阅读说明：本技术 一种气体绝缘金属封闭输电线路及其轴向补偿单元 (Gas-insulated metal-enclosed power transmission line and axial compensation unit thereof ) 是由 *** 金光耀 柏长宇 孟祥喜 王静丽 张博 荆林国 李蓬 叶三排 李丽娜 裴涛 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种气体绝缘金属封闭输电线路及其轴向补偿单元,包括伸缩节和短壳体,伸缩节包括通过法兰结构同轴顺次连接的第一、第二、第三波纹管,短壳体通过法兰结构同轴可拆连接在第一波纹管的端部并与伸缩节共同形成筒状结构,筒状结构相背的两端设有法兰结构以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的中间导体,中间导体的两端用于分别与两管段的母线可轴向滑动的插接连接,短筒体上设有用于拆装中间导体的拆卸维修口；还包括拉杆组件,拉杆组件包括第一拉杆和第二拉杆；包含有轴向补偿单元的气体绝缘金属封闭输电线路具有较大的轴向补偿量、保证了伸缩节的稳定性、方便检修拆卸。(The invention provides a gas insulated metal enclosed transmission line and an axial compensation unit thereof, which comprise a telescopic joint and a short shell, wherein the telescopic joint comprises a first corrugated pipe, a second corrugated pipe and a third corrugated pipe which are coaxially and sequentially connected through a flange structure; the short tube is characterized by also comprising an intermediate conductor coaxially arranged in the tubular structure, wherein two ends of the intermediate conductor are respectively in plug connection with the buses of the two tube sections in an axially sliding manner, and the short tube is provided with a dismounting maintenance port for dismounting the intermediate conductor; the pull rod assembly comprises a first pull rod and a second pull rod; the gas insulated metal closed power transmission line comprising the axial compensation unit has larger axial compensation amount, ensures the stability of the expansion joint and is convenient to overhaul and disassemble.)

一种气体绝缘金属封闭输电线路及其轴向补偿单元

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轴向补偿单元。

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，由于环境温度变化、线路带电负荷发热等均能导致气体绝缘金属封闭输电线路产生热胀冷缩，或者是气体绝缘金属封闭输电线路在安装过程中存在装配误差。

现有技术中，通常采用其自身的外筒柔性或者设置轴向伸缩节来吸收热胀冷缩产生的变形或者是装配误差，但是，由于外筒的补偿量有限，采用外筒自身的柔性来补偿时，气体绝缘金属封闭输电线路产生较大的热应力；由于伸缩节在使用时需要承受气压力，导致伸缩节在变形过程中失稳；另外，现有技术中的气体绝缘金属封闭输电线路在发生故障时，还存在检修困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴向补偿单元，以解决现有技术中外筒的补偿量有限以及伸缩节在变形过程中失稳、检修时拆卸困难的问题；本发明还提供了一种气体绝缘金属封闭输电线路，以解决现有技术中由于补偿量有限或者伸缩节在使用时不稳定而影响其安全运行以及检修时拆卸困难的问题。

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轴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轴向补偿单元，包括：

伸缩节；

短壳体，包括短筒体；

伸缩节包括通过法兰结构同轴顺次连接的第一、第二、第三波纹管，短壳体通过法兰结构同轴可拆连接在第一波纹管的端部并与伸缩节共同形成筒状结构，筒状结构相背的两端设有法兰结构以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，分段设置且可拆连接，用于同轴安装在筒状结构内，中间导体的两端用于分别与气体绝缘金属封闭输电线路的两管段的母线可轴向滑动的插接连接，短筒体上设有用于拆装中间导体的拆卸维修口，拆卸维修口处密封安装有封盖；

