CN109994975B - Gis母线及其母线伸缩节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输变电工程技术领域，特别涉及一种GIS母线及其母线伸缩节。该GIS母线包括母线筒体和母线伸缩节，母线伸缩节包括沿母线轴线布置的前法兰和后法兰，前法兰和后法兰之间连接有波纹管和弹性组件，弹性组件包括与前法兰相连的套筒和与后法兰相连的传力杆，传力杆具有伸入套筒内的套筒配合段，传力杆的套筒配合段与套筒之间设置有弹簧，传力杆与套筒之间设有用于限制传力杆从套筒中向后运动的可运动距离的限位结构；在弹性组件以预压缩状态连接在前法兰和后法兰之间时，传力杆的可运动距离不大于波纹管的最大允许拉伸量。该GIS母线用于解决现有技术中母线伸缩节中波纹管容易受损失效、影响设备安全的问题。

Description

GIS母线及其母线伸缩节

技术领域

本发明涉及输变电工程技术领域，特别涉及一种GIS母线及其母线伸缩节。

背景技术

GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）是变电站输送电力过程中的重要设备之一，其安全可靠性是变电站稳定输送电力的基本条件。在GIS工程中，GIS母线由于热胀冷缩会造成GIS母线弯曲膨胀及GIS母线内部绝缘气体外漏，进而造成变电站不能可靠运行，最终可能造成安全事故，为了避免这种情况发生，目前通常采用在相邻母线筒体之间连接母线伸缩节来补偿GIS母线由于热胀冷缩而产生的变形量，同时还会在母线伸缩节上安装弹性组件，弹性组件能够平衡因在母线筒体内充加绝缘气体而使母线筒体对母线伸缩节产生的拉力。

授权公告号为CN201680105U的中国实用新型专利中公开了一种碟簧套筒波纹管补偿器，该碟簧套筒波纹管补偿器包括一个波纹管，在波纹管的上下两端分别焊接有上法兰和下法兰；该碟簧套筒波纹管补偿器还包括四个均布于波纹管四周的弹性拉杆，弹性拉杆固定在上、下法兰上，该弹性拉杆即为弹性组件，弹性拉杆包括筒帽、套筒、碟簧、拉杆和限位螺母，套筒穿装在上法兰上并通过螺纹连接在套筒上端部的筒帽来限制其相对于上法兰向下移动，套筒的下端口处设置有环形止口，拉杆的上端伸入套筒内，下端通过螺母与下法兰固定连接，拉杆的上端部还设置有环形凸台，在拉杆上位于环形凸台与套筒的环形止口上端面之间套装有一个碟形弹簧，在拉杆上位于环形止口下方的位置螺接有限位螺母。该碟簧套筒波纹管补偿器使用时，首先计算出每个弹性拉杆需要提供给上、下法兰的拉力大小，旋转限位螺母使拉杆相对于套筒向下移动直至碟簧被压缩至具有与上述拉力相等的弹性力为止，此时四个弹性拉杆提供给上、下法兰的拉力之和等于在母线筒体内充加绝缘气体后母线筒体对上、下法兰产生的拉力，此时弹性拉杆处于预压缩状态；然后将该补偿器与母线筒体固定，在向母线筒体内充加绝缘气体后，旋松限位螺母，此时补偿器受到母线筒体的拉力和弹性拉杆的拉力相等，所以补偿器中的波纹管处于自然状态，该波纹管即可在后续GIS母线使用过程中用于补偿母线筒体因热胀冷缩而产生的变形量。

上述碟簧套筒波纹管补偿器虽然可以补偿母线筒体因热胀冷缩而产生的变形量，但是波纹管的拉伸程度有限，当母线筒体受冷发生收缩时，波纹管被母线筒体拉伸，很可能出现波纹管的拉伸量大于其最大允许拉伸量，而使波纹管结构受损导致密封失效，影响设备安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种母线伸缩节，用于解决现有技术中母线伸缩节中波纹管容易受损失效的问题；本发明还提供了一种GIS母线，用于解决现有技术中母线伸缩节中波纹管容易受损失效、影响设备安全的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的母线伸缩节采用以下技术方案：

