8 800 301 16 39
по России бесплатно
+7(843)524-71-54
Основной номер, отдел продаж
+7 904 767 07 07
Номер для мессенджеров
Бетон или Сэндвич?

Бетон или Сэндвич?

22 Сентября 2020

Как производители трансформаторных подстанций мы нередко сталкиваемся с вопросом от наших заказчиков, какой вариант исполнения корпуса БКТП предпочтительнее выбрать и почему. В этой статье мы разберемся с этим вопросом и обозначим наши рекомендации по этому поводу.

Блочные комплектные трансформаторные подстанции (БКТП), как правило, изготавливают в двух наиболее распространенных вариантах исполнения по типу корпуса – в бетонной оболочке или в оболочке из сэндвич-панелей. Есть правда и другие экзотические варианты, например, когда в качестве корпуса БКТП применяется морской контейнер. Однако ввиду крайне редкого применения таких решений, мы рассмотрим преимущества и отличия именно бетона и сэндвича.

Итак, при проектировании и выборе трансформаторных подстанций по типу исполнения корпуса и материала блочно-модульного здания (БМЗ), определяющими факторами являются следующие:

- градостроительные нормы в регионе установки подстанции;

- огнестойкость корпуса;

- климатические условия эксплуатации;

- требования к фундаменту трансформаторной подстанции;

- условия перевозки и доставки оборудования;

- разница в стоимости бетона и сэндвича.

Разобравшись в выше обозначенных вопросах, можно будет полноценно определиться и принять правильное решение, какой тип БКТП необходимо выбрать.


1. Влияние градостроительных норм на выбор БКТП.

Начать, пожалуй, стоит именно с этого. Во многих городах нашей страны градостроительные нормы отдают предпочтение бетонным подстанциям из-за их внешнего вида, многообразия отделок фасада и т.п. БКТП в бетоне гармонично и эстетично вписываются в дизайны современных жилых комплексов, торгово-развлекательных центров, административных построек и т.д. Немаловажным преимуществом бетонных подстанций является также их высокая вандалоустойчивость – их достаточно непросто вскрыть или разрушить внешнюю оболочку. В то время как корпус БКТП из сэндвич-панелей намного более успешнее можно вскрыть с помощью подручных инструментов и средств, например, элементарно вырезав кусок сэндвича, что невозможно в случае с бетоном.

В некоторых городах настойчиво предписывается установка трансформаторных подстанций именно в корпусе из бетона, а варианты с сэндвичем иногда даже открыто запрещаются к применению.

Однако в других городах России могут абсолютно отсутствовать такого рода требования. Иногда внутри города допускается даже установка КТП в металлическом корпусе, что практически полностью запрещено в иных городах (смотрите нашу статью о КТП в металлических корпусах).

Именно поэтому и стоит изначально определиться с набором градостроительных требований, которые могут существенно повлиять на выбор оболочки трансформаторной подстанции по типу корпуса.


2. Огнестойкость корпуса.

Одним из важнейших требований к корпусу является огнестойкость конструкции блочно-модульного здания БКТП.  Степень огнестойкости зданий и пожарных отсеков разделяют на пять степеней I, II, III, IV, V, где самые жесткие требования предъявляются к I степени огнестойкости. Степень огнестойкости здания состоит из пределов огнестойкости его элементов, так один из важнейших параметров - несущие элементы (индекс R). Обозначение предела огнестойкости строительной конструкции состоит из условных обозначений, нормируемых для данной конструкции предельных состояний (см. п. 9.1 ГОСТ 30247.0-94), и цифры, соответствующей времени достижения одного из этих состояний (первого по времени) в минутах. Так для здания I степени предел огнестойкости должен быть 120 минут - по потере несущей способности (R120).

Тогда, как бетонные корпуса по умолчанию удовлетворяют I-ой степени огнестойкости (R120 благодаря низкой теплопроводности бетона), подстанции из сэндвич-панелей требуют провести комплекс мероприятий.

Есть два пути достижения требуемой степени огнестойкости в подстанциях их сэндвич-панелей, первый это нанесение огнезащитных составов на поверхности металлических каркасов. При этом, нанесение огнезащитных составов - это очень сложный технологически и достаточно длительный процесс, требующий нанесения множества слоев с временными интервалами для высыхания предыдущего слоя. Как следствие, большинство заводов-изготовителей, применяющих данный метод, не соблюдают технологию нанесения состава.

Второй - это конструктивный метод, когда металлические несущие конструкции ограждаются несгораемым защитным материалом. Применяемый на нашем заводе, конструктивный метод огнезащиты, гораздо более долговечен и надежен чем нанесение огнестойких красок на металлоконструкции, поскольку не требует длительного ожидания между этапами производства работ и позволяет нам не задерживать производственный цикл и не снижать при этом требования к качеству продукции.

