагающих площадки подстанций по сейсмическим свойствам (см.таблиц/ I).

Полученные данные уточнялись далее по материалам обследований, дающим возможность оцепить вклад резонансных аффектов в грунте, не учитываемых простым сложением мак асейсмической интенсивности и приращением за счёт категорий грунтов.

4)    1,0...1,5 м - глина тугопластичная о включением гальки, гравия 20% консистенция Хь =0,26-0,30; юэф^иц.пористости е =0,81-0,83.

5)    3,0...5,0 м - глина мягкопластичная местами песчанистая Z_L =0,47-0,50;

е =0,852-0,990; грунтовые водь! на глубине 0,8-5,0 м

1)    0,8...1,0 м - суглинок с редким включением щебня, дресвы Х_и =0,25;

е =0,860

2)    5,0 и - глина полутвердая и тугопластичная с прослоями галечников и гравия.

J_L =0,20-0,25; е =0,850-0,900 грунтовые воды до 5 м не обнаружены

I) 0,5...0,7 м - суглинок слабо влажный с обломками 20%.

2) 0,7...5,0 м - супесчано-песчаный грунт мелкозернистый сильно влажный со щебнем, дресвой ЗОЙ грунтовые воды до глубины 5 м не обнаружены

1

в работе принимали участие: Кулаков А.М., Мурашко Н.В.,

Панкрушин Е.В.