该母线伸缩节包括沿母线轴线布置的前法兰和后法兰，前法兰和后法兰之间连接有波纹管和弹性组件，弹性组件包括与前法兰相连的套筒和与后法兰相连的传力杆，传力杆具有伸入套筒内的套筒配合段，传力杆的套筒配合段与套筒之间设置有弹簧，传力杆与所述套筒之间设有用于限制传力杆从套筒中向后运动的可运动距离的限位结构；在弹性组件以预压缩状态连接在前法兰和后法兰之间时，传力杆的可运动距离不大于波纹管的最大允许拉伸量。

本发明所提供的母线伸缩节的有益效果是：将套筒及传力杆分别与对应法兰连接，套筒及传力杆发生相对运动时会改变两法兰的间距，当传力杆相对于套筒向后运动时，会使两法兰相互远离，当传力杆相对于套筒向前运动时，会使两法兰相互靠近；在传力杆与套筒之间设置有用于限制传力杆相对于套筒向后运动的可运动距离的限位结构，能够使传力杆相对于套筒向后运动的距离得到控制，进而使母线伸缩节的拉伸距离得到控制；将传力杆相对于套筒向后运动的可运动距离设置为不大于波纹管的最大允许拉伸量，则波纹管在拉伸时会受到弹性组件的限制，保证了波纹管不会被过度拉伸而导致破坏，从而对波纹管进行了保护，提高了设备的安全性。

进一步的，套筒的后端设有后端盖，后端盖上设有供传力杆穿出的穿孔，传力杆上设有与穿孔的孔沿挡止配合的挡台，挡台与穿孔的孔沿对应形成限位结构。由设置在传力杆上的挡台和套筒的后端盖配合构成限位结构，该种限位结构加工方便，可以降低生产成本。

进一步的，后端盖朝向套筒内的一侧设有凸台，穿孔贯穿凸台设置。凸台朝向前侧的端面相对于整个后端盖朝向前侧的端面的面积较小，面积小可以更好的保证加工质量，防止因后端盖前侧端面的平整度不好而导致挡台与穿孔的孔沿配合不稳定，或者导致传力杆移动超过其可运动距离；另外，凸台还可以用来安装小弹簧，小弹簧安装在凸台上可以用来防止小弹簧在压缩过程中发生偏摆。

进一步的，弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧包括径向尺寸不同的大弹簧和小弹簧，所述大弹簧和小弹簧以回转轴线重合的方式套装在一起。螺旋弹簧的变形能力强，变形范围大，在满足弹性组件平衡母线筒体对伸缩节的拉力后，还有足够的变形余量以适应GIS母线受冷收缩时的变形；设置以回转轴线重合的方式套装在一起的大弹簧和小弹簧，可以增强螺旋弹簧的变形能力，而不需要通过增大螺旋弹簧的直径来提高其变形能力，进而可以保证伸缩节的径向尺寸不至于过大。

进一步的，大弹簧和小弹簧的旋向相反。这样设置可以防止大弹簧和小弹簧在压缩变形且发生歪斜时彼此进入到对方的弹圈之间以影响螺旋弹簧的进一步压缩变形。

本发明所提供的GIS母线采用以下技术方案：

该GIS母线包括母线筒体和母线伸缩节，母线伸缩节包括沿母线轴线布置的前法兰和后法兰，前法兰和后法兰之间连接有波纹管和弹性组件，弹性组件包括与前法兰相连的套筒和与后法兰相连的传力杆，传力杆具有伸入套筒内的套筒配合段，传力杆的套筒配合段与套筒之间设置有弹簧，传力杆与所述套筒之间设有用于限制传力杆从套筒中向后运动的可运动距离的限位结构；在弹性组件以预压缩状态连接在前法兰和后法兰之间时，传力杆的可运动距离不大于波纹管的最大允许拉伸量。