拉杆组件，包括第一拉杆和第二拉杆；

第一拉杆滑动穿过第一波纹管和第二波纹管之间的法兰结构，且两端分别固定连接在第一波纹管和短壳体之间的法兰结构上及第二波纹管和第三波纹管之间的法兰结构上；

第二拉杆滑动穿过第二波纹管和第三波纹管之间的法兰结构，且两端分别固定连接在第一波纹管和第二波纹管之间的法兰结构上及第三波纹管背向短壳体一端的法兰结构上。

有益效果：当轴向补偿单元的连接的气体绝缘金属封闭输电线路的两管段发生热胀冷缩，或者是存在安装误差时，轴向补偿单元的伸缩节能够发生轴向伸缩，并且，第一波纹管和第三波纹管同步伸缩，第一波纹管和第三波纹管处于拉伸状态时，第二波纹管处于压缩状态，第一波纹管和第三波纹管处于压缩状态时，第二波纹管处于拉伸状态，因此，该轴向补偿单元能够进行较大的轴向伸缩，具备较大的轴向伸缩量（轴向补偿量）；第一拉杆和第二拉杆增加了伸缩节的处的结构强度，增加了伸缩节在进行伸缩时的稳定性；当气体绝缘金属封闭输电线路发生故障时，可通过拆卸维修口拆卸中间导体，然后进行检修，检修拆卸方便。因此，包含有轴向补偿单元的气体绝缘金属封闭输电线路在具有较大的轴向补偿量的同时，保证了伸缩节在进行伸缩时的稳定性，还方便气体绝缘金属封闭输电线路的检修拆卸。

进一步的，还包括设置在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过伸缩节并电性连接在短壳体和第一波纹管之间的法兰结构和第三波纹管背向短壳体端部的法兰结构，以在使用时实现气体绝缘金属封闭输电线路的两管段的外筒之间的电性导通。

有益效果：增加补偿单元在伸缩节处的通流能力，减小伸缩节的通流电流值，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。

进一步的，所述导流排有两个以上且绕伸缩节的周向布置。

有益效果：使伸缩节的周向方向上布置有多个导流通道，通流效果更好。

所述导流排在轴向上具有波形结构以便于轴向变形。

有益效果：当轴向补偿单元发生轴向伸缩时，导流排能够发生轴向变形从而不会影响导流排的导流。

所述第二波纹管的直径大于第一波纹管和第三波纹管的直径。

有益效果：通过该结构，可使内压引起的推力保持平衡，推力不作用或少作用在相连的设备上，同时能够保证自身的轴向补偿功能。

所述第二波纹管的直径大于第一波纹管和第二波纹管的直径，所述导流排在与第一波纹管和第三波纹管轴向对应的位置设有径向内凹的波形结构，以便于导流排的轴向变形。

有益效果：减小整个伸缩节在径向上的结构尺寸。

所述拉杆组件设置有两组以上且拉杆组件绕伸缩节的周向布置。

有益效果：使伸缩节在其周向上的伸缩一致并且保证伸缩节在其周向的具有较为均匀的结构强度。

中间导体分三段设置。

有益效果：方便实现中间导体的拆装。

第一、第二波纹管与两者之间的法兰结构密封焊接，第二、第三波纹管与两者之间的法兰结构密封焊接。

有益效果：保证伸缩节具有较好的密封性。

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，包括第一管段外筒以及同轴安装在第一管段外筒中的第一管段母线；

第二管段，包括第二管段外筒以及同轴安装在第二管段外筒中的第二管段母线；及

轴向补偿单元，轴向补偿单元同轴串接在第一管段和第二管段之间，其中，轴向补偿单元包括：

伸缩节；

短壳体，包括短筒体；

伸缩节包括通过法兰结构同轴顺次连接的第一、第二、第三波纹管，短壳体通过法兰结构同轴可拆连接在第一波纹管的端部并与伸缩节共同形成筒状结构，筒状结构相背的两端设有法兰结构以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，分段设置且可拆连接，用于同轴安装在筒状结构内，中间导体的两端用于分别与气体绝缘金属封闭输电线路的两管段的母线可轴向滑动的插接连接，短筒体上设有用于拆装中间导体的拆卸维修口，拆卸维修口处密封安装有封盖；

