CN110829326A - 一种气体绝缘金属封闭输电线路及其径向补偿单元 - Google Patents

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CN110829326A CN201910925779.0A CN201910925779A CN110829326A CN 110829326 A CN110829326 A CN 110829326A CN 201910925779 A CN201910925779 A CN 201910925779A CN 110829326 A CN110829326 A CN 110829326A
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李丽娜
裴涛
荆林国
李蓬
杨艳辉
随祥旭
张锐
杜丽平
徐仲勋
宋继光
张博
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王增刚
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Pinggao Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种气体绝缘金属封闭输电线路及其径向补偿单元，径向补偿单元包括伸缩节和短壳体，伸缩节包括波纹管和设置在波纹管两端的连接法兰，短壳体包括短筒体和设置在短筒体两端的连接法兰，短壳体和伸缩节通过连接法兰轴向顺次连接形成筒状结构，短壳体连接于相邻两个伸缩节之间，两个伸缩节用于分别连接气体绝缘金属封闭输电线路的两管段外筒，还包括同轴安装在筒状结构内腔中的中间导体，中间导体的两端分别设置有插接端，使用时，中间导体通过所述插接端与气体绝缘金属封闭输电线路的两段导体可径向偏摆的插接连接；包括有短壳体的径向补偿单元增加了径向补偿量，从而保证了使用该径向补偿单元的气体绝缘金属封闭输电线路的安全运行。

Description

一种气体绝缘金属封闭输电线路及其径向补偿单元
技术领域
本发明涉及一种气体绝缘金属封闭输电线路及其径向补偿单元。
背景技术
气体绝缘金属封闭输电线路（简称GIL）采用气体绝缘金属封闭输电技术，因其具有输送电容量大、占地少、可靠性高等优点而被广泛应用。其输电线路包括外筒，外筒内部设置有用于输送电流的导体，外筒中还设置有用于实现导体与筒体之间气体绝缘的绝缘气体，采用导体进行电流的输送，大大提高了输电线路的电流输送能力。但是，由于季节交替导致温度的不断变化，或者是某些地区昼夜温差较大，气体绝缘金属封闭输电线路往往会发生热胀冷缩，影响气体绝缘金属封闭输电线路的安全运行。对于垂直竖井中或者是地面上的带有转角的连接管段的热胀冷缩，现有技术中，通常采用其自身管道柔性或采用一个伸缩节进行形变补偿，但是，自身管道柔性或者伸缩节的补偿量有限，难以满足高落差的竖井或者地面上长度较长的筒体的变形补偿要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种径向补偿单元，以解决现有技术中带有转角的气体绝缘金属封闭输电线路由于补偿量有限的问题，本发明还提供了一种气体绝缘金属封闭输电线路，以解决现有技术中的带有转角的气体绝缘金属封闭输电线路由于补偿量有限而影响其安全运行的问题。
为实现上述目的，本发明的一种用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元的技术方案为：
一种用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元，包括：
伸缩节，至少有两个，包括波纹管和设置在波纹管两端的连接法兰；
短壳体，包括短筒体和设置在短筒体两端的连接法兰；
短壳体和伸缩节通过连接法兰轴向顺次连接形成筒状结构，短壳体连接于相邻两个伸缩节之间，处于所述筒状结构两端的两个伸缩节用于分别连接气体绝缘金属封闭输电线路的两管段外筒；
中间导体，用于同轴安装在所述筒状结构内腔中，两端分别设置有插接端，使用时，中间导体通过所述插接端与气体绝缘金属封闭输电线路的两管段导体可径向偏摆的插接连接。