本发明所提供的GIS母线的有益效果是：将套筒及传力杆分别与对应法兰连接，套筒及传力杆发生相对运动时会改变两法兰的间距，当传力杆相对于套筒向后运动时，会使两法兰相互远离，当传力杆相对于套筒向前运动时，会使两法兰相互靠近；在传力杆与套筒之间设置有用于限制传力杆相对于套筒向后运动的可运动距离的限位结构，能够使传力杆相对于套筒向后运动的距离得到控制，进而使母线伸缩节的拉伸距离得到控制；将传力杆相对于套筒向后运动的可运动距离设置为不大于波纹管的最大允许拉伸量，则波纹管在拉伸时会受到弹性组件的限制，保证了波纹管不会被过度拉伸而导致破坏，从而对波纹管进行了保护，提高了设备的安全性。

进一步的，套筒的后端设有后端盖，后端盖上设有供传力杆穿出的穿孔，传力杆上设有与穿孔的孔沿挡止配合的挡台，挡台与穿孔的孔沿对应形成限位结构。由设置在传力杆上的挡台和套筒的后端盖配合构成限位结构，该种限位结构加工方便，可以降低生产成本。

进一步的，后端盖朝向套筒内的一侧设有凸台，穿孔贯穿凸台设置。凸台朝向前侧的端面相对于整个后端盖朝向前侧的端面的面积较小，面积小可以更好的保证加工质量，防止因后端盖前侧端面的平整度不好而导致挡台与穿孔的孔沿配合不稳定，或者导致传力杆移动超过其可运动距离；另外，凸台还可以用来安装小弹簧，小弹簧安装在凸台上可以用来防止小弹簧在压缩过程中发生偏摆。

进一步的，弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧包括径向尺寸不同的大弹簧和小弹簧，所述大弹簧和小弹簧以回转轴线重合的方式套装在一起。螺旋弹簧的变形能力强，变形范围大，在满足弹性组件平衡母线筒体对伸缩节的拉力后，还有足够的变形余量以适应GIS母线受冷收缩时的变形；设置以回转轴线重合的方式套装在一起的大弹簧和小弹簧，可以增强螺旋弹簧的变形能力，而不需要通过增大螺旋弹簧的直径来提高其变形能力，进而可以保证伸缩节的径向尺寸不至于过大。

进一步的，大弹簧和小弹簧的旋向相反。这样设置可以防止大弹簧和小弹簧在压缩变形且发生歪斜时彼此进入到对方的弹圈之间以影响螺旋弹簧的进一步压缩变形。

附图说明

图1是本发明所提供的GIS母线的实施例1的伸缩节与母线筒体连接示意图；

图2是本发明所提供的GIS母线的实施例1中的伸缩节的主视图；

图3是本发明所提供的GIS母线的实施例1中的伸缩节的侧视图；

图4是本发明所提供的GIS母线的实施例1中的伸缩节的弹性组件的结构示意图；

图5是本发明所提供的GIS母线的实施例1中的伸缩节的弹性组件中的卡环的结构示意图；

图6本发明所提供的GIS母线的实施例1中挡台和凸台挡止时的示意图。

附图中：1-母线筒体，2-伸缩节，21-弹性组件，22-波纹管，23-前法兰，24-后法兰，211-套筒，212-螺杆，213-连接座，214-大弹簧，215-小弹簧，216-前端盖，217-后端盖，218-卡环，219-定位螺母，210-固定螺母，2121-挡台，2131-定位凸台，2132-沉槽，2161-盲孔，2171-凸台，2181-圆弧段，2182-卡臂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明所提供的GIS母线的实施例1：

如图1所示，该GIS母线包括母线筒体1和连接相邻母线筒体1的伸缩节2，伸缩节2构成母线伸缩节。

如图2所示，本实施例1中的伸缩节2包括波纹管22和位于波纹管22前、后两端的前法兰23和后法兰24，前法兰23和后法兰24用于与母线筒体1固定连接，波纹管22用于补偿母线筒体1因热胀冷缩而产生的变形且保证相邻母线筒体1之间的密封性；在波纹管22的外侧、前法兰23和后法兰24之间还安装有弹性组件21，弹性组件21能够平衡母线筒体1内充加绝缘气体后母线筒体1对伸缩节2产生的拉力。

