sf6气体绝缘金属封闭管道母线工程设计

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1、摘要：该文介绍了SF6气体绝缘金属封闭管道母线在工程设计中的要点和难点，对其中的几种重要元件进行结构分析，对整体结构进行计算。　　关键词：SF6气体绝缘金属封闭管道母线;波纹管;伸缩节　　中图分类号：TM645.1文献标志码：B文章编号：1003-0867(2008)07-0055-02　　GIP是SF6气体绝缘金属封闭管道母线的缩写，是重要的大型输变电设备，用于高压(252kV)大容量(4000A以下)和较长距离(数千米)的输电设备，壳体内部充以0.45MPa(20℃时)的SF6气体为绝缘介质，用以承载运行线路的电流。它主要具有以下

2、一些优点：性能可靠，使用寿命长，无污染;壳体全部采用铝壳体，通流能力强，体积小，重量轻;该产品可以通过套管与架空线连接，通过油气套管与变压器连接，可以与GIS直连，也可以在其线路上增加避雷器、电压互感器等保护和测量设备;结构紧凑，布置施工方便，占地面积小，可以帮助用户实现比较复杂的接线方案，可以根据用户的意愿选取各种布置形式;与同样电流电压等级的输电电缆相比较容量大。　　随着我国经济的发展，电力需求在不断地加大，很多变电站都需要改扩建，架空线需要比较大的空气绝缘距离，而输电电缆的容量又不够或者是造价太高，这时输电管道就凸显出不可替代的

3、作用。　　下面以上海黄渡变电站工程为例，说明工程设计的要点和难点，以及一些重要元件的结构和使用原理。　　1设计要点和难点　　上海黄渡变电站是上海市一个重要的500kV变电站，经过几十年的扩建，现在电站内已经开关林立，基本没有可以再增加设备的空间，本期工程需要增加连接新上的变压器和备用出线的输电管道，选用了平高集团有限公司生产的GIP管道母线，电压等级为220kV。　　在该变电站中，母线最长的直线距离达到了110m，这节母线的两侧不到2m的距离内就有前期的设备，并且这里的地基原来也是做好的，很多前期的电缆沟横穿过这里的地基，在设计时需要

4、考虑以下几个方面的特殊情况。　　第一，设计地基时需要先现场测绘前期的地基，考虑避开前期电缆沟等不能改造的部分。　　第二，由于直线距离长，需要考虑设备随温度变化产生的热胀冷缩。　　第三，由于两侧设备的限制，需要考虑在设备安装和检修时的方便。　　第四，针对直线距离长的问题，需要计算设备的热胀冷缩，其公式为：　　Δl=l×α×Δt　　式中Δl——长度的变化量;　　l——需要计算的总长(母线总长110m);　　α——材料的线热膨胀系数(母线材料为铝合金，其系数为2.4×10-5/℃);　　Δt——温度的变化量(环境温度变化范围按技术要求为65

5、℃)。　　根据相关数据，计算结果伸缩量为171.6mm。信息请登陆:输配电设备网　　也就是说自由状态的话，母线会产生171.6mm的变化量，但是设备一端是出线套管，另一端是避雷器，如果母线产生这么大的伸缩量，就可能将出线套管推倒或者是母线管道破坏，在设计时，考虑使用波纹管这一弹性元件，来吸收母线产生的伸缩量。波纹管的结构如下(如图1所示)。 　　1：有一定预压力的碟簧;2：弹性波纹管;3：调节螺母　　图1波纹管结构　　这种波纹管的工作原理是：母线设备都安装完毕之后，充入SF6气体，松开调节螺母，这时碟簧的预压力和SF6气体产生的盲板力

6、抵消，使母线处于相对比较自由的状态，由于波纹管属于柔性元件，象弹簧一样具有一定的刚度，当温度变化使母线产生热胀冷缩时，母线的刚性伸缩量就可以由波纹管吸收，但是，由于波纹管的伸缩量也不是无限大，设计还需要根据波纹管的技术条件适当的布置波纹管在母线中位置，这个工程中的波纹管的有效伸缩量为±25mm，由上述公式计算出，本工程需要每30m设置一组这样的波纹管，就可以有效的吸收母线的伸缩量，需要特别指出的是，由于波纹管也具有一定的刚度，发生位移时也会产生推力，所以设计支撑时要详细考虑支撑的固定型式和强度，否则波纹管的设置也不能有效的防止事故的发

7、生。　　波纹管设置后，中心导体部分还需要考虑采用超程较大的电连接和导电杆配合，其超程量应根据波纹管的调节量设定。这样，当波纹管的长度被压缩或者是拉伸的时候，才能保证中间导体的正常通流能力。这种结构通常叫做伸缩节，属可拆结构。　　为了方便对其中的任一段母线进行安装和检修，设计考虑了尽可能方便的方法，否则从两端解体将非常的麻烦，甚至是无法实现的。　　这种结构的工作原理：将伸缩筒体和可拆电连接往左侧推出后，就可以实现壳体和中心导体都从两侧脱离开的目的，当将同一条管道母线的一对伸缩节打开时，这对伸缩节中间的这部分母线就可以吊出处理了，而伸缩节

8、两侧的设备都不需要移动位置。　　由于上述伸缩节的结构比较复杂，在设计时需要考虑电场情况，根据计算结果确定结构是否可行。本设计中电场计算结果表明(计算过程略)，中心导体最大电场不超过24kV/mm，绝缘表面最大电场不超过1