有益效果：当气体绝缘金属封闭输电线路发生热胀冷缩时，连接在气体绝缘金属封闭输电线路中的径向补偿单元将发生径向偏摆，不仅径向补偿单元的伸缩节发生径向偏摆时，而且位于相邻两个伸缩节之间的短壳体也能够发生径向偏摆，这样径向补偿单元的补偿量就等于伸缩节、短壳体的长度之和与偏斜角度的正弦值的乘积，因此，包括有短壳体的径向补偿单元在增加了径向补偿量的同时，还还保证了气体绝缘金属封闭输电线路中的径向补偿结构位置处的结构强度。
进一步的，还包括设置在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过所述筒状结构并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒。
有益效果：增加了径向补偿单元的通流能力，减小伸缩节的流通电流值，以确保产品运行过程中，伸缩节不会因电流过大而发生较大的温度升高。
还包括设置在伸缩节外侧的导流排，所述导流排跨过所述波纹管，导流排和短筒体电性导通并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒。
有益效果：一方面，增加了径向补偿单元的通流能力，减小伸缩节的流通电流值，以确保产品运行过程中，伸缩节不会因电流过大而发生较大的温度升高；另一方面，与导流排跨过筒状结构相比，缩短了导流排的长度，从而降低了成本。
进一步的，所述导流排成组设置，且导流排的组数与伸缩节的数量相等，每组所包含的两个以上导流排绕伸缩节的周向布置。
有益效果：导流排的组数与伸缩节的数量相等，增加了每个伸缩节通流能力，而且，一组导流排包括两个以上的绕伸缩节周向布置的导流排，使伸缩节的周向方向的导流更加均匀。
还包括设置在伸缩节外侧的加强结构，加强结构跨过波纹管且两端分别连接在伸缩节与外筒的连接位置以及伸缩节与短壳体的连接位置；或者加强结构跨过波纹管且两端分别连接在伸缩节与短壳体的连接位置。
有益效果：对伸缩节形成支撑作用，增加了伸缩节所在位置的结构强度。
进一步的，所述加强结构包括铰接连接的两段板体，以在伸缩节径向偏斜时绕铰接位置旋转。
有益效果：板体自身具有较强结构强度，加强结构采用板体能够保证加强结构的结构强度；两段板体铰接相连，两段板体能够绕铰接位置旋转从而能够为伸缩节的径向偏斜提供条件。
为实现上述目的，本发明的一种气体绝缘金属封闭输电线路的技术方案为：
一种气体绝缘金属封闭输电线路，包括：
第一管段，包括长管段及与长管段垂直连接的短管段；
第二管段；及
径向补偿单元；
径向补偿单元同轴串接在短管段和第二管段之间，
其中，径向补偿单元包括：
伸缩节，至少有两个，包括波纹管和设置在波纹管两端的连接法兰；
短壳体，包括短筒体和设置在短筒体两端的连接法兰；
短壳体和伸缩节通过连接法兰轴向顺次连接形成筒状结构，短壳体连接于相邻两个伸缩节之间，处于所述筒状结构两端的两个伸缩节用于分别连接气体绝缘金属封闭输电线路的两管段外筒；
中间导体，用于同轴安装在所述筒状结构内腔中，两端分别设置有插接端，使用时，中间导体通过所述插接端与气体绝缘金属封闭输电线路的两管段导体可径向偏摆的插接连接。
有益效果：当第一管段的长管段发生热胀冷缩时，连接在第一管段的短管段与第二管段之间的径向补偿单元将发生径向偏摆，径向补偿单元的补偿量就等于伸缩节、短壳体的长度之和与偏斜角度的正弦值的乘积，通过径向补偿单元的径向变形（即补偿量）来吸收第一管段的长管段的热胀冷缩形变，从而避免气体绝缘金属封闭输电线路运行工程中产生过大的应力，保证了气体绝缘金属封闭输电线路的安全运行。
进一步的，还包括设置在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过所述筒状结构并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒。
有益效果：增加了径向补偿单元的通流能力，减小伸缩节的流通电流值，以确保产品运行过程中，伸缩节不会因电流过大而发生较大的温度升高。
还包括设置在伸缩节外侧的导流排，所述导流排跨过所述波纹管，导流排和短筒体电性导通并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒。
有益效果：一方面，增加了径向补偿单元的通流能力，减小伸缩节的流通电流值，以确保产品运行过程中，伸缩节不会因电流过大而发生较大的温度升高；另一方面，与导流排跨过筒状结构相比，缩短了导流排的长度，从而降低了成本。