如图3所示，在本实施例1中，为了平衡母线筒体1内充加绝缘气体后对伸缩节2产生的拉力，在波纹管22外侧共安装有二十四组弹性组件21，二十四组弹性组件21均布于波纹管22外侧。当然，在其他实施例中，弹性组件的数量可以根据实际需要进行增减。

如图2和图4所示，弹性组件21包括套筒211，套筒211的前、后端分别安装有前端盖216和后端盖217，在前端盖216上开设有一个盲孔2161，盲孔2161内开设有内螺纹，前法兰23上与盲孔2161对应的位置开设有一个通孔，并通过螺栓将前端盖216与前法兰23固定。在其他实施例中，套筒也可以不与前法兰固定，如可以在前法兰上开设一个供套筒穿过的通孔，套筒的前端外周面上开设有外螺纹，套筒穿过前法兰上的通孔后在其前端安装一个筒帽，筒帽上开设有与套筒上外螺纹适配的内螺纹，筒帽与前法兰挡止配合从而实现套筒无法相对于前法兰向后运动。

如图4所示，在后端盖217上开设有一个贯穿孔，螺杆212穿过贯穿孔并伸入到套筒211内，螺杆212伸入套筒211内的部分构成套筒配合段，螺杆212伸入套筒211内的端部安装有一个连接座213，连接座213上开设有供螺杆212穿过的通孔，螺杆212和连接座213一起构成传力杆，螺杆212伸入套筒211内的端部设置有外螺纹并通过固定螺母210来防止连接座213从螺杆212上脱离，为了减少固定螺母210占用套筒211内的空间，在连接座213上开设有沉槽2132，固定螺母210固定后位于沉槽2132内，固定螺母210安装在螺杆212上并调整好连接座213的位置后，破坏螺杆212端部的螺纹以防止固定螺母210松动。在其他实施例中，螺杆和连接座还可以通过其他办法固定，如在连接座上的通孔内开设内螺纹，与螺杆上的外螺纹配合固定，或者螺杆和连接座焊接固定，均满足要求。

如图2所示，螺杆212未伸入套筒211内的一端穿过后法兰24并通过两个螺母固定在后法兰24上，对应的后法兰24上开设有供螺杆212穿过的贯穿孔。在其他实施例中，螺杆也可以不与后法兰固定，如可以仅在后法兰的后侧安装螺母，在后法兰的前侧不设置螺母，设于后法兰后侧的螺母保证螺杆无法相对于后法兰向前运动。

如图4所示，在套筒211内，螺杆212的外侧、连接座213和后端盖217之间设置有以回转轴线重合的方式套装在一起的、径向尺寸不同的大弹簧214和小弹簧215，大弹簧214和小弹簧215均为螺旋弹簧，大弹簧214和小弹簧215均套装在螺杆212上，大弹簧214和小弹簧215的两端分别与连接座213和后端盖217顶压配合，为了保证大弹簧214和小弹簧215在被压缩时不会出现彼此的弹圈伸入对方的弹圈之间，大弹簧214和小弹簧215的旋向相反设置。当然，在其他实施例中，大弹簧和小弹簧的旋向相同也可以使用；大弹簧和小弹簧也可以被碟形弹簧代替，同样可以使用。

如图4所示，为了方便固定小弹簧215和防止小弹簧215在压缩过程中产生偏摆，在连接座213上设置有定位凸台2131，在后端盖217上朝向套筒211内侧同样设置有凸台2171，凸台2171上需要开设供螺杆212穿过的穿孔，小弹簧215的前端套装在定位凸台2131上，后端套装在凸台2171上。在其他实施例中，连接座上也可以不设置定位凸台，后端盖上也可以不设置凸台，同样可以使用。

如图4所示，在螺杆212上还安装有定位螺母219，定位螺母219用于在波纹管22被压缩时与后端盖217挡止以防止波纹管22被过度压缩，当定位螺母219与后端盖217挡止时，波纹管22处于其安全压缩极限之内。在其他实施例中，定位螺母还可以用其他结构代替，如设置于螺杆上的凸起。

