赵荣飞
山东中实易通集团有限公司 山东济南 250000
摘要：近年来,高压组合电器以其优越的技术性能在超高压、特高压电网中得到了广泛的应用,受电压等级及工程建设规模影响,高压组合电器母线筒单相的长度达到了二百多米,为了便于长母线筒安装调整、补偿基础间的相对位移、补偿热胀冷缩的伸缩量等引起的位移,高压组合电器选用金属波纹管补偿器作为相邻两个设备外壳间的连接部件。但是由于缺乏设备运行经验,导致金属波纹管补偿器在设计、安装、检修以及运行中出现问题,造成高压组合电器母线筒频繁发生缺陷,给电网安全运行带来了极大风险。笔者通过分析金属波纹管补偿器的分类及设计原则,结合几起高压组合电器母线筒缺陷,总结金属波纹管补偿器设计、安装、检修及运行中的注意事项,有效提升设备安全运行水平。
关键词：金属波纹管补偿器；高压组合电器；应用；故障；措施
1金属波纹管补偿器分类
高压组合电器用金属波纹管补偿器主要分为波纹管安装补偿器和波纹管温度补偿器,其中波纹管安装补偿器主要用于安装调整、补偿基础间的相对位移;波纹管温度补偿器主要用于补偿热胀冷缩的伸缩量引起的位移。以下简称为安装补偿器和温度补偿器。补偿器的种类及结构形式见表1。
母线筒中充入一定压力的SF6气体,对母线筒及补偿器产生压力推力,以下将压力推力简称盲板力。安装补偿器盲板力不能自平衡,其盲板力以外力的形式作用到补偿器两边的固定支座或设备上;温度补偿器压力推力能自平衡,其盲板力以内力的形式由补偿器的附加装置(如拉杆、拉板、铰链板)及管壁来平衡,即内力平衡。其盲板力不作用到管架上。温度补偿器按照压力平衡装置可以分为压力平衡型补偿器和带碟簧组件的补偿器,压力平衡型补偿器结构由自身所受同一内力进行平衡,属于完全平衡型,带碟簧组件的补偿器由于碟簧组件压力随内压变化不能完全平衡,属于不完全平衡型。碟簧组件轴向刚度按照《高压组合电器用金属波纹管补偿器》标准规定要求,波纹管实际总平均刚度(在总补偿量内)对公称刚度的允许偏差为-50%~10%。
2选用原则
2.1用于装配调整
用于装配调整,吸收SF6高压组合电器在制造上的尺寸误差和安装误差,其指标主要由SF6高压组合电器制造商决定。
用于装配调整的波纹补偿器常用的加工方式有2种,一种采用焊接式,另一种采用翻边式。焊接式用于全不锈钢结构的波纹管,装在户外环境下运行的SF6高压组合电器产品中;翻边式用于防锈铝板法兰结构的波纹管,装在户内环境下运行的SF6高压组合电器产品中。这2种波纹管在SF6高压组合电器产品各项现场试验完成后,根据现场使用要求,将限制波纹管缩短、伸长的内、外侧螺母松开,松开距离要保证波纹管的补偿位移要求。
2.2用于吸收基础间的相对位移
基础间的相对位移指相互独立的基础间的相对位移,如基础的不均匀下沉。如果基础十分稳固,就能减轻波纹补偿器的负担,因此,这是由综合经济指标所决定的,其指标应由SF6高压组合电器制造商和用户协商解决。
在实际应用中,装在分箱SF6高压组合电器共箱母线中的波纹管和装在管道母线中的波纹管不单起吸收热胀冷缩的作用,而且起吸收地基沉降的作用,为此一般要求波纹管径向补偿量为±5mm,工程设计中,根据设计院提供的沉降量来确定波纹管的数量和位置。
2.3用于吸收热胀冷缩造成的位移
