116
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
116
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
е
оборудование
В
настоящее
время
следует
отметить
растущую
потребность
поставки
на
-
дёжного
сейсмостойкого
оборудова
-
ния
электропитания
применительно
к
различным
объектам
энергетики
и
связи
,
что
,
очевидно
,
вызвано
как
расширением
географии
строительства
,
так
и
печальным
опытом
анали
-
за
последствий
ряда
землетрясений
в
стране
и
мире
.
Для
выполнения
подобных
требова
-
ний
[1]
необходимо
наличие
соответствующей
нормативной
базы
.
Из
имеющихся
общепро
-
мышленных
нормативных
документов
следует
выделить
,
естественно
,
СНиП
II-7-81 «
Нормы
проектирования
.
Строительство
в
сейсмических
районах
»
и
его
готовящуюся
новую
редакцию
.
Общие
требования
в
части
стойкости
к
механи
-
ческим
внешним
воздействиям
электротехниче
-
ских
изделий
представлены
в
ГОСТ
17516.1-90.
Наиболее
полный
статистический
анализ
с
подготовкой
проектных
рекомендаций
был
сде
-
лан
ещё
Министерством
энергетики
и
электри
-
фикации
СССР
по
результатам
обследования
подстанций
,
находившихся
в
зоне
землетря
-
сения
7.12.1988
г
.
в
Армении
.
Однако
в
связи
с
развалом
СССР
многие
полезные
наработки
остались
в
недрах
архивных
материалов
,
так
и
не
получив
дальнейшего
развития
.
Более
полно
данный
вопрос
проработан
в
системе
атомной
энергетики
[2],
где
требования
безопасности
в
части
механической
прочности
и
сейсмостойкости
заставили
сформировать
нормативные
требования
как
к
проектирова
-
нию
/
изготовлению
,
так
и
к
приёмке
и
испыта
-
ниям
соответствующего
оборудования
[3,4].
Одним
из
важнейших
инфраструктурных
объек
-
тов
,
который
должен
сохранить
работоспособ
-
ность
при
возможном
землетрясении
,
является
электрическая
подстанция
,
в
технологических
нормах
проектирования
которой
[5]
желатель
-
но
уделить
большее
внимание
этому
вопросу
,
хотя
,
по
возможности
,
можно
опираться
и
на
материалы
[6].
Во
многих
других
отраслях
про
-
мышленности
и
энергетики
данному
вопросу
,
к
сожалению
,
не
уделено
достаточного
внимания
.
В
отличие
от
основных
технических
парамет
-
ров
электроустановок
,
определяющих
качество
их
повседневной
работы
,
сейсмостойкость
из
-
делия
может
потребоваться
единственный
раз
в
жизни
(
а
то
,
к
счастью
,
и
никогда
),
однако
именно
этот
параметр
выйдет
на
первый
план
во
время
чрезвычайной
ситуации
,
как
во
время
землетрясения
,
так
и
во
время
другого
непред
-
виденного
механического
воздействия
.
Особое
значение
сейсмическая
прочность
имеет
для
установок
надёжного
электропитания
,
обеспе
-
чивающих
бесперебойную
работу
всего
ком
-
плекса
защит
и
управления
технологического
объекта
.
Все
требования
по
сейсмостойкости
объ
-
ектов
и
оборудования
должны
базироваться
на
основе
карт
сейсмического
районирования
ОСР
-97,
имеющих
группы
A,B,C,D
по
степени
вероятности
возникновения
землетрясений
в
определённый
промежуток
времени
.
Именно
по
ним
чётко
видно
,
что
районы
активного
раз
-
вития
нефте
-
и
газодобывающей
промышлен
-
ности
оказываются
в
опасных
зонах
(
Восточная
Сибирь
,
п
-
ов
Камчатка
,
о
.
Сахалин
).
Ряд
объ
-
ектов
уже
состоявшегося
олимпийского
строи
-
тельства
и
многие
предприятия
энергетики
Се
-
верного
Кавказа
также
находятся
в
непростых
сейсмоопасных
зонах
.
Требования
поставки
сейсмостойкого
оборудования
и
возникают
,
в
большинстве
своём
,
применительно
к
данным
регионам
.
Однако
большинство
отраслевых
норматив
-
ных
документов
,
касающихся
энергетических
объектов
и
их
систем
аварийного
электропита
-
ния
,
ограничиваются
лишь
общей
констатацией
,
что
их
механическая
прочность
или
сейсмиче
-
ская
устойчивость
должны
соответствовать
ме
-
сту
географического
расположения
объекта
[7].