拉杆组件，包括第一拉杆和第二拉杆；

第一拉杆滑动穿过第一波纹管和第二波纹管之间的法兰结构，且两端分别固定连接在第一波纹管和短壳体之间的法兰结构上及第二波纹管和第三波纹管之间的法兰结构上；

第二拉杆滑动穿过第二波纹管和第三波纹管之间的法兰结构，且两端分别固定连接在第一波纹管和第二波纹管之间的法兰结构上及第三波纹管背向短壳体一端的法兰结构上。

有益效果：当轴向补偿单元的连接的气体绝缘金属封闭输电线路的两管段发生热胀冷缩，或者是存在安装误差时，轴向补偿单元的伸缩节能够发生轴向伸缩，并且，第一波纹管和第三波纹管同步伸缩，第一波纹管和第三波纹管处于拉伸状态时，第二波纹管处于压缩状态，第一波纹管和第三波纹管处于压缩状态时，第二波纹管处于拉伸状态，因此，该轴向补偿单元能够进行较大的轴向伸缩，具备较大的轴向伸缩量（轴向补偿量）；第一拉杆和第二拉杆增加了伸缩节的处的结构强度，增加了伸缩节在进行伸缩时的稳定性；当气体绝缘金属封闭输电线路发生故障时，可通过拆卸维修口拆卸中间导体，然后进行检修，检修拆卸方便。因此，包含有轴向补偿单元的气体绝缘金属封闭输电线路在具有较大的轴向补偿量的同时，保证了伸缩节在进行伸缩时的稳定性，还方便气体绝缘金属封闭输电线路的检修拆卸。

进一步的，还包括设置在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过伸缩节并电性连接在短壳体和第一波纹管之间的法兰结构和第三波纹管背向短壳体端部的法兰结构，以在使用时实现气体绝缘金属封闭输电线路的两管段的外筒之间的电性导通。

有益效果：增加补偿单元在伸缩节处的通流能力，减小伸缩节的通流电流值，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。

进一步的，所述导流排有两个以上且绕伸缩节的周向布置。

有益效果：使伸缩节的周向方向上布置有多个导流通道，通流效果更好。

所述导流排在轴向上具有波形结构以便于轴向变形。

有益效果：当轴向补偿单元发生轴向伸缩时，导流排能够发生轴向变形从而不会影响导流排的导流。

所述第二波纹管的直径大于第一波纹管和第三波纹管的直径。

有益效果：通过该结构，可使内压引起的推力保持平衡，推力不作用或少作用在相连的设备上，同时能够保证自身的轴向补偿功能。

所述第二波纹管的直径大于第一波纹管和第二波纹管的直径，所述导流排在与第一波纹管和第三波纹管轴向对应的位置设有径向内凹的波形结构，以便于导流排的轴向变形。

有益效果：减小整个伸缩节在径向上的结构尺寸。

所述拉杆组件设置有两组以上且拉杆组件绕伸缩节的周向布置。

有益效果：使伸缩节在其周向上的伸缩一致并且保证伸缩节在其周向的具有较为均匀的结构强度。

中间导体分三段设置。

有益效果：方便实现中间导体的拆装。

第一、第二波纹管与两者之间的法兰结构密封焊接，第二、第三波纹管与两者之间的法兰结构密封焊接。

有益效果：保证伸缩节具有较好的密封性。

附图说明

图1为本发明气体绝缘金属封闭输电线路的带有轴向补偿单元的部分结构示意图；

图中：1-第一管段；2-绝缘支撑结构；3-第一母线；4-短壳体连接法兰；5-短筒体；6-封盖；7-导流排；8-第一连接法兰；9-第一波纹管；10-第二连接法兰；11-第二波纹管；12-第三连接法兰；13-第三波纹管；14-第四连接法兰；15-第二管段；16-第二拉杆；17-第二滑套；18-第三导体；19-第一拉杆；20-第一滑套；21-第二导体；22-第一导体；23-插套结构；24-插接端。

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2同轴固定在外筒中的母线，相邻筒体中的母线导电连接，筒体中还充有用于实现母线与筒体之间气体绝缘的绝缘气体。

本发明的轴向补偿单元的使用状态如图1所示，轴向补偿单元连接在气体绝缘金属封闭输电线路的第一管段1和第二管段15之间，其中，第一管段1包括第一管段外筒和通过绝缘支撑结构2同轴固定在第一管段外筒中的第一母线3，第一管段外筒朝向轴向补偿单元的一端设置有连接法兰，第二管段15包括第二管段外筒和通过绝缘支撑结构2同轴固定在第二管段外筒中的第二母线，第二管段外筒朝向轴向补偿单元的一端设置有连接法兰。

轴向补偿单元包括伸缩节和短壳体，短壳体包括短筒体5和设置在短筒体5两端的短壳体连接法兰4，短壳体通过短壳体连接法兰4同轴可拆连接在伸缩节的端部并与伸缩节共同形成筒状结构，筒状结构相背的两端通过连接法兰分别与第一管段外筒和第二管段外筒密封连接。在筒状结构的内腔中同轴安装有中间导体，中间导体分段设置且可拆连接，中间导体的两端为插接端24，使用时，中间导体通过插接端24分别与第一母线3的端部以及第二母线的端部可轴向滑动的插接连接。为了方便实现中间导体的拆装，在短筒体5上开设有拆卸维修口，拆卸维修口有两个并沿短筒体5的周向布置，拆卸维修口的孔口位置密封安装有封盖6。

