GIS主母線法蘭裂紋分析

王亮

(新東北電氣集團(tuán)高壓開(kāi)關(guān)有限公司，遼寧沈陽(yáng)110025)

1.引言

程家變電站252kV GIS現(xiàn)場(chǎng)4號(hào)母線法蘭出現(xiàn)裂紋，SF6氣體發(fā)生泄漏。發(fā)現(xiàn)北臺(tái)一線間隔4號(hào)母線與300mm長(zhǎng)伸縮節(jié)對(duì)接的法蘭根部出現(xiàn)長(zhǎng)約110mm裂紋。

2.工程描述

程家變電站252kV GIS工程為雙母雙分段結(jié)構(gòu)布置，該工程本期設(shè)備為雙母線118m，其中1M、2M長(zhǎng)度58m，3M、4M長(zhǎng)度59m，共有9個(gè)斷路器間隔，14個(gè)非斷路器間隔。發(fā)生法蘭裂紋的4號(hào)母線總長(zhǎng)約59m。為了消除熱脹冷縮對(duì)母線造成的不利影響，該母線配置7組伸縮節(jié)，其中3組溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)、4組安裝調(diào)整伸縮節(jié)。GIS現(xiàn)場(chǎng)4號(hào)母線與300mm長(zhǎng)伸縮節(jié)對(duì)接的法蘭根部出現(xiàn)長(zhǎng)約110mm裂紋，SF6氣體發(fā)生泄漏。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)支撐進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)部分滑動(dòng)支撐產(chǎn)生了不同程度的滑動(dòng)位移。

3.溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)的工作原理

溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)長(zhǎng)度可變，母線的熱脹冷縮變形量通過(guò)伸縮節(jié)的變形吸收。母線整體安裝完畢后，充入SF6氣體，松開(kāi)鎖緊螺母，這時(shí)溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)碟簧筒內(nèi)的碟簧被釋放，預(yù)先設(shè)置的預(yù)壓力與SF6氣體形成的端蓋力互相平衡，使母線處于一種相對(duì)比較自由的狀態(tài)。溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)屬于彈性元件，具有一定的柔性，當(dāng)溫度變化使母線發(fā)生熱脹冷縮時(shí)，母線長(zhǎng)度變化量就可以由溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)吸收。本工程使用的溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)有效伸縮量為±20mm。由于溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)屬于彈性元件，就像彈簧一樣，當(dāng)長(zhǎng)度變化時(shí)要產(chǎn)生一定的位移力，這個(gè)位移力的大小由伸縮節(jié)的剛度決定。其安裝前后狀態(tài)詳見(jiàn)下圖：

(1)處于鎖緊狀態(tài)的溫度補(bǔ)償型伸縮節(jié)

(2)處于正常工作狀態(tài)的溫度補(bǔ)償型伸縮節(jié)

1.法蘭 2.彈簧調(diào)節(jié)器 3.螺母 4.螺桿 5.螺母6.墊圈 7.螺母

關(guān)于伸縮節(jié)的補(bǔ)償（設(shè)定安裝溫度為20℃時(shí)）：

在環(huán)境溫度為40℃時(shí)（根據(jù)技術(shù)協(xié)議），4號(hào)母線由于溫度升高而產(chǎn)生的位移量△L=△L(罐)-△L(基礎(chǔ))=56.404-13.806=42.598mm；

在環(huán)境溫度為-35℃時(shí)（根據(jù)技術(shù)協(xié)議），4號(hào)母線由于溫度降低而產(chǎn)生的位移量△L=△L(罐)-△L(基礎(chǔ))=77.5555-37.9665=39.589mm。

4號(hào)母線所設(shè)3組溫度補(bǔ)償伸縮節(jié)（每組補(bǔ)償量±20mm）補(bǔ)償量總計(jì)為±60mm，伸縮節(jié)的設(shè)計(jì)補(bǔ)償量滿(mǎn)足4號(hào)母線由溫度變化而產(chǎn)生的最大位移量42.598mm，且具有一定裕度。（參考日立位移計(jì)算法）

4.固定和滑動(dòng)支撐點(diǎn)設(shè)置

4號(hào)母線共設(shè)置38組支撐點(diǎn)，其中固定支撐點(diǎn)8組，可滑動(dòng)支撐點(diǎn)30組。固定支撐結(jié)構(gòu)為M30螺桿上下配平墊、彈墊、螺母鎖緊，滑動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)為罐體支撐處上下加墊聚四氟墊片后配平墊和雙螺母?jìng)渚o。

5.產(chǎn)生裂紋原因分析

5.1 將出現(xiàn)裂紋的法蘭返廠并進(jìn)行鑄造檢測(cè)（除裂紋處），其Fe含量略高，但檢測(cè)性能等結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。由于裂紋處是否存在鑄造缺陷無(wú)法檢測(cè)，因此不能排除鑄造法蘭的內(nèi)部缺陷是導(dǎo)致造

5.2 在裝配過(guò)程中，安裝調(diào)整伸縮節(jié)應(yīng)松開(kāi)螺母，以利調(diào)節(jié)尺寸，安裝完畢后即鎖緊。若本間隔雙母線現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)接時(shí)，安裝調(diào)整伸縮節(jié)未完全對(duì)法蘭間隙進(jìn)行調(diào)整，即安裝時(shí)法蘭間就存在應(yīng)力（應(yīng)力值無(wú)法準(zhǔn)確估算）。在溫度變化時(shí)，此應(yīng)力可能造成法蘭根部出現(xiàn)裂紋。

6.解決措施：

6.1 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裂紋主母線罐體進(jìn)行整體更換

6.2 母線法蘭由原鑄造工藝改為鍛造工藝，加強(qiáng)零部件性能。

6.3 嚴(yán)格外協(xié)零部件進(jìn)廠檢驗(yàn)。

6.4 提高現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，完善安裝工藝守則，對(duì)于安裝調(diào)整伸縮節(jié)的使用做進(jìn)一步規(guī)范，盡可能消除人為因素造成的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備問(wèn)題；

［1］GB7674-2008《額定電壓72.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備》