Мы выполняем конструктивную защиту несущей конструкции каркаса с помощью последовательного нанесения специализированных материалов, огнезащитной мастики и огнезащитного базальтового материала, с последующим облагораживанием.


Конструктивная огнезащита несущих конструкций  Конструктивная огнезащита несущих конструкций

В зависимости от условий эксплуатации трансформаторных подстанций и придется делать выбор с точки зрения требований по огнестойкости корпуса. Так, заводы и предприятия с повышенной пожаро- и взрывоопасностью обязаны обеспечивать огнестойкость зданий и сооружений не менее II-ой, что распространяется также и на БКТП.


3. Климатические условия эксплуатации.

Немаловажным фактором являются также и климатические условия эксплуатации БКТП. Так, в районах Крайнего Севера, да и по всей северной части России и Сибири предпочтение отдается подстанциям из сэндвич-панелей, огромным преимуществом которых является их низкая теплопроводность и, как следствие, высокие теплоизоляционные свойства.

Многие типы устанавливаемого в трансформаторных подстанциях оборудования достаточно капризно относятся к понижению температуры эксплуатации и могут начать отказывать уже при -35°С. БКТП из бетона при этом промерзают намного сильнее и неспособны в должной степени обеспечить необходимый температурных режим эксплуатации, даже при усиленном отоплении корпуса в зимний период.


4. Фундамент БКТП.

Одним из ключевых отличий бетонных модулей от модулей из сэндвич-панелей является их удельный вес, соответственно нагрузка и требования к фундаменту у бетонных модулей выше. В свою очередь, в силу уменьшения нагрузки на фундамент подстанциями из сэндвич-панелей, уменьшается и величина капитальных вложений в строительную часть фундамента. Правда эта разница уменьшается, когда БКТП необходимо устанавливать в районах вечной мерзлоты, где фундамент изготавливают, задавливая металлические сваи в промерзлый грунт.

Однако в итоге расходы на фундамент и установку подстанции в бетоне, как правило, оказываются ощутимо ниже, т.к. БКТП в бетоне по умолчанию укомплектовываются кабельными приямками, которые выполняют также функцию фундамента.

Для подготовки фундамента для бетонных подстанций нужно провести ряд мероприятий, разделим их на три этапа:

- обустройство котлована;

- заливка монолитной плиты;

- установка кабельных приямков.


Пример фундамента под трансформаторную подстанцию из бетона.

Пример фундамента под трансформаторную подстанцию из бетона.

Крайне редко бетонные модули устанавливаются прямо на плиту, с кабельным приямком или без, не выполняя выемку котлована. А вот для трансформаторных подстанций из сэндвич-панелей из-за легкости конструкции, выбор типов фундаментов довольно широк, рассмотрим основные из них:


Фундамент из ФБС блоков

Основным плюсом данного фундамента, является, минимальные сроки сдачи объекта гарантирует фундамент из ФБС блоков сборного типа. Поскольку получившейся конструкции нет необходимости набирать прочность. Однако он подходит не для всех типов грунтов и отсутствие монолитности сборных фундаментов существенно снижает их конструкционную прочность. Основное разрушающее воздействие происходит от боковых деформаций грунта и сил морозного пучения. При том, что блочные фундаменты прекрасно воспринимают сдавливающие нагрузки, их устойчивость к смещению весьма низка, если основание не испытывает достаточно высокой степени прижатия от расположенных выше строительных конструкций.

Фундамент из ФБС блоков


Ленточный фундамент

Популярным видом является также фундамент ленточного типа. Он располагается непрерывающейся лентой под всеми стенами конструкции, поэтому и получил такое название. Достоинством является высокая нагрузочная способность, также доказана эффективность применения этих фундаментов на почве, склонной к горизонтальным сдвигам. А недостатком такого вида фундамента является то, что он достаточно дорогой и требует много сил и времени при заливке. Не рекомендуется применять такой тип фундамента на грунтах, которые сильно промерзают и на пучинистых грунтах, в северных широтах.

Ленточный фундамент


Свайный фундамент

Из всех рассмотренных, этот тип фундамента самый дорогой и процесс постройки достаточно тяжелый. При этом типе фундамента сваи проходят через большую толщину земли и опираются на несущие слои грунта. Его использование финансово оправдано для строительства зданий на склонах, где могут возникнуть оползни и на грунтах с наименьшей несущей способностью, то есть только в том случае, когда другие типы фундаментов не подходят.

Свайный фундамент


Фундамент с обустройством котлована и установкой бетонных кабельных приямков. Не редко применяется данный метод и для подстанций из сэндвич-панелей, там, где требуется обустройство кабельного этажа.

Таким образом, на выбор конструкции трансформаторной подстанции  окажут существенное влияние существующие локальные условия, почвы, местность установки БКТП и обусловленные этим проектные требования к организации фундамента подстанции.

 

5. Вес БКТП. Условия перевозки и доставки оборудования.