弹性组件在安装前，需要压缩大弹簧214和小弹簧215并使螺杆212相对于套筒211向后端移动，当移动到位时，在定位螺母219和后端盖217之间卡装一个卡环218，此时弹性组件即达到其预压缩状态，卡环218结构如图5所示，卡环218包括与螺杆212贴合的圆弧段2181及由圆弧段2181延伸出去的用于卡住螺杆212的卡臂2182，卡环218沿螺杆212长度方向的宽度为一个设计好的固定值，该固定值保证大弹簧214和小弹簧215此时具有一个固定弹力，且二十四个弹性组件21中的大弹簧214和小弹簧215的固定弹力之和与母线筒体1内充加绝缘气体后产生的对伸缩节2的拉力相等；大弹簧214和小弹簧215压缩到位后，连接座213与前端盖216之间的间隙应能保证足够波纹管22在被压缩变形时螺杆212向前移动而不会被挡止，当然，此处所说的波纹管22的压缩变形是指波纹管22在达到其压缩变形极限之前的压缩变形。

如图4所示，在套筒211内的螺杆212上靠近后端盖217的位置还设置有挡台2121，挡台2121为环形，挡台2121设置的位置应满足以下条件：当卡环218安装后，挡台2121的后端面与凸台2171的前端面之间的距离为螺杆212的可运动距离，该可运动距离不大于波纹管22的最大允许拉伸量，挡台2121和凸台2171上的孔沿一起构成限位结构。在其他实施例中，若后端盖上不设置凸台，则可运动距离为挡台的后端面与后端盖的前端面之间的距离。在其他实施例中，可以在套筒内壁上靠近连接座的位置设置凸起，凸起与连接座之间的距离不大于波纹管的最大拉伸量，在传力杆相对于套筒向后运动时，凸起可以阻挡传力杆向后过度运动，凸起和连接座一起构成限位结构；还可以在套筒内设置一个与传力杆同轴布置的支撑套，支撑套的前端面与连接座之间的距离不大于波纹管的最大拉伸量，在传力杆相对于套筒向后运动时，支撑套可以阻挡传力杆向后过度运动，支撑套和连接座一起构成限位结构。

卡环218卡装后，将弹性组件21安装在波纹管22上组成伸缩节2，然后将伸缩节2安装在相邻的母线筒体1之间。

使用时，首先向GIS母线中充加绝缘气体，当绝缘气体充加完成后，拆除弹性组件21中的卡环218，此时二十四组弹性组件21中大弹簧214和小弹簧215的弹力之和等于母线筒体1对伸缩节2的拉力，所以螺杆212不会相对于套筒211移动，此时波纹管处于未受力状态，也是与未发生热胀冷缩的母线筒体对应的初始状态；当GIS母线发生收缩时，波纹管22被拉伸，螺杆212相对于套筒211向后移动，螺杆212相对于套筒211的移动极限是在螺杆212上的挡台2121的后端面与后端盖217上的凸台2171的前端面接触时出现，具体如图6所示，此时波纹管22的拉伸未达到其安全拉伸极限，所以不会损坏波纹管22；当GIS母线发生膨胀时，波纹管22对应被压缩，螺杆212相对于套筒211向前移动，当定位螺母219和套筒211的后端盖217相互挡止时，波纹管22的压缩未达到其安全压缩极限，所以不会损坏波纹管22。

在其他实施例中，GIS母线发生膨胀时，为保护波纹管不会达到其安全压缩极限，还可以设定连接座的前端面与前端盖的后端面之间的距离为设定值，该设定值不大于波纹管的最大允许压缩量，即不会使波纹管达到其安全压缩极限。

本发明所提供的GIS母线的实施例2：

其与实施例1的区别在于，螺旋弹簧仅设置一个，该一个螺旋弹簧可以起到上述实施例1中大弹簧和小弹簧共同起到的作用。

本发明还提供一种母线伸缩节，该母线伸缩节与上述GIS母线中的伸缩节的结构相同，此处不再赘述。

Claims (10)

1.母线伸缩节，包括沿母线轴线布置的前法兰和后法兰，前法兰和后法兰之间连接有波纹管和弹性组件，所述弹性组件包括与前法兰相连的套筒和与后法兰相连的传力杆，所述传力杆具有伸入套筒内的套筒配合段，传力杆的套筒配合段与套筒之间设置有弹簧，其特征在于：所述传力杆与所述套筒之间设有用于限制传力杆从套筒中向后运动的可运动距离的限位结构；在所述弹性组件以预压缩状态连接在前法兰和后法兰之间时，所述传力杆的可运动距离不大于所述波纹管的最大允许拉伸量；