由于安装环境不同(户内,户外),以及运行中导体发热和连接设备(如变压器)电动力的影响,SF6高压组合电器壳体本身和壳体与壳体之间均会发生大小不同的热胀冷缩,热胀冷缩不吸收掉,就会造成SF6高压组合电器其他壳体的变形、支撑件的变形,甚至焊缝被撕裂漏气而酿成大事故,在SF6高压组合电器设备中装上带弹簧结构的波纹管就能起到双向调节的作用,吸收热胀冷缩,早期弹簧结构的波纹管装的是压缩弹簧,后经过改进采用碟簧结构,性能及外观均有较大的改进。
2.4用于吸收地震时的过渡位移
主要用于与变压器等连接部分及波纹补偿器安装位置极高的情况,其允许位移量应根据连接部件的地震应答分析确定。
3金属波纹管补偿器在设计、检修及运行中应注意的事项
3.1在设计母线筒连接时补偿器选用注意事项
1)设计阶段要确保母线筒的安全可靠性,首先要求母线筒力学计算要准确,对于补偿器的选型要准确,做到应力与变形协调一致,防止造成设计失误。
2)在确保母线筒安全可靠的前提下,应降低工程造价。如选择自由型轴向型补偿器,其母线筒盲板力要作用到固定支架上,需增强母线筒固定支架的强度,会造成土建投资的增加;选用温度补偿器,则会降低母线筒固定支架的强度,进一步减小土建投资。因此设计时需仔细的对比分析、综合比较,选择投资最省的补偿方式。
3)两固定支架之间只能安装一只补偿器;固定支架必须有足够的强度,以保证补偿器不受破坏,滑动支架必须有足够的导向性,保证母线筒轴向位移的传递。
3.2补偿器在母线筒检修过程中的注意事项
1)装配及检修过程中执行严格的检修工艺。安装时松开补偿器法兰两侧的螺母和备帽,调整波纹管补偿器的长度和径向位置,保证补偿器与母线筒的连接。补偿器安装时允许变形量应符合设计图纸技术要求。安装后紧固补偿器法兰两侧螺母和备帽。工期较长时,螺母及备帽先不紧固,待母线筒抽真空前进行紧固。
2)支架设计必须符合设计要求,严禁在支架未安装好之前在母线筒内充气,以免将补偿器拉坏。
3)装有补偿器的母线筒在运行操作中,阀门开启和关闭,要逐渐进行,以免母线筒内温度和压力急剧变化,造成固定支架或补偿器损坏。
4)以800kV高压组合电器选用的带碟簧组件的补偿器为例,使用时,先对母线筒充气加压,当母线筒压力升到工作压力后,松开锁紧螺母,波纹管工作轴向位移间隙不小于25mm,波纹管补偿器进入正常工作状态。
5)在施工阶段,建议安装组合电器长母线筒的位移监测标识,在设备区设置永久性的测站和方向桩等,以便定期在不同的环境温度下测试母线筒的位移情况及补偿器变化情况。
3.3补偿器在运行中需注意的问题
1)定期对母线筒支架滑块进行检查,防止发生滑块的卡涩,造成补偿器补偿效果不良。
2)巡检人员定期记录补偿器位移测量标尺,注意不同温度下的位移数据对比,便于直观检查补偿器的伸缩变化是否正常。
3)在温度急剧变化时,加强对高压组合电器长母线筒的固定支架、基础、法兰面等的检查,检查是否存在基础开裂、变形和母线筒漏气等。重点对补偿器进行检查,测量其长度是否有变形等。
结论
按照高压组合电器母线筒的连接方式设计不同,选择适当类型的金属波纹管补偿器,正确计算母线筒支架强度,遵守安装及检修过程中波纹管补偿器的操作方法,重视母线筒在运行期间的位移监测,才能发挥金属波纹管补偿器的补偿作用,有效避免热胀冷缩对于高压组合电器长母线筒产生的应力影响,确保高压组合电器设备安全稳定运行。
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