新型可調(diào)式量尺的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

嚴(yán)曉波, 萬(wàn) 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(kāi)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(huì)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(dòng)支撐吸收GIS設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的變形,這類波紋管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)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(lái)松開(kāi)一定尺寸的長(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)度等參數(shù),同時(shí)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(zhǎng)度一般都小于485 mm,因此可以通過(guò)計(jì)算可知波紋管的年伸縮變形量為±10 mm。

通過(guò)測(cè)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(shí)GIS設(shè)備的實(shí)際變化情況,從而能有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施,如當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)可調(diào)節(jié)電站內(nèi)空調(diào)的溫度來(lái)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(yùn)行的不平穩(wěn)。GIS設(shè)備適用于各電壓等級(jí)≥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(jì)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(zhǎng)度尺寸,c為右法蘭寬度尺寸。

根據(jù)表1,各個(gè)廠家除右法蘭寬度尺寸相近外,左法蘭寬度和波紋管長(zhǎng)度都是不一樣的,且差別也是相當(dāng)大的,這給現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量帶來(lái)難度。

表1 不同廠家設(shè)計(jì)的熱伸縮波紋管的尺寸

1 現(xiàn)有技術(shù)方案分析

針對(duì)波紋管測(cè)量存在的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)多個(gè)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(cè)量和簡(jiǎn)易測(cè)量裝置兩種類型。

1.1 卷尺測(cè)量

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

1.2 簡(jiǎn)易測(cè)量裝置

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

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)有測(cè)量裝置上存在的不足,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及現(xiàn)有先進(jìn)的技術(shù)水平,系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種新型可調(diào)式量尺,同時(shí)測(cè)量不同廠家的波紋管伸縮變形量,同時(shí)安裝方式簡(jiǎn)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(diǎn),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(duì)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(jì),孔距10 mm,可方便左、右側(cè)固定塊能快速地安裝法蘭實(shí)際寬度。固定板采用厚度為10 mm,寬度為22 mm,長(zhǎng)度150 mm的優(yōu)質(zhì)鋼材,強(qiáng)度能滿足安裝或設(shè)備震動(dòng)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(shí)際左、右側(cè)法蘭的寬度進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)安裝架內(nèi)邊采用倒圓角工藝,不僅提升安裝架自身的強(qiáng)度,同時(shí)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(dòng)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(gè)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。刻度尺上腰型孔的作用是當(dāng)安裝完畢后對(duì)零有誤差時(shí),可通過(guò)調(diào)節(jié)腰型孔來(lái)消除偏差。

3 工程應(yīng)用

該可調(diào)式量尺在多個(gè)變電站GIS設(shè)備中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)安裝、測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如下:

(1)能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)法蘭的寬度調(diào)節(jié)安裝架之間的距離,并通過(guò)頂針螺栓快速進(jìn)行固定,固定后量尺未出現(xiàn)晃動(dòng)、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(wèn)題。

(2)通過(guò)調(diào)節(jié)刻度尺上的安裝螺絲,方便兩個(gè)刻度尺的對(duì)零,解決了當(dāng)出現(xiàn)安裝誤差時(shí)無(wú)法進(jìn)行微調(diào)的問(wèn)題。

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

(4)在特殊情況下(波紋管長(zhǎng)度大于300 mm),通過(guò)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(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)而無(wú)法使用刻度尺的問(wèn)題。

而針對(duì)于12 kV以上電壓等級(jí)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(yǔ)

本文對(duì)GIS設(shè)備中波紋管存在的問(wèn)題以及現(xiàn)有測(cè)量裝置的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求設(shè)計(jì)了新型可調(diào)式量尺。近年來(lái)隨著GIS設(shè)備用量的迅猛增長(zhǎng),新建的GIS電站也隨之增加,波紋管熱伸縮問(wèn)題比較突出,如果熱伸縮不能可靠測(cè)量,可能會(huì)造成設(shè)備損壞、漏氣甚至放電擊穿,影響設(shè)備運(yùn)行,造成嚴(yán)重的后果。因此在電站設(shè)計(jì)時(shí)就需要配置新型可調(diào)式量尺,才能使產(chǎn)品運(yùn)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(cè)量的精度且無(wú)需停電安裝,對(duì)提高供電可靠性和用戶滿意度具有一定的促進(jìn)作用。