波纹管在GIS中的应用及安装注意事项

徐克军 刘敏 王树奎 张学龙 张建华

摘 要：受外力或者温度影响，波纹管能够产生横向、纵向及综合位移，因此，可以在安装GIS时补偿因工艺误差和施工误差而产生的母线、开关、刀闸等设备的尺寸变化;可以在GIS运行时补偿因基础变形、设备动作、热胀冷缩而产生的伸缩量。文章通过介绍波纹管的不同分类及其安装注意事项，旨在为变电站波纹管安装提供施工参考和建议。

关键词：GIS;波纹管;变电安装

1    概述

受环境温度和自身运行温度影响，地理信息系统（Geographic Information System，GIS）在长时间运行后会因热胀冷缩产生较大的伸缩量，加之基础变形和多次机械操作等多种因素堆叠，久而久之会引起GIS支撑件断裂、母线连接变形等一系列质量问题。此外，在施工过程中往往会因为施工误差而需要对其进行相应的安装补偿。基于以上分析，可以通过在GIS安装过程中增设波纹管来保证GIS的正常运行。

波纹管作为一种金属管壳元件，在具备密封性的同时具备一定的弹性，在外力或者温度的影响下，波纹管能够产生横向、纵向及综合位移，因此，可以在安装GIS时补偿因工艺误差和施工误差而产生的母线、开关、刀闸等设备的尺寸变化;可以在GIS运行时补偿因基础变形、设备动作、热胀冷缩而产生的伸缩量。

2    工作条件

波纹管的补偿量在不同电压等级设备中往往存在较大区别。一般而言，在220 kV GIS设备中使用的波纹管具备如下调整量：纵向±10 mm，横向±5 mm，在110 kV GIS设备中使用的波纹管具备如下调整量：纵向±20 mm，横向±5 mm。

2.1  形状、位置公差要求

为GIS设备长期稳定运行考虑，所使用波纹管的密封性及加工精度均要严格要求，波纹管两侧法兰对接时，相应螺栓的对穿精度、法兰密封端面粗糙度、密封圈槽的开槽精度均有严格的误差要求。

2.2  耐压试验要求

波纹管出厂前必须进行水压试验，当试验水压达到1.5倍的波纹管设计压力时，所测波纹管应当在规定的试验时间内不出现漏水、失稳甚至不可逆变形等现象。

2.3  密封试验要求

（1）波纹管耐压试验通过后，需要进行密封试验。向波纹管内充1.5倍波纹管设计压力的SF6气体，保持10 min后，降至设计压力，保持4 h以上，随后对其进行检漏，漏气率应小于0.5 Pa·cm3/s。

（2）上述试验通过后，对波纹管抽真空至13.1 Pa，并保持真空状态5 min，期间波纹管真空度不应大于15.0 Pa。

3    分类

根据波纹管在GIS中发挥作用的不同，主要可以将波纹管分为普通安装型和温度补偿型两种。波纹管应根据实际使用场景（补偿温度变形或者安装误差）来进行选型。

3.1  普通安装型波纹管

当产生法兰内压推力时，普通安装型波纹管主要靠附件拉杆来对该推力进行限制，并抵抗对波纹管的拉伸。本类型波纹管多应用于串内刀闸之间及较短的分支母线，可以调节安装误差，能够实现GIS设备的拆卸与再组装。此外，也可用于补偿因设备基础变形而产生的位移。

3.2  温度补偿波纹管

温度补偿波纹管可根据具体工况分为纵向温补波纹管和横向温补波纹管，其中纵向温补波纹管通过不同方式（拉杆、压力弹簧、内部平衡压力）调整伸缩尺寸来补偿变形量，通常分拉杆补偿型、弹簧平衡型、自平衡型3种。

3.2.1  拉杆补偿型波纹管

拉杆补偿型波纹管往往通过在相邻的固定支架之间设置多个长拉杆来补偿因热胀冷缩而产生的变形量，但这种波纹管受拉杆长度限制，只能调节有限范围内的变形量。

3.2.2  彈簧平衡型波纹管

弹簧平衡型波纹管的核心附件是预压缩碟簧，通过该碟簧的张弛来平衡内压推力，并吸收因基础沉降或热胀冷缩而引起的伸缩量。随着周边温度的降低，GIS设备壳体开始收缩，同时带动波纹管两侧法兰向外拉伸，此时波纹管内部碟簧被释放;当周边温度升高时，GIS设备壳体开始膨胀，同时带动波纹管两侧法兰向内压缩，此时波纹管内部碟簧被压缩。本类波纹管一般适用于长度不大于10 m的母线。

3.2.3  自平衡型波纹管

自平衡型波纹管的工作原理同弹簧平衡型波纹管大同小异，其由两个位于两侧的工作波纹管和一个位于中间的弯头固定端、拉杆、法兰共同组成。本类波纹管依靠这种结构能够实现内压自平衡，当其进行温度补偿时对设备基础和设备支撑不产生影响，适用于长度较短的主母线和分支母线。

4    安装注意事项

（1）波纹管安装前应进行严格验收，产品合格证、使用说明书应齐全。

（2）施工单位在安装前，需要逐一核查波纹管的规格、型号、数量，各项内容应符合设计及厂家说明书的要求。

（3）施工单位在安装过程中，应采取防尘、防潮等相关保护措施，同时关注天气状况，安装应在无风、无雨、无雪、相对湿度不大于80%的环境下进行。

（4）应按照波纹管供应商提供的设备编码及相应的安装流程进行组装，在安装过程中严禁碰击波纹管，防止损伤密封面、密封圈。

（5）不得使用已经用过、已经变形的密封圈。

（6）如在波纹管附近进行焊接工作，应采取措施保证环境洁净，防止焊渣等杂质飞溅到波纹管内部。

（7）应使用扭矩可调扳手，并设定符合规程的力矩值，对波纹管涉及的所有相关螺栓进行紧固。

（8）安装完成后应及时清理波纹管各个波纹之间可能妨碍伸缩调节过程的堵塞物。

[参考文献]

[1]黄坤鹏.伸缩节在GIS中的应用[J].电气制造，2011（6）：40-41.

[2]彭斌，张华东，卜文烽.波纹管在GIS组合电器上的应用及问题防范[J].低碳世界，2016（32）：53-54.