新型伸縮節(jié)變形量檢測(cè)裝置

劉元建+華敏+李國(guó)棟

[摘 要]GIS測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝改造，且一經(jīng)安裝調(diào)試，便可跟蹤和記錄GIS伸縮節(jié)的實(shí)時(shí)變形量數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單便捷，精度高，可實(shí)現(xiàn)GIS設(shè)備伸縮節(jié)變形量的實(shí)時(shí)監(jiān)視和測(cè)量，既適用于新安裝GIS設(shè)備，也適用于運(yùn)行中GIS設(shè)備，可從根本上解決因伸縮節(jié)標(biāo)尺缺失造成的GIS設(shè)備故障問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]新型伸縮節(jié)；變形量；檢測(cè)裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）39-0101-01

一、應(yīng)用背景：

伸縮節(jié)因其具有熱脹冷縮的作用，因此在變電站中的很多常用設(shè)備中都會(huì)利用伸縮節(jié)的這一特性，來(lái)進(jìn)行一些變形量上的調(diào)節(jié)。在戶外GIS設(shè)備中使用伸縮節(jié)時(shí)，可以通過(guò)伸縮節(jié)的變形特性來(lái)在一定的范圍內(nèi)減緩因變形量過(guò)大引起的應(yīng)力過(guò)大所導(dǎo)致的管道破裂等危險(xiǎn)的發(fā)生。但是近年來(lái)仍有戶外GIS設(shè)備因環(huán)境溫度變化引發(fā)的事故的頻繁發(fā)生，究其原因主要是因?yàn)樯炜s節(jié)雖然可以降低上述危險(xiǎn)發(fā)生的概率，但是前提是必須定期的檢測(cè)并觀察伸縮節(jié)的變形量，因此，只有使伸縮節(jié)的變形量控制在一定的范圍內(nèi)才能保證設(shè)備的使用安全。

二、現(xiàn)有檢測(cè)手段分析。

現(xiàn)有的檢測(cè)裝置標(biāo)尺在使用的過(guò)程中通常在不拆卸整體裝置的情況下就可以較為容易的隨意改動(dòng)其左右位置，這樣就會(huì)導(dǎo)致實(shí)際變形量與顯示變形量不符、導(dǎo)致測(cè)量數(shù)值不準(zhǔn)確，無(wú)法準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)變形量數(shù)值變化、無(wú)法起到危險(xiǎn)預(yù)警的作用。另外，目前通常采用伸縮節(jié)變形量檢測(cè)裝置來(lái)對(duì)伸縮節(jié)變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是現(xiàn)有的設(shè)備在安裝時(shí)必須在與伸縮節(jié)固連的兩側(cè)的法蘭盤(pán)上進(jìn)行鉆孔然后將伸縮節(jié)通過(guò)螺栓固定，這種結(jié)構(gòu)的檢測(cè)裝置安裝時(shí)工序復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力；因氣體絕緣金屬封閉輸電線路的管道中通常會(huì)裝有危險(xiǎn)氣體，在進(jìn)行鉆孔施工的過(guò)程中容易出現(xiàn)誤差將管道鉆穿、導(dǎo)致危險(xiǎn)氣體泄露，產(chǎn)生安全隱患，顯然現(xiàn)有的檢測(cè)裝置無(wú)法更有效地滿足人們的需求。

三、伸縮節(jié)變形量計(jì)算

GIS設(shè)備伸縮節(jié)波紋管伸縮量的變化計(jì)算應(yīng)綜合考慮環(huán)境溫差、安裝溫度、日溫度變化情況，以及殼體溫升、母線長(zhǎng)度等參數(shù)。下面以某變電站（室外GIS）為例進(jìn)行說(shuō)明。

①電站GIS運(yùn)行相關(guān)參數(shù)：溫度范圍為-25～30℃；安裝溫度為-5～20℃；最大日溫差為25K；日照溫升為15K；通流溫升為20K；母線筒體線膨脹系數(shù)a1為23. 9×10-6（鋁筒體）。

②溫度變化范圍計(jì)算。

a、年溫度變化量。

1）當(dāng)環(huán)境溫度為+40°C時(shí)，在工況（一）條件下的溫度變化量：

母線殼體的溫度變化量ΔΤ1=（+40）-（+5）+（+30）+（+5）=70K

熱伸縮拉桿的溫度變化量ΔΤ2=（+40）-（+5）+（+0）+（+5）=40K

2）當(dāng)環(huán)境溫度為-15°C時(shí)，在工況（一）條件下的溫度變化量：

母線殼體的溫度變化量ΔΤ3=（-15）-（+30）+（+0）+（0）=-45K

熱伸縮拉桿的溫度變化量ΔΤ4=（-15）-（+30）+（+0）+（+0）=-45K

b、日溫度變化量計(jì)算

在計(jì)算日溫度變化量時(shí)不需要考慮年平均環(huán)境溫度和安裝溫度，變化量如下：

母線殼體的溫度變化量ΔΤ5=（+20）+（+5）+（30）=55K

熱伸縮拉桿的溫度變化量ΔΤ6=（+20）+（+5）+（+0）=25K

c、波紋管軸向變形量的計(jì)算

在GIS變電站中地基一般采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，熱伸縮拉桿與地基具有幾乎相等的線膨脹系數(shù)，一次可認(rèn)為它們兩個(gè)屬于同步等量熱伸縮。此外，由于波紋管較短（485mm），為簡(jiǎn)化計(jì)算，可忽略波紋管自身熱伸縮產(chǎn)生的變形。因此，可求出因熱伸縮而導(dǎo)致的波紋管的年變形量X和日變形量Y。

