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压力平衡型波纹补偿器结构及在高压组合电器上的应用

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压力平衡型波纹补偿器结构及在高压组合电器上的应用

发布日期:2018-06-29 作者: 点击:

高压组合电器用金属波纹管补偿器产品主要应用于高压输变电系统中。一套高压输变电系统有数个组合电器站,每个组合电器站使用几十台金属波纹管补偿器。


高压输变电系统的新建与改造,是国家电力建设的重点。每年国内对高压组合电器用金属波纹管补偿器的需求量在2亿元左右。


高压组合电器用金属波纹补偿器作为GIS系统相邻两个设备外壳间相接部分的连接部件,主要用于安装调整、吸收基础间的相对位移、吸收热胀冷缩的伸缩量等引起的位移。


该补偿器与普通管道用补偿器不同,普通补偿器大多在高应力低循环次数下使用,而高压组合电器用金属波纹管补偿器是在低应力高循环次数下使用,循环次数多在1000次以上。


因此,对高压组合电器用金属波纹补偿器的耐压能力、补偿量、疲劳寿命都有不同的要求。由于其工作在高电场梯度环境中,所以该补偿器不仅是机械元件,而且是一个电器元件,除要满足普通补偿器的一般性能外,还要求补偿器内表面光滑无尖角,否则会产生放电,影响产品的绝缘性。


由于整个组合电器内部介质为夭气体或其他灭弧、绝缘气体,补偿器的密封性要求很高,普通管道用波纹补偿器很难满足以上要求。同时由于高压组合电器的支架承受能力较小,而波纹补偿器的内压推力比较大,易对相连的设备产生不良影响。而压力平衡型波纹补偿器通过自身结构使内压引起的推力保持平衡,推力不作用或少作用于相连的设备上,且能保证自身的轴向补偿功能。


此结构的压力平衡型波纹补偿器由4片法兰和2个工作波纹管、1个平衡波纹管及平衡拉杆等件组成。3个波纹管之间由法兰和接管组焊连接起来,平衡拉杆穿过法兰上的拉杆孔由螺母固定在3个法兰上,左右数量相等,为了使法兰受力均匀,平衡拉杆在圆周方向上应均匀布置。此结构波纹补偿器的设计关键是平衡波纹管的有效面积要求是工作波纹管的二倍,这样工作波纹管内压引起的向外侧的推力通过平衡拉杆被平衡波纹管因内压引起的相反方向的推力所抵消,而不是作用于与补偿器相联接的设备上。

高压电器组合用金属波纹补偿器.jpg

该种结构补偿器在正常工作时,由于平衡拉杆的连接作用,两个工作波纹管的工作状态相同,而平衡波纹管的工作状态与工作波纹管相反,如果两个工作波纹管处于拉伸状态,平衡波纹管则处于压缩状态,并且3个波纹管各自变形量的绝对值相同。补偿器的总变形量等于单个波纹管的变形量。


该结构在设计、制造中主要有以下几个难点。


1、法兰制造工艺


由于组合电器用波纹补偿器的端法兰密封面的平面度及4片法兰之间的平行度要求很高,而接管和中间法兰焊接时,法兰表面产生翘曲变形,使得中间法兰的表面精度以及和端法兰之间的平行度很难达到要求。为了解决这个问题,在下料时,用和产品法兰外形相似的高精度法兰模板进行仿形切割,同时,对于中间法兰和接管焊接后可以进行整体加工的结构,可对中间法兰进行粗加工,然后与接管组焊后,进行法兰校平,再对法兰、接管组焊件进行整体加工,以保证法兰面的平面度及法兰之间的平行度要求。


2、内焊缝外观质量


高压组合电器用波纹补偿器内表面焊缝除满足强度要求外,同时要求焊缝表面光滑无尖角。由于直管力平衡结构的内焊缝比较多,为了保证焊缝质量并提高焊接的效率,在波纹管、法兰、接管组焊时,应用自动焊接工装,以保证每条焊缝的焊接质量。


3、法兰的对穿精度


高压组合电器用波纹补偿器的两侧法兰的螺栓孔在保证位置度的同时,法兰之间的对穿位置精度要求很高,除保证4片法兰之间的对穿位置外,更要保证与用户设备相连接的两片端法兰上的螺栓孔的对穿精度。为解决这个难点,在制造中采用2套对穿工装来保证法兰之间的相对位置,一套对穿工装用于保证工作波纹管2与端法兰1和中间法兰3之间组焊的对穿精度,文中定义为波纹管组件l第二套对穿工装用于保证波纹管组件1与平衡波纹管及中间法兰7之间组焊的对穿精度,同时第二套对穿工装还要保证3个波纹管及4片法兰之间整体组焊时的对穿精度,两套工装缺一不可,每套工装的精度都要满足设计要求。


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关键词:高压组合电器用金属波纹管补偿器,金属波纹管补偿器,高压组合用波纹管

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