劉元建+華敏+李國棟

[摘 要]GIS測量裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，方便現(xiàn)場安裝改造，且一經(jīng)安裝調(diào)試，便可跟蹤和記錄GIS伸縮節(jié)的實時變形量數(shù)據(jù)，操作簡單便捷，精度高，可實現(xiàn)GIS設(shè)備伸縮節(jié)變形量的實時監(jiān)視和測量，既適用于新安裝GIS設(shè)備，也適用于運行中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)備故障問題。

[關(guān)鍵詞]新型伸縮節(jié)；變形量；檢測裝置

中圖分類號：TM406 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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)備中都會利用伸縮節(jié)的這一特性，來進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，可以通過伸縮節(jié)的變形特性來在一定的范圍內(nèi)減緩因變形量過大引起的應(yīng)力過大所導(dǎo)致的管道破裂等危險的發(fā)生。但是近年來仍有戶外GIS設(shè)備因環(huán)境溫度變化引發(fā)的事故的頻繁發(fā)生，究其原因主要是因為伸縮節(jié)雖然可以降低上述危險發(fā)生的概率，但是前提是必須定期的檢測并觀察伸縮節(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)有檢測手段分析。

現(xiàn)有的檢測裝置標(biāo)尺在使用的過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其左右位置，這樣就會導(dǎo)致實際變形量與顯示變形量不符、導(dǎo)致測量數(shù)值不準(zhǔn)確，無法準(zhǔn)確的監(jiān)測變形量數(shù)值變化、無法起到危險預(yù)警的作用。另外，目前通常采用伸縮節(jié)變形量檢測裝置來對伸縮節(jié)變形量進行監(jiān)測，但是現(xiàn)有的設(shè)備在安裝時必須在與伸縮節(jié)固連的兩側(cè)的法蘭盤上進行鉆孔然后將伸縮節(jié)通過螺栓固定，這種結(jié)構(gòu)的檢測裝置安裝時工序復(fù)雜、費時費力；因氣體絕緣金屬封閉輸電線路的管道中通常會裝有危險氣體，在進行鉆孔施工的過程中容易出現(xiàn)誤差將管道鉆穿、導(dǎo)致危險氣體泄露，產(chǎn)生安全隱患，顯然現(xiàn)有的檢測裝置無法更有效地滿足人們的需求。

三、伸縮節(jié)變形量計算

GIS設(shè)備伸縮節(jié)波紋管伸縮量的變化計算應(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、母線長度等參數(shù)。下面以某變電站（室外GIS）為例進行說明。

①電站GIS運行相關(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溫度變化范圍計算。

a、年溫度變化量。

1）當(dāng)環(huán)境溫度為+40°C時，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，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、日溫度變化量計算

在計算日溫度變化量時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)為它們兩個屬于同步等量熱伸縮。此外，由于波紋管較短（485mm），為簡化計算，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。

2）日變形量的計算

L1Xα1XΔΤ6- L2Xα2XΔΤ5=-4.5mm。

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

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

四、新型檢測裝置介紹：

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）組成一對夾持機構(gòu)。通過調(diào)整連接螺栓（件7）的位置來對件5進行調(diào)整、固定。調(diào)節(jié)螺栓（件10）用于輔助加緊法蘭盤。安裝時，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進一步固定兩側(cè)夾持機構(gòu)。以上步驟調(diào)整完成后，調(diào)整標(biāo)尺（件16）使其“0”刻度對齊右支撐板（件2）的左端面，對齊后擰緊緊固螺栓（件22），安裝完畢。

4.2 結(jié)構(gòu)特點

結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，操作簡單，安裝后各緊固螺母均處于卡接狀態(tài)，在不拆卸這個檢測裝置的前提下無法將其與對應(yīng)位置上的螺栓進行拆卸，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)，可對標(biāo)尺進行固定限位，在標(biāo)尺外側(cè)無法將其進行調(diào)節(jié)移動，可有效防止安裝后因人為更改標(biāo)尺位置所造成的測量誤差，安裝方便，省時省力，安裝過程中不會對伸縮節(jié)管道及內(nèi)部危險氣體造成損傷，使用安全性高，更有效地滿足人們的需求。

參考文獻

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