А
такая
работа
должна
быть
основана
на
ком
-
плексном
подходе
,
когда
знание
и
понимание
Надёжность
электропитания в
экстремальных условиях
Борис НОВОСЕЛОВ,
заместитель генерального директора по развитию
ООО «Беннинг Пауэр Электроникс»
117
№
5 (32) 2015
117
физических
процессов
при
смещениях
земной
коры
позволяют
сделать
расчёт
возможных
последствий
,
а
грамотное
проектирование
и
монтаж
—
избежать
этих
последствий
.
На
этом
работа
по
построению
сейсмостойких
систем
ни
в
коем
случае
не
заканчи
-
вается
,
так
как
отсутствие
грамотной
эксплуатации
в
части
поддержания
их
механической
устойчивости
и
должных
организационно
-
профилактических
мер
мо
-
гут
свести
на
нет
все
первоначальные
усилия
.
Во
избежание
часто
встречающихся
неточностей
и
путаницы
следует
пояснить
,
что
в
оценке
и
сравне
-
ниях
силы
возможных
или
произошедших
землетря
-
сений
используются
:
•
шкала
магнитуд
(
напр
. ML, Ms, Mb, Mw
и
пр
.),
представляющие
относительную
энергетическую
характеристику
землетрясений
.
Часто
упоминае
-
мая
здесь
шкала
магнитуд
Рихтера
является
лога
-
рифмической
,
когда
на
её
единичное
изменение
приходится
32-
кратное
увеличение
сейсмической
энергии
;
•
шкала
интенсивности
(
Меркалли
, EMS, MSK-64)
даёт
качественную
характеристику
землетрясе
-
ния
по
характеру
и
масштабу
воздействий
/
раз
-
рушений
.
Её
ни
в
коем
случае
нельзя
путать
со
шкалой
магнитуд
.
В
России
,
многих
странах
Европы
и
СНГ
исполь
-
зуется
шкала
MSK-64 (
шкала
Медведева
-
Шпонхойе
-
ра
-
Карника
, 1964
год
),
которая
имеет
максимум
в
12
баллов
.
Нормативы
СНиП
II-7-81
определяют
необ
-
ходимость
их
применения
при
проектировании
объ
-
ектов
для
7—8—9-
балльных
землетрясений
.
Единый
подход
к
заданию
исходной
сейсмологи
-
ческой
информации
требует
отражать
в
техническом
задании
к
поставляемому
оборудованию
следующие
параметры
:
•
максимальная
расчётная
интенсивность
земле
-
трясения
(
МРЗ
);
•
высота
установки
(
этажность
,
высота
от
нулевой
отметки
здания
);
•
спектр
(
расчётные
спектры
реакций
конструкции
):
º
ускорение
горизонтальное
;
º
ускорение
вертикальное
;
º
частота
колебаний
;
º
коэффициент
демпфирования
.
Как
мы
видим
,
только
интенсивность
МРЗ
харак
-
теризует
район
расположения
объекта
.
Все
осталь
-
ные
параметры
связаны
с
характеристиками
здания
и
смонтированного
там
оборудования
.
Именно
этих
параметров
,
которые
определяются
проектной
ор
-
ганизацией
,
зачастую
и
не
хватает
производителю
в
качестве
полновесного
технического
задания
.
Имеющиеся
доступные
материалы
исследований
и
статистический
анализ
дают
следующую
общую
ха
-
рактеристику
повреждений
оборудования
при
земле
-
трясениях
:
•
повреждения
в
результате
воздействия
инер
-
ционных
сил
(
массивные
элементы
:
радиаторы
охлаждения
,
трансформаторы
,
аккумуляторные
батареи
и
пр
.);
•
разрушение
элементов
крепления
и
изоляторов
вследствие
действия
резонансных
нагрузок
как
самого
устройства
,
так
и
опорных
конструкций
;
•
искажение
геометрии
шинопроводов
при
смеще
-
нии
оборудования
(
вводы
,
терминалы
,
выключа
-
тели
,
шинные
конструкции
).
Данная
классификация
и
лежит
в
основе
ком
-
плексного
подхода
пакета
антисейсмических
меро
-
приятий
:
•
правильный
выбор
местоположения
зданий
/
сооружений
и
их
окружающей
инфраструктуры
;
•
сейсмоустойчивая
кон
-
струкция
здания
;
•
корректный
выбор
и
рас
-
чёт
оборудования
,
когда
используется
:
º
сейсмостойкая
кон
-
струкция
,
как
,
на
-
пример
,
показано
на
рис
. 1;
º
система
внешней
за
-
щиты
(
платформа
);
•
монтажные
мероприя
-
тия
(
рис
. 2,
показывает
специальные
меры
при
укладке
кабельных
каналов
и
способы
кре
-
пления
);
•
организационные
меро
-
приятия
.
Первые
два
раздела
относятся
к
общестроитель
-
ным
задачам
и
зачастую
не
всегда
легко
выполнимы
.
