怎样解决GIS长距离母线筒的位移问题？
chanong
|GIS复合电气设备在电力系统中应用广泛，为了更好的解决GIS设备长距离母线运行后的水平和垂直位移问题，现场采用的方法是伸缩缝并增加水平滑块。总结750kV兰州东变电站3年多的运行经验，分析伸缩缝和水平滑块的应用效果，采用一次刚性固定支架、伸缩缝、滑块支架和二次刚性固定支架，分析如何解决问题。提出长母线问题、筒端位移问题，最后给出膨胀节位移模型，并与实际数据进行比较。
GIS（Gas Insulated Substation）是气体绝缘全封闭复合电气设备的英文缩写，它具有安装面积小、绝缘性能高、安全可靠性高、寿命长、操作方便等特点，因而被广泛应用。用于电力领域。系统中不同电压等级的电源。
由于GIS母线安装距离长、海拔高，安装时要考虑土建工程、设备制造、安装等造成的误差、运行过程中温度变化引起的热胀冷缩、地面不均匀沉降、地面沉降等。需要这样做。断路器操作、振动、地震力等的瞬时变化会导致母线变形和应力超过可接受的限度，在严重的情况下会危及GIS的安全运行。
750kV兰州东变电站800kV GIS母线采用新东北公司产品，安装长度最终将达到310米以上，因此存在长母线因外力（主要是热膨胀）产生位移的问题和收缩力）的发生（由于温度变化）值得进一步研究和总结。
1 滑块和伸缩缝在800kVGIS母线中的应用750kV兰州东变电站800kVGIS设备采用一字形3/4接线，目前安装时设有伸缩缝，以抵消外力对母线造成的应力。并使用伸缩缝。母线加工母线支撑滑块
1.1 800kVGIS母线支撑滑块的应用
800kV母线大约每隔5米有一个支撑点，每个支撑点有两个支柱。
支撑滑块连接至母线基座，如图1所示。由于滑块能够向四个方向移动，因此即使汇流条筒与支撑部相对位移，支撑部也能够可靠地支撑汇流条筒。滑块的位移反映了母线筒的热胀冷缩特性，也反映了母线筒与支撑段之间水平方向的相对位移。但在运行中，支撑滑块仅起到母线移动时滑动支撑的作用，对于抵消膨胀节的热胀冷缩作用不大。
图1 GIS母线支撑滑块应用于兰州东变电站
1.2 800kVGIS母线膨胀节的应用
膨胀节外观如图2所示。一组膨胀节每隔约1522米安装在母线上，主要用于装配调整，吸收基础间的相对位移和胀缩。它是由热膨胀和收缩引起的。其安装与GIS配电设备的整体布局及其相应的土建结构密切相关，与铝外壳的GIS配电设备相比具有一定的抗变形能力。因此，伸缩缝的合理配置一般是根据GIS配电设备的总体布置结构进行计算，然后由制造厂提出，并由工程设计部门批准实施。
膨胀节的调整方法根据类型的不同而有所不同，但从工程角度来看，简单的调整方法是常见的，所以我们以拉杆直连式膨胀节为例来说明调整膨胀节时需要注意的事项。
(1)膨胀节安装过程中，需要将内外螺母拧松到一定尺寸，并且需要调整管母线的安装情况以及前后安装尺寸调整。必须进行测量以确保膨胀节不超过允许的轴向和径向方向。
(2)伸缩缝安装过程中，严禁通过拉伸、压缩、偏转伸缩缝来调整安装误差。这可能会损坏膨胀节。
(3)膨胀节安装完毕后，必须先将膨胀节外螺母锁紧，然后再将膨胀节本体锁紧在产品内部。
图2 GIS母线膨胀节应用于兰州东变电站
2 800kV GIS母线支架运行中位移统计2.1 800kV GIS母线支架位移统计
兰州东变电站地处西北高原，海拔1898米，昼夜最大温差达20摄氏度以上，因温差引起的热胀冷缩影响显着。至750kV母线。
为了更好地观察膨胀节的有效性，操作人员将卡尺放在膨胀节上，观察膨胀节的变化。本文提取2009年3月750kV母板东侧膨胀缝日变化量如图3所示（膨胀缝的膨胀位移规模计为正值，压缩规模计为正值）正值）。）负值）：
从图3可以看出，750kV母线A、B、C母线三相统计中伸缩缝在一个月内变化较大，早晚变化最大达到13 cm。可见，膨胀节对吸收母线因外力产生的位移起到了一定的作用。
图3 750kV母线第13、14列胀缩量逐月变化