Следствием легкости конструкции подстанций из сэндвич-панелей является их высокая транспортная мобильность и относительно низкая стоимость перевозки по сравнению с БКТП в бетоне.

В то время, как для перевозки стандартной двухблочной БКТП в бетоне необходимо заказывать три машины (по одной машине на каждый блок и одну машину для приямков), подстанцию из сэндвич-панелей можно увезти на одной.

Так, разница в весе стандартной двухтрансформаторной БКТП (5000 х 5000) будет выглядеть следующим образом:

- в сэндвиче – два блока по 6-7 тонн каждый, итого 12-14 тонн;

- в бетоне – два блока по 18-20 тонн каждый, два приямка по 8-10 тонн каждый, итого 50-60 тонн.

Кстати, на места базирования нефтедобывающих компаний, в районах дальнего севера, в летнее время года, возможна переброска грузов только с помощью вертолета, что для модулей из сэндвич-панелей не является ограничением и периодически применяется.


6. Разница в стоимости бетона и сэндвича.

Оценивая разницу в стоимости трансформаторных подстанций в бетоне и сэндвиче, важно учитывать несколько нюансов. Очевидно, что сравнивать стоит именно одинаковые по техническому содержанию решения.

Так, изначально предложения заводов-производителей БКТП на условиях самовывоза будут предварительно демонстрировать выгоду решения в корпусе из сэндвича. Однако здесь необходимо еще раз учесть вышеобозначенный нами факт, что БКТП в бетоне по умолчанию поставляется в комплекте с кабельными приямками, что сокращает расходы на подготовку фундаментного основания.

По итогу с учетом расходов на установку БКТП разница между решением в бетоне и сэндвиче практически сходит на нет.

Однако ситуация кардинально меняется, когда встает вопрос о транспортировке трансформаторной подстанции на объект установки. Чем дальше необходимо везти оборудование, тем существеннее становится преимущество конструктива на базе сэндвич-панелей.

   
Еще несколько лет назад одним из существенных преимуществ решений в сэндвиче по сравнению с бетоном была техническая возможность раскомпоновки практически любого оборудования внутри БКТП и независимость от привязки к габаритам как устанавливаемых внутрь компонентов, так и внешних габаритов подстанции.

Вариативность компоновки и решений по размещению оборудования в БКТП из сэндвича практически не имеет ограничений. Так, на нашем опыте были реализованы многоблочные распределительные подстанции общими габаритами 40 метров на 10 метров, состоящие из 20-ти блоков.

Корпуса из бетона же, как правило, изготавливались в стандартных габаритах (5000х2500) и общее решение формировалось исходя из этого. Именно поэтому БКТП в бетоне получили широкое распространение в типовых городских двухтрансформаторных решениях, где заданные габариты вполне позволяли разместить 2 силовых трансформатора, 2 моноблока РУ-10 кВ и 2 комплекта РУ-0,4 кВ, как правило, на базе ШРНН.

Развитие технологий изготовления бетонных корпусов в последнее время, а также применение раздвижных многофункциональных форм для отливки изделий несколько скорректировало ситуацию – сегодня корпуса в бетоне также можно делать практически любых габаритов и компоновки.

Однако при многоблочных и многофункциональных решениях, особенно для нужд промышленных предприятий и предприятий нефтегазодобывающей отрасли предпочтения и сегодня отдаются, как правило, корпусам из сэндвич-панелей.

Следует учитывать, что некоторые поставщики применяют в своих подстанциях контейнеры из самодельного наборного сэндвича, так называемый «рашн-сэндвич». Каркас таких контейнеров снаружи обшит профилированным листом, закрепленным либо кровельными саморезами либо металлическими клёпками. Изнутри контейнер утепляется каменной ватой и обшивается таким же профилированным листом. Недостатков у такого исполнения масса: это и более высокая теплопроводность в силу менее плотного размещения и слеживания утеплителя, мостики холода из-за недостатков конструкции и, как следствие, меньший срок службы как самого корпуса подстанции, так и установленного в него оборудования.

Наша компания применяет только сэндвич-панели заводского производства, которые позволяют исключить негативные факторы наборного сэндвича благодаря жесткому кассетному профилю утеплителя и герметичному замковому стыку смежных панелей. Отличительной особенностью конструкции комплектных трансформаторных подстанций из сэндвич-панелей нашего производства также является такое решение по изготовлению каркаса БКТП, которое полностью обеспечивает отсутствие мостиков холода и, как следствие, промерзания оборудования и образования конденсата внутри отсеков ВН и НН.

ООО «Промышленная Группа Тесла»  производит любые типы трансформаторных подстанций: и в металле, и в бетоне, и в сэндвиче. Обширный опыт поставок и отзывы наших покупателей являются лучшим свидетельством того, что нам это хорошо удается! А вот какому типу корпуса отдать предпочтение, надеемся, помогут наши рекомендации и разъяснения.

   

Статья написана при участии нашего ведущего специалиста по работе с клиентами – Айрата Сахапова.