Не
следует
ставить
задачу
зданию
в
одиночку
со
-
противляться
землетрясению
,
его
задача
устоять
и
снизить
эффект
сейсмического
воздействия
на
уста
-
новленное
там
оборудование
,
в
частности
,
системы
электропитания
.
Поэтому
дальнейшие
усилия
имеют
отношение
к
производителю
оборудования
:
•
изготовление
оборудования
в
специальном
сейс
-
мостойком
исполнении
;
•
сейсмостойкий
сварной
шкаф
системы
электропи
-
тания
(
использование
стали
с
высоким
пределом
упругости
);
•
жёсткая
связь
конструкции
установки
с
базовой
конструкцией
здания
(
сварное
соединение
с
закладными
);
Рис
. 2.
Укладка
силовых
кабелей
Рис
. 1.
Выпрямитель
в
сейсмостойком
исполнении
118
СЕТИ РОССИИ
•
максимальное
снижение
высоты
шкафа
установки
,
недопустимость
использо
-
вания
многоярусной
кон
-
струкции
;
•
применение
элементов
и
модулей
,
прошедших
испы
-
тания
на
величину
фактиче
-
ской
сейсмостойкости
(
или
имеющих
соответствующее
расчётное
подтверждение
);
•
гибкие
шины
или
использо
-
вание
демпферных
вставок
(
устройства
продольной
и
поперечной
компенсации
);
•
только
гибкие
связи
с
шино
-
проводами
;
•
жёсткая
болтовая
или
свар
-
ная
связь
стоек
/
шкафов
между
собой
;
•
специальные
меры
кре
-
пления
аккумуляторных
батарей
,
как
показано
на
рис
. 3 (
вопрос
сейсмостой
-
ких
стеллажей
уже
доста
-
точно
хорошо
проработан
их
производителями
).
К
организационным
меро
-
приятиям
относится
расчёт
в
проектно
-
сметной
документа
-
ции
дополнительного
аварий
-
ного
комплекта
запасных
ча
-
стей
(
включая
требования
по
аварийным
передвижным
ди
-
зель
-
электрическим
станциям
)
и
его
поддержание
в
должном
качестве
и
количестве
на
про
-
тяжении
всего
срока
эксплуата
-
ции
.
В
перечень
таких
меропри
-
ятий
входит
также
постоянное
обучение
персонала
по
программе
действий
в
чрезвычайных
ситуациях
,
к
которым
относятся
,
естественно
,
и
землетрясения
.
Подтверждение
сейсмостойкости
оборудования
электропитания
состоит
из
следующих
этапов
.
1.
Анализ
основных
конструктивных
элементов
по
документации
производителя
(
проектные
и
экс
-
периментальные
данные
по
динамическим
харак
-
теристикам
:
собственные
частоты
и
параметры
демпфирования
).
2.
Для
детального
расчёта
всех
геометрических
,
массовых
и
жёсткостных
параметров
изделия
не
-
обходимо
построение
адекватной
математической
модели
несущей
конструкции
.
3.
Расчёты
вибрационных
полей
во
всех
наиболее
важных
узловых
точках
конструкции
при
указан
-
ных
в
ТЗ
параметрах
землетрясения
(
обобщённых
спектрах
реакции
).
Расчёт
максимальных
перегру
-
зок
для
основных
узлов
,
входящих
в
состав
кон
-
струкции
.
4.
Сравнительный
анализ
расчётных
и
допустимых
значений
перегрузок
для
встроенных
узлов
и
при
-
боров
(
значения
допуска
определяются
параме
-
Рис
. 3.
Сейсмостойкие
стеллажи
аккумуляторных
батарей
Рис
. 4.
Испытание
установки
на
виброплатформе
трами
блоков
,
либо
данными
испытаний
).
5.
Полновесные
испытания
комплектной
системы
элек
-
тропитания
в
соответствии
с
ГОСТ
17516.1-90 (
вибростенд
,
ударные
испытания
),
включая
испытания
системы
,
работаю
-
щей
под
нагрузкой
(
рис
. 4).
Данный
подход
,
апробиро
-
ванный
при
производстве
си
-
стем
надёжного
бесперебойно
-
го
электропитания
,
применим
и
к
иному
,
но
конструктивно
близкому
электротехническо
-
му
оборудованию
—
шкафам
релейных
защит
и
автомати
-
ки
,
телеметрии
и
связи
.
Есте
-
ственно
,
такая
сложная
работа
имеет
смысл
,
если
аналогич
-
ные
требования
распростра
-
няются
на
проектирование
и
строительство
самих
зданий
и
сооружений
.
Только
в
этом
случае
объект
сможет
выпол
-
нять
свои
функции
,
как
во
вре
-
мя
,
так
и
после
прохождения
расчётного
землетрясения
.
В
качестве
примера
мож
-
но
привести
события
совсем
недавнего
прошлого
,
когда
в
2010
году
произошло
крупное
землетрясение
на
острове
Га
-
ити
.