同时，我们还对母线筒的位移进行了观察和研究。基于为期2 天的母线支架位移测试。可以看出，GIS母线筒东西两侧支架位移明显增大（如750kV母线，西侧位移34mm，东侧位移30mm） ）。 750kVII母线西侧位移30mm，东侧位移16mm，中心母线筒位移几乎为零。这是因为当温度补偿膨胀节的温度发生变化时，两侧的母线筒受到很大的水平力而没有被固定，所以整个母线筒会发生滑动，温度补偿膨胀节就会起到相应的作用。表明这是不可能的。存在固定补偿作用，对母线安全产生负面影响，运行受到不利影响。
2.2 现场操作中遇到的问题
一天，750kV兰州东变电站运行人员发现B、C相所在的750kV母线7117接地刀闸垂直部分母线筒底部法兰面西侧漏气。如图4所示。此时的环境温度为-14。分析结果表明，当环境温度快速变化时，附在母线排上的膨胀节不能充分补偿热胀冷缩的变化，产生的应力会传递到与母线排连接的垂直母线筒的底部。被传送到.法兰会受到过大的应力，发生局部机械损伤，导致密封性能差，SF6气体泄漏。这一问题的出现，需要继续深入研究GIS母线端部和角部热胀冷缩力的平衡问题。
图4 红外照片（750kV母线B相漏气位置）
3 模型与现实的比较3.1 模型试验（略）
兰州东变电站的伸缩缝均采用轴向调整（水平伸缩），本文在搭建试验模型时，采用整体结构和伸缩缝对轴向调整进行分析计算。
3.2 实际运行情况分析（略）
分析总结如下。
表1 伸缩缝实际变化值与理论计算值对比
(1)膨胀节预紧力调整过大
温度补偿膨胀节即使在温度变化时，长度也几乎没有变化，但由于母线热胀冷缩而产生的变化无法有效去除，母线的变化会传递到下一个单元去做。累积后，母线东西两端垂直母线的翼缘根部受到过大的应力，导致母线东西两端垂直母线向西或向东偏移。
(2)现场安装工艺不完善
GIS安装过程要求很高，在现场安装GIS母线时，施工人员在安装前将所有伸缩缝压紧，没有考虑伸缩缝安装时的环境温度，我当时正在调整预紧力。如果环境温度发生变化，温度补偿膨胀节的预紧力将不再能够响应温度变化，膨胀节将不再能够充分发挥其温度补偿功能。
(3)固定支架强度不够导致固定支架错位
根据设计原理，母线温度补偿膨胀节应能补偿各单元的膨胀，防止固定柱偏移，但根据试验结果，首先是强度不足，所以固定柱如果固定后，温度补偿膨胀节就无法相应地发挥作用。补偿效应导致所有固定柱以不同角度倾斜。其次，垂直母线筒强度不足，使得温度补偿膨胀节无法发挥应有的作用。相应的补偿作用使母线东西两端的垂直母线筒向西或向东移动，并偏移不同的倾斜角度。
4 GIS母线端部主固定固定支架的应用4.1 解决方案
为了充分吸收母线端部热胀冷缩力引起的大位移，结合现场实际分析，我们建议在远距离800kVGIS端部适当增设刚性三角形固定支架。组装母线筒，如图5 所示。如图6所示，母线增设主刚性支架，可与原有刚性支架（以下简称次刚性固定支架）配合，减轻次刚性固定支架的负担。
图5 母线端部主刚性支架安装
改善了罐体旁通法兰和底脚法兰上的应力，母线因温度变化而产生的位移完全被膨胀节与两个固定支架之间滑块的移动所吸收。
4.2 原理分析
主固定支架必须承受的最大载荷必须考虑母线运行过程中可能变化的下列载荷：
(1)管道热胀冷缩及其他位移引起的力和力矩。
(2)不平衡力、补偿器内压等以及弹力引起的波形扩展。
(3)应包括管体内气体突变引起的力、使用中风、地震力引起的瞬时和暂时载荷。
(4)气体施加在支架上的力在母线端部弯头处发生变化。
图6 现场调整支架和伸缩节使用
兰州东变电站GIS母线主固定支架所能承受的最大载荷出现在高温时，此时膨胀节内压与膨胀节变形产生的弹力方向相同。膨胀节；低温时，膨胀节的弹力与膨胀节波形方向相同，内压方向相反。在设计主固定支架的受力范围时请记住这一点。
5 小结母线筒的热胀冷缩在两端和拐角处产生较大的应力，导致两个膨胀节端部和拐角处的焊缝产生裂纹，严重时可能会出现焊缝裂纹，造成设备事故。虽然支撑滑块可以在母线位移过程中提供可靠的支撑，并且膨胀节可以在一定程度上缓和母线的热胀冷缩，但在实际应用中并不能完全补偿。因此，笔者考虑在长母线筒端部增设主刚性固定支架、T型接头、型接头，并在今后750kV GIS施工中对其进行具体的力学分析和工程建议：有必要。该应用将进一步研究。
（编辑《电气技术》，原标题为《800kVGIS长距离母线筒位移研究》，作者为李大全、蒋飞等）