新型可調(diào)式量尺的設(shè)計和應(yīng)用

嚴(yán)曉波, 萬 佳

(上海大華電器設(shè)備有限公司, 上海 201812)

0 引 言

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)安裝后由于周圍環(huán)境溫度的變化,特別是早晚溫差變化,以及通電后發(fā)熱部件產(chǎn)生的溫升等原因,使金屬殼體變化而產(chǎn)生熱伸縮,甚至于當(dāng)受到地基沉降或地震等原因也會使金屬殼體產(chǎn)生徑向位移。增設(shè)波紋管后能有效杜絕殼體自身受溫度等影響而產(chǎn)生的變形,使伸縮產(chǎn)生的變形量在波紋管上體現(xiàn)。GIS工程應(yīng)用中一般采用熱伸縮波紋管配合滑動支撐吸收GIS設(shè)備運行時產(chǎn)生的變形,這類波紋管結(jié)構(gòu)簡單且經(jīng)濟性好。熱伸縮波紋管一般在左側(cè)用法蘭進(jìn)行連接固定,在右側(cè)法蘭處根據(jù)伸縮變化量來松開一定尺寸的長度[1-2]。

波紋管伸縮量需綜合考慮電站內(nèi)外的環(huán)境溫度的變化、安裝時的年溫度變化以及日溫度變化、特別是早晚溫差的變化、GIS設(shè)備通電產(chǎn)生熱伸縮的自身金屬殼體溫升的變化以及母線長度等參數(shù),同時還需要考慮鋼筋混凝土基礎(chǔ)的變化量。熱伸縮波紋管在GIS設(shè)備中的長度一般都小于485 mm,因此可以通過計算可知波紋管的年伸縮變形量為±10 mm。

通過測量波紋管的伸縮變形量的大小可以有效判斷出當(dāng)環(huán)境溫度變化時GIS設(shè)備的實際變化情況,從而能有針對性的應(yīng)對措施,如當(dāng)溫度過高或過低時可調(diào)節(jié)電站內(nèi)空調(diào)的溫度來中和溫度的變化情況,從而能有效防止因溫度而造成GIS設(shè)備的損壞,進(jìn)而造成電網(wǎng)系統(tǒng)運行的不平穩(wěn)。GIS設(shè)備適用于各電壓等級≥12 kV的電站內(nèi),而本文主要從12 kV電站內(nèi)的GIS設(shè)備進(jìn)行描述。

不同廠家設(shè)計的熱伸縮波紋管的尺寸如表1所示,其中a為左法蘭寬度尺寸,b為波紋管長度尺寸,c為右法蘭寬度尺寸。

根據(jù)表1,各個廠家除右法蘭寬度尺寸相近外,左法蘭寬度和波紋管長度都是不一樣的,且差別也是相當(dāng)大的,這給現(xiàn)場測量帶來難度。

表1 不同廠家設(shè)計的熱伸縮波紋管的尺寸

1 現(xiàn)有技術(shù)方案分析

針對波紋管測量存在的問題,國內(nèi)多個廠家也做了一定程度的改進(jìn),現(xiàn)有產(chǎn)品主要分為卷尺測量和簡易測量裝置兩種類型。

1.1 卷尺測量

卷尺測量是最直接的一種測量方式,即用卷尺直接測量波紋管的變化量。這種測量方式雖然可以滿足對不同類型尺寸的波紋管進(jìn)行測量來知道波紋管的實際變形量,但是局限于在每次想要了解波紋管變形量時都必須使用卷尺才能完成測量,同時也只能測量某一時刻的測量數(shù)據(jù)。

1.2 簡易測量裝置

簡易測量裝置一共分兩種,一種是不帶刻度尺功能的測量裝置,另一種是帶刻度尺功能的測量裝置。簡易測量裝置安裝簡單,分為兩個部分,即由固定部件和滑動部件組成,固定部件是固定于一端,而滑動部件則固定于另一端,兩者一般通過連接片或連接桿進(jìn)行重疊連接,連接方式一般采用活動螺栓進(jìn)行固定。當(dāng)波紋管伸縮變形時,滑動部件跟隨著一起動作,這種裝置能實時測量出波紋管不同時刻的變形量。但簡易測量裝置只能測量某一種波紋管的變形量,當(dāng)需要測量其他種類尺寸時,需重新制作固定部件及滑動部件,同時活動螺栓也不可靠,容易發(fā)生卡滯,造成簡易測量裝置的損壞。

2 系統(tǒng)設(shè)計

針對現(xiàn)有測量裝置上存在的不足,結(jié)合現(xiàn)場實際情況及現(xiàn)有先進(jìn)的技術(shù)水平,系統(tǒng)設(shè)計了一種新型可調(diào)式量尺,同時測量不同廠家的波紋管伸縮變形量,同時安裝方式簡便、穩(wěn)定、可靠。該量尺具有快速性、穩(wěn)定性、通用性、高可靠性、高安全性等優(yōu)點,目前已經(jīng)在配電站內(nèi)小范圍使用。