1）年變形量的計(jì)算

在工況（一）條件下的年變形量：X=L1Xα1XΔΤ2- L2Xα2XΔΤ1=-5.24mm。

在工況（一）條件下的年變形量：X=L1Xα1XΔΤ4- L2Xα2XΔΤ3=2.97mm。

按照以上的參數(shù)條件，安裝完畢后，因熱伸縮拉桿和殼體的綜合熱伸縮作用，波紋管將在壓縮5.24mm與拉伸2.97mm之間的可能范圍內(nèi)變動(dòng)。

2）日變形量的計(jì)算

L1Xα1XΔΤ6- L2Xα2XΔΤ5=-4.5mm。

當(dāng)日溫差為0-20K時(shí)，波紋管將在0-4.5mm之間被壓縮。

綜上所述，伸縮節(jié)的年變形量在壓縮5.24mm與拉伸2.97mm之間的可能范圍內(nèi)變動(dòng)；當(dāng)日溫差為0-20K時(shí)，波紋管將在0-4.5mm之間被壓縮。

以此為參考，確定單位長(zhǎng)度內(nèi)伸縮節(jié)的數(shù)量，在GIS設(shè)備伸縮節(jié)運(yùn)維監(jiān)測(cè)中判斷其尺寸變化是否滿足運(yùn)行要求，從而為設(shè)備的狀態(tài)檢修提供可靠的運(yùn)行信息。

四、新型檢測(cè)裝置介紹：

4.1 結(jié)構(gòu)圖

圖中，1、左支撐板；2、右支撐板；3、豎板；4、條形通孔；5、角鋼板；6、螺紋孔；7、連接螺栓；8、連接螺母；9、調(diào)節(jié)螺孔；10、調(diào)節(jié)螺栓；11、固定槽；12、滑動(dòng)槽；13、插裝孔；14、盲孔；15、條形緊固孔；16、標(biāo)尺；17、插裝塊；18、調(diào)節(jié)孔；19、調(diào)節(jié)彈簧；20、插裝桿；21、緊固螺孔；22、緊固螺栓；23、緊固螺母；24、條形凹腔；

伸縮節(jié)變形量檢測(cè)裝置，包括一左支撐板和設(shè)置在左支撐板右側(cè)的右支撐板，在左支撐板與右支撐板的外端底部分別固連一豎板，支撐板跟角鋼板（件5）組成一對(duì)夾持機(jī)構(gòu)。通過(guò)調(diào)整連接螺栓（件7）的位置來(lái)對(duì)件5進(jìn)行調(diào)整、固定。調(diào)節(jié)螺栓（件10）用于輔助加緊法蘭盤(pán)。安裝時(shí)，先將兩側(cè)夾持板卡在伸縮節(jié)兩側(cè)法蘭上，然后調(diào)整兩側(cè)連接螺栓（件7）并擰緊，調(diào)節(jié)件10進(jìn)一步固定兩側(cè)夾持機(jī)構(gòu)。以上步驟調(diào)整完成后，調(diào)整標(biāo)尺（件16）使其“0”刻度對(duì)齊右支撐板（件2）的左端面，對(duì)齊后擰緊緊固螺栓（件22），安裝完畢。

4.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，安裝后各緊固螺母均處于卡接狀態(tài)，在不拆卸這個(gè)檢測(cè)裝置的前提下無(wú)法將其與對(duì)應(yīng)位置上的螺栓進(jìn)行拆卸，固定更加牢固，另外，標(biāo)尺安裝后各插裝桿的兩端部分別插裝在調(diào)節(jié)孔與盲孔內(nèi)，可對(duì)標(biāo)尺進(jìn)行固定限位，在標(biāo)尺外側(cè)無(wú)法將其進(jìn)行調(diào)節(jié)移動(dòng)，可有效防止安裝后因人為更改標(biāo)尺位置所造成的測(cè)量誤差，安裝方便，省時(shí)省力，安裝過(guò)程中不會(huì)對(duì)伸縮節(jié)管道及內(nèi)部危險(xiǎn)氣體造成損傷，使用安全性高，更有效地滿足人們的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 常騰飛，徐慶峰，鄭文棋. 關(guān)于1000kV GIS母線伸縮節(jié)補(bǔ)償范圍研究[J]. 電工技術(shù)，2017，（05）：120-121+129.

[2] 馬文成，景清虎. 戶外GIS設(shè)備伸縮節(jié)運(yùn)維監(jiān)測(cè)工作的探討[J]. 電工技術(shù)，2017，（01）：94+126.

[3] 黃坤鵬. 伸縮節(jié)在GIS中的應(yīng)用[J]. 電氣制造，2011，（06）：40-41+43.endprint