具体的，伸缩节包括同轴顺次连接的第一波纹管9、第二波纹管11、第三波纹管13，并且，第二波纹管11的直径大于第一波纹管9和第二波纹管11的直径；第一波纹管9、第二波纹管11与两者之间的第二连接法兰10密封焊接，第二波纹管11、第三波纹管13与两者的第三连接法兰12密封焊接，第一波纹管9的远离第二波纹管11的一端焊接有第一连接法兰8，第三波纹管13的远离第二波纹管11的一端焊接有第四连接法兰14。

伸缩节的连接法兰上设置有第一拉杆19和第二拉杆16，第一拉杆19和第二拉杆16形成了拉杆组件，第一拉杆19依次穿过第一连接法兰8、第二连接法兰10、第三连接法兰12，并且，第一拉杆19穿过第一连接法兰8的一端并通过第一连接法兰8两侧的螺栓实现与第一连接法兰8的固定连接，第一拉杆19穿过第三连接法兰12的一端并通过第三连接法兰12两侧的螺栓实现与第三连接法兰12的固定连接，第二连接法兰10在第一拉杆19穿过的穿孔固定有第一滑套20，从而使第一拉杆19能够相对第二连接法兰10相对滑动；第二拉杆16依次穿过第二连接法兰10、第三连接法兰12、第四连接法兰14，并且，第二拉杆16穿过第二连接法兰10的一端并通过第二连接法兰10两侧的螺栓实现与第二连接法兰10的固定连接，第二拉杆16穿过第四连接法兰14的一端并通过第四连接法兰14两侧的螺栓实现与第四连接法兰14的固定连接，第三连接法兰12在第二拉杆16穿过的穿孔固定有第二滑套17，从而使第二拉杆16能够相对第三连接法兰12相对滑动。本实施例中，拉杆组件有两组且拉杆组件绕伸缩节的周向布置。

为了避免对外筒内部母线的导流产生影响，使管段外筒上的电流能够顺利通过伸缩节然后通过接地结构导向大地，需要增加伸缩节处的导流能力，本实施例中，在伸缩节的周向外侧布置有导流排7，导流排7设置有两个且绕伸缩节的周向布置，由于第二波纹管11的直径大于第一波纹管9和第二波纹管11的直径，若将导流排设置在第二波纹管外侧的弧形结构，将增大整个伸缩节在径向上占用的空间，为此，将导流排7在与第一波纹管9和第三波纹管13轴向对应的位置设有径向内凹的波形结构，以便于伸缩节在发生轴向伸缩时，导流排7能够发生轴向变形，在不影响伸缩节发生轴向变形的同时还实现了导流排7两端的短筒体5与第二管段外筒之间的电性连接。导流排7在轴向方向的两端设置有朝向波纹管的径向向内延伸的翻边，导流排7一端的翻边贴设在短壳体连接法兰4的背向伸缩节的一侧，并且，导流排翻边、短壳体连接法兰4、第一连接法兰8通过螺栓固定连接；导流排7的另一端的翻边贴设在第二管段15的连接法兰的背向伸缩节的一侧，并且导流排7的翻边、第二管段15的连接法兰、第四连接法兰14通过螺栓固定连接。

中间导体分三段设置，包括顺次连接的第一导体22、第二导体21、第三导体18，并且，第一导体22与第二导体21通过螺栓可拆连接，第二导体21与第三导体18通过螺栓可拆连接，第一导体22的远离第二导体21的一端形成圆柱插接端，第三导体18的远离第二导体21的一端形成圆柱插接端，第一母线3的端部为插套结构23，插套结构23包括圆柱形插接内腔，插套结构23的内表面设置有导电触指，导电触指在插接内腔的轴向方向延伸一段距离，从而在伸缩节发生轴向伸缩时，圆柱形插接端在插接腔中左右滑动还依然能够实现两者之间的电性连接，第三导体18与第二母线的插接形式与上述的第一导体22与第一母线3的插接形式相同，不再赘述。