进一步的，所述导流排成组设置，且导流排的组数与伸缩节的数量相等，每组所包含的两个以上导流排绕伸缩节的周向布置。
有益效果：导流排的组数与伸缩节的数量相等，增加了每个伸缩节通流能力，而且，一组导流排包括两个以上的绕伸缩节周向布置的导流排，使伸缩节的周向方向的导流更加均匀。
还包括设置在伸缩节外侧的加强结构，加强结构跨过波纹管且两端分别连接在伸缩节与外筒的连接位置以及伸缩节与短壳体的连接位置；或者加强结构跨过波纹管且两端分别连接在伸缩节与短壳体的连接位置。
有益效果：对伸缩节形成支撑作用，增加了伸缩节所在位置的结构强度。
进一步的，所述加强结构包括铰接连接的两段板体，以在伸缩节径向偏斜时绕铰接位置旋转。
有益效果：板体自身具有较强结构强度，加强结构采用板体能够保证加强结构的结构强度；两段板体铰接相连，两段板体能够绕铰接位置旋转从而能够为伸缩节的径向偏斜提供条件。
第二管段导体和径向补偿单元内的中间导体中的一个上设有插套扩口结构，插套扩口结构内设有导电触指，以供另一个插入并实现两者可径向偏摆的插接连接；短管段导体和径向补偿单元内的中间导体中的一个上设有插套扩口结构，插套扩口结构内设有导电触指，以供另一个插入并实现两者可径向偏摆的插接连接。
有益效果：用于实现径向补偿单元的中间导体与第二连接段的导体之间、径向补偿单元的中间导体与第二连接段的短管段的导体之间的径向偏摆的插接连接，从而为径向补偿单元的径向偏摆提供条件。
附图说明
图1为本发明中气体绝缘金属封闭输电线路的竖井转水平段的结构示意图；
图2为图1中气体绝缘金属封闭输电线路中的径向补偿单元的结构示意图；
图3为图2中的A处的局部放大图。
图中：1-第二管段；2-短管段；3-长管段；4-径向补偿单元；5-第一支撑结构；6-第二支撑结构；7-波纹管；8-短筒体；9-导流排；10-绝缘支撑结构；11-第二管段导体；12-柱状插接端；13-中间导体；14-插套扩口结构；15-第一管段；16-导电触指。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的气体绝缘金属封闭输电线路实施例作进一步说明。
气体绝缘金属封闭输电线路包括若干密封连接的管段，管段包括外筒和通过绝缘支撑结构同轴固定在外筒中的导体，相邻筒体中的导体导电连接，筒体中还充有用于实现导体与筒体之间气体绝缘的绝缘气体。
管段的转角设置通常有两种情况，一种为竖直管段转水平段形成的转角，另一种为水水平地面上的两平行设置的横向连接管段和垂直连接两横向连接管段的竖向连接管段形成的，本实施例以气体绝缘金属封闭输电线路中的竖井转水平段的结构为例进行说明，如图1所示，包括位于竖井中的长管段3，以及设置在长管段3上端的垂直于长管段3伸出竖井的短管段2，和设置在长管段3下端的垂直于长管段3的下水平段，长管段3与短管段2密封连接形成带有转角的第一管段15，位于竖井上端的水平地面上的第二管段1水平布置，并通过径向补偿单元4与短管段2密封连接。在竖井中第一管段15的长管段3的下方设置有第二支撑结构6，将长管段3稳定支撑在竖井中，第二管段1的下方设置有第一支撑结构5，将第二管段1支撑在竖井上端的水平地面上。
径向补偿单元4的结构如图2所示，包括两个间隔设置的伸缩节和位于两个伸缩节之间的短管段2，伸缩节包括波纹管7和设置在波纹管7两端的连接法兰，短管段2包括短筒体8和设置在短筒体8两端的连接法兰，短筒体8和伸缩节通过连接法兰轴向顺次连接形成筒状结构。第二管段1的外筒朝向径向补偿单元4的端部设置有连接法兰，短管段2的外筒朝向径向补偿单元4的端部也设置有连接法兰，位于筒状结构两端的伸缩节通过连接法兰分别与第二管段1外筒和短管段2外筒连接。
在筒状结构内腔中同轴安装有中间导体13，第二管段1的外筒中通过绝缘支撑结构10设置有第二管段导体11，短管段2的外筒中通过绝缘支撑结构10设置有短管段导体，中间导体13的一端与第二管段导体11插接连接，中间导体13的另一端与短管段导体插接连接，其中，如图2和图3所示，中间导体13的两端分别设置有柱状插接端12，第二管段导体11的朝向中间导体13的端部设置有插套扩口结构14，短管段导体的朝向中间导体13的端部设置也设置插套扩口结构14，插套扩口结构14形成一个扩口的插接腔，插接腔的内表面包括与插接腔同轴设置的圆周面，圆周面的两端分别连接有相同锥度的锥面，插接腔的圆周面上周向间隔安装有导电触指16，中间导体13的柱状插接端12插接在插套扩口结构14中，使中间导体13与第二管段导体11之间、中间导体13与短管段导体之间均实现可径向偏摆的插接连接。
