新型伸缩节变形量检测装置

刘元建+华敏+李国栋

[摘 要]GIS测量装置结构设计合理，方便现场安装改造，且一经安装调试，便可跟踪和记录GIS伸缩节的实时变形量数据，操作简单便捷，精度高，可实现GIS设备伸缩节变形量的实时监视和测量，既适用于新安装GIS设备，也适用于运行中GIS设备，可从根本上解决因伸缩节标尺缺失造成的GIS设备故障问题。

[关键词]新型伸缩节；变形量；检测装置

中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0101-01

一、应用背景：

伸缩节因其具有热胀冷缩的作用，因此在变电站中的很多常用设备中都会利用伸缩节的这一特性，来进行一些变形量上的调节。在户外GIS设备中使用伸缩节时，可以通过伸缩节的变形特性来在一定的范围内减缓因变形量过大引起的应力过大所导致的管道破裂等危险的发生。但是近年来仍有户外GIS设备因环境温度变化引发的事故的频繁发生，究其原因主要是因为伸缩节虽然可以降低上述危险发生的概率，但是前提是必须定期的检测并观察伸缩节的变形量，因此，只有使伸缩节的变形量控制在一定的范围内才能保证设备的使用安全。

二、现有检测手段分析。

现有的检测装置标尺在使用的过程中通常在不拆卸整体装置的情况下就可以较为容易的随意改动其左右位置，这样就会导致实际变形量与显示变形量不符、导致测量数值不准确，无法准确的监测变形量数值变化、无法起到危险预警的作用。另外，目前通常采用伸缩节变形量检测装置来对伸缩节变形量进行监测，但是现有的设备在安装时必须在与伸缩节固连的两侧的法兰盘上进行钻孔然后将伸缩节通过螺栓固定，这种结构的检测装置安装时工序复杂、费时费力；因气体绝缘金属封闭输电线路的管道中通常会装有危险气体，在进行钻孔施工的过程中容易出现误差将管道钻穿、导致危险气体泄露，产生安全隐患，显然现有的检测装置无法更有效地满足人们的需求。

三、伸缩节变形量计算

GIS设备伸缩节波纹管伸缩量的变化计算应综合考虑环境温差、安装温度、日温度变化情况，以及壳体温升、母线长度等参数。下面以某变电站（室外GIS）为例进行说明。

①电站GIS运行相关参数：温度范围为-25～30℃；安装温度为-5～20℃；最大日温差为25K；日照温升为15K；通流温升为20K；母线筒体线膨胀系数a1为23. 9×10-6（铝筒体）。

②温度变化范围计算。

a、年温度变化量。

1）当环境温度为+40°C时，在工况（一）条件下的温度变化量：

母线壳体的温度变化量ΔΤ1=（+40）-（+5）+（+30）+（+5）=70K

热伸缩拉杆的温度变化量ΔΤ2=（+40）-（+5）+（+0）+（+5）=40K

2）当环境温度为-15°C时，在工况（一）条件下的温度变化量：

母线壳体的温度变化量ΔΤ3=（-15）-（+30）+（+0）+（0）=-45K

热伸缩拉杆的温度变化量ΔΤ4=（-15）-（+30）+（+0）+（+0）=-45K

b、日温度变化量计算

在计算日温度变化量时不需要考虑年平均环境温度和安装温度，变化量如下：

母线壳体的温度变化量ΔΤ5=（+20）+（+5）+（30）=55K

热伸缩拉杆的温度变化量ΔΤ6=（+20）+（+5）+（+0）=25K

c、波纹管轴向变形量的计算

在GIS变电站中地基一般采用钢筋混凝土基础，热伸缩拉杆与地基具有几乎相等的线膨胀系数，一次可认为它们两个属于同步等量热伸缩。此外，由于波纹管较短（485mm），为简化计算，可忽略波纹管自身热伸缩产生的变形。因此，可求出因热伸缩而导致的波纹管的年变形量X和日变形量Y。

1）年变形量的计算

在工况（一）条件下的年变形量：X=L1Xα1XΔΤ2- L2Xα2XΔΤ1=-5.24mm。

在工况（一）条件下的年变形量：X=L1Xα1XΔΤ4- L2Xα2XΔΤ3=2.97mm。

按照以上的参数条件，安装完毕后，因热伸缩拉杆和壳体的综合热伸缩作用，波纹管将在压缩5.24mm与拉伸2.97mm之间的可能范围内变动。

2）日变形量的计算

L1Xα1XΔΤ6- L2Xα2XΔΤ5=-4.5mm。

当日温差为0-20K时，波纹管将在0-4.5mm之间被压缩。

综上所述，伸缩节的年变形量在压缩5.24mm与拉伸2.97mm之间的可能范围内变动；当日温差为0-20K时，波纹管将在0-4.5mm之间被压缩。

以此为参考，确定单位长度内伸缩节的数量，在GIS设备伸缩节运维监测中判断其尺寸变化是否满足运行要求，从而为设备的状态检修提供可靠的运行信息。

四、新型检测装置介绍：

4.1 结构图

图中，1、左支撑板；2、右支撐板；3、竖板；4、条形通孔；5、角钢板；6、螺纹孔；7、连接螺栓；8、连接螺母；9、调节螺孔；10、调节螺栓；11、固定槽；12、滑动槽；13、插装孔；14、盲孔；15、条形紧固孔；16、标尺；17、插装块；18、调节孔；19、调节弹簧；20、插装杆；21、紧固螺孔；22、紧固螺栓；23、紧固螺母；24、条形凹腔；

伸缩节变形量检测装置，包括一左支撑板和设置在左支撑板右侧的右支撑板，在左支撑板与右支撑板的外端底部分别固连一竖板，支撑板跟角钢板（件5）组成一对夹持机构。通过调整连接螺栓（件7）的位置来对件5进行调整、固定。调节螺栓（件10）用于辅助加紧法兰盘。安装时，先将两侧夹持板卡在伸缩节两侧法兰上，然后调整两侧连接螺栓（件7）并拧紧，调节件10进一步固定两侧夹持机构。以上步骤调整完成后，调整标尺（件16）使其“0”刻度对齐右支撑板（件2）的左端面，对齐后拧紧紧固螺栓（件22），安装完毕。

4.2 结构特点

结构简单，设计合理，操作简单，安装后各紧固螺母均处于卡接状态，在不拆卸这个检测装置的前提下无法将其与对应位置上的螺栓进行拆卸，固定更加牢固，另外，标尺安装后各插装杆的两端部分别插装在调节孔与盲孔内，可对标尺进行固定限位，在标尺外侧无法将其进行调节移动，可有效防止安装后因人为更改标尺位置所造成的测量误差，安装方便，省时省力，安装过程中不会对伸缩节管道及内部危险气体造成损伤，使用安全性高，更有效地满足人们的需求。

参考文献

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