2.1 系統(tǒng)組成

新型可調(diào)式量尺由左側(cè)固定塊組件與右側(cè)固定塊組件兩部分組成。左、右側(cè)固定塊組件結(jié)構(gòu)分別如圖1、圖2所示。左、右側(cè)固定塊組件均由固定板、安裝架、頂針螺柱以及刻度尺組成。安裝架固定于固定板上,用頂針螺柱將安裝架固定于左、右側(cè)法蘭上,固定板上方裝設(shè)刻度尺,當(dāng)刻度尺裝設(shè)完畢后,兩把刻度尺對零后即新型可調(diào)式量尺安裝完成。

圖1 左側(cè)固定塊組件結(jié)構(gòu)圖

圖2 右側(cè)固定塊組件結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能

(1)新型可調(diào)式量尺上的固定板上的螺紋孔采用模塊化設(shè)計,孔距10 mm,可方便左、右側(cè)固定塊能快速地安裝法蘭實際寬度。固定板采用厚度為10 mm,寬度為22 mm,長度150 mm的優(yōu)質(zhì)鋼材,強度能滿足安裝或設(shè)備震動形成的變形。

(2)量尺的安裝架采用沉孔并用平頭螺栓與固定板進(jìn)行固定,安裝架之間的尺寸可根據(jù)實際左、右側(cè)法蘭的寬度進(jìn)行調(diào)整,同時安裝架內(nèi)邊采用倒圓角工藝,不僅提升安裝架自身的強度,同時能使得安裝架能貼合法蘭進(jìn)行安裝。

(3)量尺安裝架與法蘭采用頂針固定方式,即先將略大于法蘭寬度的量尺放入法蘭,法蘭外側(cè)端的螺紋孔用頂針螺柱擰緊,當(dāng)與法蘭連接緊固后再用雙螺母進(jìn)行固定,保證量尺不受設(shè)備震動引起頂針脫落。

(4)量尺上的刻度尺安裝于固定板上,左側(cè)固定塊組件的刻度尺位于上端,右側(cè)固定塊組件的刻度尺位于下端,當(dāng)安裝完畢后,兩個刻度尺之間留有一定的間隙,可避免由于刻度尺之間摩擦而引起的量尺損壞?？潭瘸呱涎涂椎淖饔檬钱?dāng)安裝完畢后對零有誤差時,可通過調(diào)節(jié)腰型孔來消除偏差。

3 工程應(yīng)用

該可調(diào)式量尺在多個變電站GIS設(shè)備中進(jìn)行了現(xiàn)場安裝、測試。測試結(jié)果如下:

(1)能根據(jù)現(xiàn)場法蘭的寬度調(diào)節(jié)安裝架之間的距離,并通過頂針螺栓快速進(jìn)行固定,固定后量尺未出現(xiàn)晃動、變形等情況,解決了因不同尺寸的法蘭和波紋管而導(dǎo)致定制量尺的問題。

(2)通過調(diào)節(jié)刻度尺上的安裝螺絲,方便兩個刻度尺的對零,解決了當(dāng)出現(xiàn)安裝誤差時無法進(jìn)行微調(diào)的問題。

(3)可在左、右法蘭的安裝螺絲錯位的情況下進(jìn)行安裝,固定塊的寬度滿足錯位螺絲最小的安裝間隙,解決了錯位螺絲不能安裝量尺的問題。

(4)在特殊情況下(波紋管長度大于300 mm),通過將右側(cè)固定塊組件改為左側(cè)固定塊組件,刻度尺仍采用原右側(cè)固定塊組件即可,解決了當(dāng)波紋管長度過長而無法使用刻度尺的問題。

而針對于12 kV以上電壓等級的電站,由于波紋管的尺寸差異較大,因此后續(xù)要進(jìn)行更加深入的研究探討。

4 結(jié) 語

本文對GIS設(shè)備中波紋管存在的問題以及現(xiàn)有測量裝置的優(yōu)缺點進(jìn)行分析,并根據(jù)現(xiàn)場實際需求設(shè)計了新型可調(diào)式量尺。近年來隨著GIS設(shè)備用量的迅猛增長,新建的GIS電站也隨之增加,波紋管熱伸縮問題比較突出,如果熱伸縮不能可靠測量,可能會造成設(shè)備損壞、漏氣甚至放電擊穿,影響設(shè)備運行,造成嚴(yán)重的后果。因此在電站設(shè)計時就需要配置新型可調(diào)式量尺,才能使產(chǎn)品運行更加安全、穩(wěn)定可靠、靈活方便。

該量尺的應(yīng)用有效提高了波紋管測量的精度且無需停電安裝,對提高供電可靠性和用戶滿意度具有一定的促進(jìn)作用。