为了增加径向补偿单元4的导流能力，使管段外筒上的电流能够通过接地结构顺利导向大地，从而不会对外筒内部的导体的导流产生影响，在每个伸缩节的周向外侧均布置有一组导流排9，导流排9包括拱起部分和设置在拱起部分两侧的固定部分，固定部分设置有朝向波纹管7径向向内延伸的翻边，导流排9一端的翻边贴设在第二管段1的连接法兰的背向径向补偿结构的一侧，并且导流排9的翻边、第二管段1连接法兰、伸缩节连接法兰通过螺栓固定连接；导流排9的另一端的翻边贴设在短壳体靠近波纹管7的连接法兰的背向波纹管7的一侧，并且导流排9的翻边、短壳体连接法兰、伸缩节连接法兰通过螺栓固定连接，从而实现第二管段1的外筒和短管段2的外筒之间的电性连接。
靠近第二管段1的伸缩节的外侧设置有铰接连接的两段板体，其中一段板体的一端固定在第二管段1的连接法兰上背向伸缩节的一侧，另一端为铰接端，另一段板体的一端固定在短管段2的靠近伸缩节的连接法兰的背向伸缩节的一侧，另一端为铰接端。由于板体自身具有较强结构强度，加强结构采用板体能够保证伸缩节位置的结构强度，两段板体铰接连接，从而在伸缩节径向偏斜时绕铰接位置发生旋转从而能够为伸缩节的径向偏斜提供条件；靠近短管段2的伸缩节的外侧设置的铰接连接的两段板体的结构与上述两段板体的结构相同，不再赘述。
气体绝缘金属封闭输电线路在实际运行时，由于季节交替或者是某些地区昼夜交替导致温度发生变化，从而导致气体绝缘金属封闭输电线路发生热胀冷缩。由于竖直井中在下水平段转竖直段（长管段）时，在竖直段（长管段）的下端设置有第二支撑结构6，当长管段3发生热胀冷缩时，由于在长管段3的下端设置了第二支撑结构6从而限制了长管段3下端沿轴向伸缩，长管段3仅在其上端发生轴向伸缩，因此，本实施例中将径向伸缩单元设置在上水平段（也即第二管段和短管段）的靠近竖直段（长管段）的位置处，从而径向补偿单元4的径向变形（即补偿量）来吸收第一管段15的长管段3的热胀冷缩形变，如图1中的位于竖井中的第一管段15的长管段3由于温度升高而沿轴向伸长，短管段2随着长管段3的伸长而升高，径向补偿单元4的与短管段2连接的一端就会随短管段2的升高而发生向上的径向偏斜，径向补偿单元4的补偿量就等于各伸缩节的长度与短壳体的长度之和与偏斜角度的正弦值的乘积。当温度降低时与上述情形相反，从而通过径向补偿单元4的径向变形（即补偿量）来吸收第一管段15的长管段3的热胀冷缩形变，避免气体绝缘金属封闭输电线路运行工程中产生过大的应力，保证了气体绝缘金属封闭输电线路的安全运行。当管段的转角为水平地面上的两平行设置的横向连接管段和垂直连接两横向连接管段的竖向连接管段形成的，可以将径向补偿单元设置在其中一根横向连接管段的靠近竖向连接管段的位置处，或者是将径向补偿单元分别设置在两根平行设置的横向连接管段的靠近竖向连接管段的位置处。
本实施例中，径向补偿单元包括两个伸缩节和位于两个伸缩节之间的短壳体，其他实施例中，径向补偿单元还可以包括三个伸缩节和位于相邻两伸缩节之间的短壳体，或者，短壳体中的伸缩节的数量以及短壳体的数量还可以更多，此处不做具体限定。
本实施例中，用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元还包括设置在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过所述波纹管，导流排和短筒体电性导通并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒；其他实施例中，也可以在伸缩节外侧不设置导流排，此时仅通过伸缩节的波纹管实现筒状结构两端的两管段外筒之间的电性连接；或者，在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过所述筒状结构并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒。
本实施例中，在每个伸缩节的周向外侧均布置有一组导流排，其他实施例中，也可以仅在一个伸缩节的周向外侧均布设置有一组导流排，而其余伸缩节的周向外侧不设置导流排，或者每组导流排仅包含一个导流排。