所述套筒的后端设有后端盖，后端盖上设有供传力杆穿出的穿孔；

传力杆伸出套筒的部分上设置有定位螺母或凸起，用于在波纹管被压缩时与后端盖挡止以防止波纹管被过度压缩；

所述母线伸缩节还包括卡环，弹性组件在安装前，在定位螺母或所述凸起与后端盖之间卡装所述卡环，卡环沿传力杆长度方向的宽度为设计好的固定值，该值保证弹簧具有一个固定弹力，且所有弹性组件的固定弹力之和与母线内充加绝缘气体后产生的对伸缩节的拉力相等，卡环卡装后，将弹性组件安装在波纹管上组成母线伸缩节，然后将母线伸缩节安装在相邻的母线之间，使用时，首先向母线中充加绝缘气体，当绝缘气体充加完成后，拆除弹性组件中的卡环。

2.根据权利要求1所述的母线伸缩节，其特征在于：所述传力杆上设有与穿孔的孔沿挡止配合的挡台，挡台与穿孔的孔沿对应形成所述限位结构。

3.根据权利要求2所述的母线伸缩节，其特征在于：所述后端盖朝向套筒内的一侧设有凸台，所述穿孔贯穿凸台设置。

4.根据权利要求1或2或3所述的母线伸缩节，其特征在于：所述弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧包括径向尺寸不同的大弹簧和小弹簧，所述大弹簧和小弹簧以回转轴线重合的方式套装在一起。

5.根据权利要求4所述的母线伸缩节，其特征在于：所述大弹簧和小弹簧的旋向相反。

6.GIS母线，包括母线筒体和母线伸缩节，母线伸缩节包括沿母线轴线布置的前法兰和后法兰，前法兰和后法兰之间连接有波纹管和弹性组件，所述弹性组件包括与前法兰相连的套筒和与后法兰相连的传力杆，所述传力杆具有伸入套筒内的套筒配合段，传力杆的套筒配合段与套筒之间设置有弹簧，其特征在于：所述传力杆与所述套筒之间设有用于限制传力杆从套筒中向后运动的可运动距离的限位结构；在所述弹性组件以预压缩状态连接在前法兰和后法兰之间时，所述传力杆的可运动距离不大于所述波纹管的最大允许拉伸量；所述套筒的后端设有后端盖，后端盖上设有供传力杆穿出的穿孔；

传力杆伸出套筒的部分上设置有定位螺母或凸起，用于在波纹管被压缩时与后端盖挡止以防止波纹管被过度压缩；

所述母线伸缩节还包括卡环，弹性组件在安装前，在定位螺母或所述凸起与后端盖之间卡装所述卡环，卡环沿传力杆长度方向的宽度为设计好的固定值，该值保证弹簧具有一个固定弹力，且所有弹性组件的固定弹力之和与母线内充加绝缘气体后产生的对伸缩节的拉力相等，卡环卡装后，将弹性组件安装在波纹管上组成母线伸缩节，然后将母线伸缩节安装在相邻的母线之间，使用时，首先向母线中充加绝缘气体，当绝缘气体充加完成后，拆除弹性组件中的卡环。

7.根据权利要求6所述的GIS母线，其特征在于：所述传力杆上设有与穿孔的孔沿挡止配合的挡台，挡台与穿孔的孔沿对应形成所述限位结构。

8.根据权利要求7所述的GIS母线，其特征在于：所述后端盖朝向套筒内的一侧设有凸台，所述穿孔贯穿凸台设置。

9.根据权利要求6或7或8所述的GIS母线，其特征在于：所述弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧包括径向尺寸不同的大弹簧和小弹簧，所述大弹簧和小弹簧以回转轴线重合的方式套装在一起。

10.根据权利要求9所述的GIS母线，其特征在于：所述大弹簧和小弹簧的旋向相反。

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