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1、浅谈GIS设备波纹管应用工业技术2012NO.02ScienceendTechnologyInnova面百a浅谈GIS设备波纹管应用刘旭薛红涛卢鹏张锐(河南平高电气股份有限公司技术中心河南平顶山467O01)摘要:GIS设备因其占地面积小.配置灵活.受外部环境影响小等优点,倍受电力用户青昧,目前已成为电网的关犍设备.本文通过对GIS设备用波纹管的介绍,分析了波纹管在GIS应用中的种类,作用.配置原则等,可为GIS电站设计提供设计参考和建议.关键词:GIS设备波纹管伸缩量计算支撑中图分类号:TM56文献标识码:A文章编号:1674098X(2012)01(b)-0071-01气体绝缘金属封闭开关
2、设备(以下简称GIS)作为一种集联络,控制,测量和保护为一体的高度集成化开关电器,具有占地面积小,配置灵活,受外部环境影响小等优点,倍受电力用户青睐.近年来,国家电网公司系统GIS装用量增长迅猛,截至2Ol0年底,系统72.5kV及以上GIS(含HGIS)装用量所占比例已由2005年的9.7%增至2O10年的21.9%,且大部分设备运行于枢纽变电站和城区变电站,对电网的安全运行极其重要.GIS安装后由于环境温度的变化,通电时产生的温升,阳光的照射,风,早晚的辐射冷却等原因,使壳体本身的温度发生变化而产生热伸缩,同时地基沉降,地震等也会产生径向位移.限制该热伸缩会产生很大的载荷,而且需要有能够耐
3、受与纵向弹性系数成比例的极大载荷的支撑,很不经济,因而,工程应用中考虑采用能够吸收这些热伸缩的结构就最为经济,GIS工程应用上较多的采用波纹管配合滑动支撑吸收产品运行时产生的变形.本文通过对GIS设备使用的波纹管的介绍,对波纹管在GISI程中的应用进行初步探讨.1GIS设备波纹管常用种类GIS配置波纹管的位置和数量应充分考虑安装地点的气候特点,基础沉降,允许位移量和位移方向等因素,目前GIS设备中采用的波纹管根据工作原理主要有以下4种:1.1热伸缩波纹管因GIS设备母线较长,间隔数量多的GIS设备母线长度可达几百米,一般需要设置热伸缩波纹管用于吸收母线热胀冷缩产生的变形量.热伸缩波纹管一侧法兰
4、两边螺母紧固,另一侧法兰两边螺母根据热伸缩需要长度松开一定尺寸.此种波纹管一般可吸收较大位移的热伸缩以及地震,基础沉降等产生的径向位移,对支撑强度要求高一般用在低位母线.1.2可拆卸波纹管GIS因占地面积小布置紧凑,相应的检修空间变小,设计时就需要考虑设备如何检修拆除退出,因此在间隔中间及断路器,隔离开关等主设备附近就需要设置一定数量的可拆卸波纹管.此种波纹管拆卸时先压缩波纹管,然后拆除内部母线导体即可退出设备,可拆卸波纹管使得GIS设备布置方式更加方便灵活.1.3长拉杆波纹管对于一些母线较短但又需要吸收热伸缩的位置一般采用长拉杆波纹管,波纹管配合拉杆既可吸收热伸缩又不产生气压力,气压力通过长
5、拉杆进行吸收,对母线两侧支撑强度要求较低,相比力平衡波纹管更加经济.1.4力平衡波纹管高位母线因中心较高,采用普通波纹管吸收热伸缩时,气压力对支撑产生的弯矩太大,对支撑强度要求较高,此时一般设置力平衡波纹管.波纹管工作时管道内的气体压力载荷自身平衡,不对支撑和基础产生作用力.根据工程需要波纹管还设计有其他类型,但工作原理与以上四种基本相同.2波纹管伸缩量计算计算波纹管伸缩量时需综合考虑环境温度变化量,安装时的环境温度,日温度变化,由于阳光照射而产生热伸缩的壳体温升,由于通电流而产生热伸缩的壳体温升,母线长度参数等参数,以下以某电站参数为例进行说明.2.1电站设计条件电站温度范围:-25一5O;
6、安装温度:一520最大日温差:25K1日照温升:l5K;通流温升:22K;母线简体线膨胀系数a.:23.9l0_6(铝筒体).作者简介:刘旭(1982一),男,学士,从事GIS工程设计工作.2.2温度变化范围计算根据电站设计条件可分别计算出年温度变化量为:=(+5O)一(一5)+(+l5)+(+22)=92K=(一25)一(+2O)=一45K日温度变化量为:25+15+25=65K2.3波纹管伸缩量计算假设母线长度L=30m,年伸缩量为:S1=L(a)(一)=98.2ramEl伸缩量为:S2L日l(+65)=46.6ram通过以上计算可知30m长度的母线年伸缩量为98.2ram,日伸缩量为46
7、.6ram,进行电站设计时可根据伸缩量计算结果配置相应的波纹管规格和个数.4支撑设置波纹管配置的同时需和设备支撑的配置同时考虑,根据波纹管吸收热伸缩的范围一定距离内设置固定支撑,两固定支撑中间则设置滑动支撑,波纹管才能起到吸收热伸缩的作用,对于非力平衡波纹管还需要考虑气压力载荷对固定支撑的影响.5结语近年来随着GIS设备用量的迅猛增长,新建的GIS电站不乏几十个间隔的大电站,母线长度较长热伸缩问题比较突出,热伸缩考虑不周可能造成设备损坏,漏气甚至放电击穿,影响设备运行,造成严重的后果.因此在进行电站设计时就需要综合考虑各种波纹管的灵活配置,才能使产品运行更加安全,稳定可靠,灵活方便.参考文献1】关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施.国家电网公司.2011年.科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald7l