本发明的气体绝缘金属封闭输电线路在运行过程中，由于环境温度变化、线路带电负荷发热等导致气体绝缘金属封闭输电线路产生热胀冷缩时，或者气体绝缘金属封闭输电线路在安装过程中存在装配误差时，轴向补偿单元将会发生轴向伸缩，具体的，以环境温度变化时轴向补偿单元的伸缩情况为例，当环境温度升高时，第一管段1、第二管段15均会沿轴向伸长，此时，在第一管段外筒和第二管段外筒分别从轴向补偿单元的两侧向中间挤压轴向补偿单元，此时，伸缩节的第一连接法兰8推着第一拉杆19向右移动，由于第一拉杆19的支撑作用，第一连接法兰8和第三连接法兰12之间的间距不变，同时，第四连接法兰14推着第二拉杆16向左移动，由于第二拉杆16的支撑作用，第二连接法兰10与第四连接法兰14之间的间距不变，也就是说，第一连接法兰8和第三连接法兰12一起向右移动，第二连接法兰10和第四连接法兰14一起向左移动，从而使第一波纹管9和第三波纹管13发生轴向压缩，第二波纹管11发生轴向伸长，最终使整个伸缩节呈压缩状态，当温度降低时的情况与上述情况相反，不再赘述。

当需要检修气体绝缘金属封闭输电线路时，先将拆卸维修口上的封盖6打开，然后拆下第二导体21与第一导体22之间、第二导体21与第三导体18之间的螺栓，将第二导体21拆卸下来并从拆卸维修口中取出，然后在将第一导体22从第一母线3端部的插套结构23中拔下并从拆卸维修口中取出，将第三导体18从第二母线端部的插套结构23中拔下并从拆卸维修口中取出，从而完成了中间导体的拆卸，然后在将轴向补偿单元的筒状结构拆下，就能够进行检修工作。

本实施例中，第一波纹管、第二波纹管与两者之间的第二连接法兰密封焊接，第二波纹管、第三波纹管与两者的第三连接法兰密封焊接，其他实施例中，第一波纹管的两端分别设置有连接法兰，第二波纹管的两端分别设置连接法兰，第三波纹管的两端分别设置连接法兰，此时，第一波纹管与第二波纹管连接时，通过第一波纹管上的连接法兰与第二波纹管上的连接法兰实现密封连接，第二波纹管与第三波纹管连接时，通过第二波纹管上的连接发兰与第三波纹管上的连接法兰实现密封连接。

本实施例中，还包括设置在伸缩节外侧的导流排，导流排跨过伸缩节并电性连接在短壳体和第一波纹管之间的法兰结构和第三波纹管背向短壳体端部的法兰结构，其他实施例中，也可以不设置导流排，而仅通过伸缩节额波纹管来实现气体绝缘金属封闭输电线路的两管段的外筒之间的电性导通。

本实施例中，导流排设置有两个且绕伸缩节的周向布置，其他实施例中，导流排也可以设置一个、三个或者更多，在此对导流排的数量不作限定。

本实施例中，所述导流排在轴向上具有波形结构以便于轴向变形；其他实施例中，导流排还可以为弧形，当伸缩节发生伸缩时，导流排能够轴向变形。

本实施例中，第二波纹管的直径大于第一波纹管和第二波纹管的直径，其他实施例中，第二波纹管的直径还可以等于第一波纹管和第二波纹管的直径，或者第二波纹管的直径可以小于第一波纹管和第二波纹管的直径。

本实施例中，导流排在与第一波纹管和第三波纹管轴向对应的位置设有径向内凹的波形结构，其他实施例中，导流排还可以为单波峰波形结构，以便于导流排的轴向变形。

本实施例中，拉杆组件设置有两组且拉杆组件绕伸缩节的周向布置，其他实施例中，拉杆组件设置有一组、三组、四组等，在此对拉杆组件的组数不作限定，当拉杆组件设置有三组以上时绕伸缩节的周向布置。

本实施例中，中间导体分三段设置，包括第一导体、第二导体、第三导体，其他实施例中，中间导体还可以分四段以上设置，包括第一导体、第二导体、第三导体、第四导体，并且，第一导体与第二导体通过螺纹可拆连接，第二导体与第三导体通过螺纹可拆连接，第三导体与第四导体通过螺纹可拆连接。

本发明的轴向补偿单元的具体实施例，本发明的轴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轴向补偿单元的结构相同，不再赘述。