高海拔地区GIS长母线温差热应力结构补偿系统

1.项目简介    

  我国正处于工业化和城镇化快速发展的重要时期，预计到2022年，我国用电需求将达到7.7万亿千瓦时，发电装机将达到17亿千瓦左右，均为现有水平的2倍以上，在输配电的过程中，GIS母线起到至关重要的作用，由于青藏高海拔地区的强紫外线以及大温差的特点，导致GIS母线管的故障率大大提高，维修成本增加，输电效率大幅降低。本项目深入研究青藏大温差下不同电压等级下具体的GIS设备的真实地变形量，准确调节和改造温差应力系统装置（波纹管等）的参数和结构，使其真正实现温差变形量的吸收，保证室外GIS设备安全稳定运行，填补了国内外关于GIS在大温差下热应力形变的研究空白。并提出了一系列的改进措施，研发了高海拔地区GIS长母线温差热应力结构补偿系统，可以实时检测母线管道位移，并及时通过远程控制进行调整进行位移补偿，以大幅提高母线管的运行效率，降低故障率及维修成本，产业估值非常巨大，市场前景广阔。 

2.产品介绍    

  近年来，青海省内多个电站基础设施GIS长母线管道发生SF6气体泄漏、绝缘盆子破裂和管道支撑处出现裂纹等事故，严重威胁输变电安全。初步分析认为，由于青海地处高原，具有气候干燥、风沙大、紫外线强、昼夜及四季温差大的特点，电站基础设施GIS长母线管道在温度应力作用下的发生热胀冷缩，局部位置的实际监测也表明极限位移载荷可达到50mm、100mm。     

  针对这些突出的问题，需要对GIS设备在青海电网的运行适应性开展技术研究，提升GIS设备的应用水平。本团队通过仿真软件对塔拉、郭隆以及泉湾的母线管道设备经行模型建立与仿真后，设计出一套高海拔地区GIS长母线温差热应力结构补偿系统，可以实时检测管道变形位移，并在出现异常数据后可以自动调控温差补偿设备，并提出一套统一完整的管道安装方案，为GIS设备的结构布局和后期运行维护提供技术支撑。

3.产品技术水平、产品的创新点    

  本团队在项目前期深入塔拉750KV、郭隆750KV、泉湾330KV三座变电站进行实地勘测并获取到了大量的数据，并研究其对应的故障情况。在此基础上，本团队利用多物理场仿真软件COMSOL对三座变电站的母线管道进行三维建模，并建立有限元模型数据库，将仿真结果与实地勘测结果进行比较，并在此基础上利用软件自带的APP制作模块开发出相应的操作软件，可以将检测数据与相应的故障情况自动匹配，有效减少运维检修成本。最终此前的研究基础上，本团队研发出一套高海拔地区GIS长母线温差热应力结构补偿系统。    

  深入研究青藏大温差下不同电压等级下具体的GIS设备的真实地变形量，研发出高海拔地区GIS长母线温差热应力结构补偿系统，提出一套完整统一的管道安装方案，为未来建站和运维工作提供理论指导。    

  建立有限元模型数据库，为未来有限元数值模拟分析提供研究基础，缩短有限元数值模拟分析周期，提供有限元数值模拟精度。

2021-02-25