В
результате
52
толчков
магнитудой
до
4,5
баллов
часть
зданий
операторов
сотовой
связи
,
которые
были
постро
-
ены
без
учёта
сейсмических
воздействий
,
была
полностью
разрушена
.
Магнитуда
первого
основного
толчка
пре
-
вышала
7,0
при
максимуме
условных
единиц
шкалы
Рихтера
9,5.
Здесь
,
естественно
,
бессмысленно
гово
-
рить
и
о
сейсмостойком
оборудовании
.
Здание
управ
-
ляющего
информационного
центра
,
благодаря
своей
расчётной
прочности
,
выстояло
,
хоть
и
имело
серьёз
-
ные
повреждения
несущих
конструкций
(
рис
. 5).
Фо
-
тография
на
рис
. 6
запечатлела
оборудование
связи
стандартного
исполнения
,
которое
оказалось
также
повреждённым
и
,
естественно
,
не
функционировало
,
тогда
как
системы
электропитания
в
сейсмостойком
исполнении
(
рис
. 7)
продолжали
исправно
работать
,
что
и
позволило
специалистам
достаточно
оператив
-
но
начать
восстановление
коммуникаций
.
Именно
поэтому
необходимо
чётко
и
ясно
созна
-
вать
,
что
сейсмостойкое
оборудование
гарантиро
-
ванного
электропитания
, —
это
не
доработанные
и
усиленные
общепромышленные
образцы
,
а
отдель
-
ная
группа
изделий
с
качественно
иными
подходами
конструирования
,
производства
и
испытаний
.
С
правовой
точки
зрения
здесь
играет
определя
-
ющую
роль
ФЗ
«
О
техническом
регулировании
»,
ког
-
да
новая
строительная
продукция
,
разрабатываемая
119
№
5 (32) 2015
и
передаваемая
в
массовое
(
серийное
)
производство
,
а
также
эксплуатируемая
в
особых
условиях
(
сейсми
-
ческие
и
динамические
воздействия
и
т
.
д
.),
подлежит
обязательной
оценке
и
подтверждению
на
соответствие
требованиям
безопасности
.
Выводы
и
предложения
:
•
необходимость
продолжения
разработки
как
сейс
-
мостойкого
оборудования
,
так
и
антисейсмических
мероприятий
диктуется
насущной
экономической
потребностью
расширения
географии
строительства
различных
энергетических
объектов
;
•
специальные
меры
по
подготовке
нормативов
запас
-
ных
изделий
и
материалов
должны
строиться
на
рас
-
чётных
показателях
производителя
оборудования
;
•
в
основе
проектной
проработки
должно
лежать
ком
-
плексное
использование
опыта
и
нормативов
как
смежных
отраслей
,
так
и
архивно
-
статистических
материалов
;
•
следует
признать
необходимость
расширения
и
совершенствования
нормативной
базы
и
типовых
проектных
решений
касательно
строительства
энер
-
гетических
объектов
в
сейсмоопасных
районах
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Расчёт
конструкций
на
сейсмостойкость
/
А
.
Н
.
Бирбрайер
//
СПб
.:
Наука
. 1998.
2.
Кириллов
А
.
П
.,
Амбриашвилли
Ю
.
К
. /
Сейсмостой
-
кость
атомных
электростанций
//
М
.:
Энергоатом
-
издат
. 1985.
3.
НП
-031-01.
Норма
проектирования
сейсмостойких
атомных
станций
.
4.
РД
25 818-87.
Общие
требования
и
методы
испыта
-
ний
на
сейсмостойкость
приборов
и
средств
авто
-
матизации
,
поставляемых
на
АС
.
5.
СО
153-34.20.122-2006.
Нормы
технологического
проектирования
подстанций
переменного
тока
с
высшим
напряжением
35—750
кВ
.
6.
Критерии
и
основные
технические
требования
к
сейсмостойкости
подстанций
и
линий
электропе
-
редач
,
№
13
тм
-
т
1,
Энергосетьпроект
, 1998.
7.
СТО
56947007-29.120.40.093-2011.
Руководство
по
проектированию
систем
оперативного
постоянного
тока
(
СОПТ
)
ПС
ЕНЭС
.
Типовые
проектные
решения
.
Рис
. 5.
Разрушенное
и
устоявшее
здания
операторов
связи
Рис
. 6.
Пострадавшее
оборудование
Рис
. 7.
Системы
электропитания
,
противостоявшие
стихии
Оригинал статьи: Надёжность эксплуатации в экстремальных условиях
В настоящее время следует отметить растущую потребность поставки надёжного сейсмостойкого оборудования электропитания применительно к различным объектам энергетики и связи, что, очевидно, вызвано как расширением географии строительства, так и печальным опытом анализа последствий ряда землетрясений в стране и мире.