本实施例中，伸缩节外侧设置有加强结构，加强结构为铰接连接的两段板体，其他实施例中，也可以不设加强结构，而通过伸缩节自身的结构强度和导流排的结构强度来对伸缩节形成支撑。
本实施例中，加强结构包括铰接连接的两段板体，以在伸缩节径向偏斜时绕铰接位置旋转，其他实施例中，加强结构还可以包括铰接连接的两根杆体，以在伸缩节径向偏斜时绕铰接位置旋转。
本实施例中，中间导体的两端分别设置有柱状插接端，第二管段导体的朝向中间导体的端部设置有插套扩口结构，短管段导体的朝向中间导体的端部设置也设置插套扩口结构其他实施例中，中间导体的两端分别设置有插套扩口结构，第二管段导体的朝向中间导体的端部以及短管段的朝向中间导体的端部设置有柱状插接端，或者，中间导体的两端分别设置有插套扩口结构和柱状插接端，第二管段导体的朝向中间导体的端部以及短管段的朝向中间导体的端部设置分别设置有柱状插接端、插套扩口结构。或者第二管段导体与中间导体之间、短管段导体与中间导体之间均通过球铰结构实现连接。
本发明的径向补偿单元的具体实施例，径向补偿单元的具体结构与气体绝缘金属封闭输电线路中的径向补偿单元的具体结构相同，不再赘述。

Claims (8)

1.一种用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元，其特征是，包括：
伸缩节，至少有两个，包括波纹管和设置在波纹管两端的连接法兰；
短壳体，包括短筒体和设置在短筒体两端的连接法兰；
短壳体和伸缩节通过连接法兰轴向顺次连接形成筒状结构，短壳体连接于相邻两个伸缩节之间，处于所述筒状结构两端的两个伸缩节用于分别连接气体绝缘金属封闭输电线路的两管段外筒；
中间导体，用于同轴安装在所述筒状结构内腔中，两端分别设置有插接端，使用时，中间导体通过所述插接端与气体绝缘金属封闭输电线路的两管段导体可径向偏摆的插接连接。
2.根据权利要求1所述的用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元，其特征是，还包括设置在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过所述筒状结构并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒。
3.根据权利要求1所述的用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元，其特征是，还包括设置在伸缩节外侧的导流排，所述导流排跨过所述波纹管，导流排和短筒体电性导通并用于电性连接所述筒状结构两端的两管段外筒。
4.根据权利要求3所述的用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元，其特征是，所述导流排成组设置，且导流排的组数与伸缩节的数量相等，每组所包含的两个以上导流排绕伸缩节的周向布置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元，其特征是，还包括设置在伸缩节外侧的加强结构，加强结构跨过波纹管且两端分别连接在伸缩节与外筒的连接位置以及伸缩节与短壳体的连接位置；或者加强结构跨过波纹管且两端分别连接在伸缩节与短壳体的连接位置。
6.根据权利要求5所述的用于气体绝缘金属封闭输电线路的径向补偿单元，其特征是，所述加强结构包括铰接连接的两段板体，以在伸缩节径向偏斜时绕铰接位置旋转。
7.一种气体绝缘金属封闭输电线路，其特征是，包括：
第一管段，包括长管段及与长管段垂直连接的短管段；
第二管段；及
如权利要求1-6任意一项所述的径向补偿单元；
径向补偿单元同轴串接在短管段和第二管段之间。
8.根据权利要求7所述的气体绝缘金属封闭输电线路，其特征是，第二管段导体和径向补偿单元内的中间导体中的一个上设有插套扩口结构，插套扩口结构内设有导电触指，以供另一个插入并实现两者可径向偏摆的插接连接；短管段导体和径向补偿单元内的中间导体中的一个上设有插套扩口结构，插套扩口结构内设有导电触指，以供另一个插入并实现两者可径向偏摆的插接连接。
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