高压组合电器用金属波纹管补偿器国家标准解析

  波纹管本体在相对轴线成直角的任何断面上的最大内径和最小内径之差不大于公称直径的1%；为保证系统密封性，规定补偿器两侧法兰端面密封面平面度不大于0.2 mm；为了能够更好的保证波纹管补偿器运行的可靠性，要求补偿器有高的装配精度。规定补偿器两端法兰相对波纹管的同轴度不大于Φ2 mm；补偿器两侧法兰的螺栓孔的位置度公差不大于Φ1 mm；补偿器两侧法兰对应的螺栓孔的对穿精度不大于Φ1.5 mm。

  [2] 国家发展和改革委员会.高压组合电器用金属波纹管补偿器：JB/T 10617—2006[S].北京：机械工业出版社,2007:1-18.

  高压组合电器用金属波纹管补偿器与普通管道用波纹补偿器不同的是，具有低应力、高循环次数的特性。根据现场应用要求，组合电器用波纹补偿器的设计温度范围为-50～150 ℃；内部介质为SF6气体或其他灭弧、绝缘气体；波纹管安装补偿器循环寿命10次；波纹管温度补偿器循环寿命10 000次。设计中，当与该标准规定的技术参数不一致时，可按照每个用户要求的具体技术参数进行波纹补偿器设计。

  翻边结构与波纹管、接管、法兰焊接的波纹管补偿器相比，焊接结构是在波纹管两端的直壁段上各焊一个接管，接管上再焊法兰，整体结构有4条环焊缝。而翻边波纹管的直壁段相当于焊接结构的接管，波纹管的内腔、直壁段和翻边成为一体，没有环焊缝，提高了产品的可靠性，同时与焊接结构波纹补偿器具有等效的补偿作用。

  翻边式波纹补偿器法兰大多采用铸造铝法兰，为了保证补偿器质量，防止因法兰铸件内部缺陷造成强度下降，本标准规定铸造铝法兰在机加工结束后应在试验机上逐件进行剪切力试验。试验时，利用加压设备对法兰施加规定的集中载荷，集中载荷通过一个加压环向法兰内边缘处施加圆周均布压力，法兰加压示意图见图2。压力检测仪器显示规定的集中载荷后，保压1 min，卸载取出法兰，目测法兰表面，法兰表面应无裂纹。

  组合电器用力平衡型波纹补偿器的典型结构为碟簧力平衡型。设计了由碟簧及碟簧筒、拉杆、螺母组成的碟簧组件，通过碟簧组件的补偿力来平衡波纹补偿器的内压推力。由于碟簧力平衡型补偿器为不完全力平衡结构，为了使设计者更合理地设计碟簧组件的结构，在满足用户想要的前提下，减小轴向位移时不平衡力，特规定了碟簧组件的结构设计原则。

  【摘 要】金属波纹管补偿器大多数都用在设备的温度补偿和安装补偿。目前我国已研发了为80万V、110万V特高压输变电系统配套应用的波纹管补偿器产品，并已大批量应用于输变电系统中。随着输变电电压等级的逐步的提升，对金属波纹补偿器的设计、制造、检验水平要求也慢慢变得高。根据波纹补偿器产品设计、制造、检验要求，编制了GB／T30092－2013。本文主要介绍该标准的设计、制造、检验要求。

  【作者单位】沈阳仪表科学研究院有限公司，辽宁沈阳 110043;国家仪器仪表元器件质量监督检验中心，辽宁沈阳 110043;沈阳仪表科学研究院有限公司，辽宁沈阳 110043;沈阳仪表科学研究院有限公司，辽宁沈阳 110043;沈阳仪表科学研究院有限公司，辽宁沈阳 110043

  标准规定：根据碟簧的材料、结构尺寸、单片碟簧作用力与碟簧变形量的关系、碟簧组件补偿力的大小、碟簧允许的变形量，确定碟簧组件的碟簧片数及碟簧的组合形式。并根据碟簧补偿力的大小，用拉力机压缩碟簧并用螺母锁紧。碟簧压缩后产生的碟簧力与波纹补偿器充压后产生的内压推力大小相等，方向相反。碟簧组件具体结构见GB/T30092-2013中4.3条所示。

  由图1可以看出，翻边结构波纹补偿器的法兰是松套在波纹管直边上的，当该结构波纹补偿器需要内保护套时，内保护套无法与波纹管、法兰之间用传统的焊接方式连接。针对这一难点研究了等压铆接工艺技术，将翻边式波纹管补偿器内保护套与波纹管、铸造铝法兰之间采用等压铆接方法连接，通过铆点把内保护套与波纹管、铸造铝法兰铆固成一个整体。为了检验铸造铝法兰及各组件间铆接质量，标准规定了铆接力大小和铆接后波纹管及法兰的表面质量的具体要求，保证铆接后内保护套不发生松动，同时铸造铝法兰不应有胀裂。

  [5] 于振毅，吴虹，李延夫，等.高压组合电器用波纹补偿器的型式检验[J].管道技术与设备，2008(1)：52-56.

  高压组合电器用波纹管补偿器内部必须光滑、不允许存在任何尖点，避免引起内部放电。对于超高压的组合电器，任何尖端放电现象，都可能带来严重后果。因此本标准对金属波纹管补偿器组件及整体组装的外观都作了详细要求。

  波纹管的内外表面应无视觉可见的，明显能引起应力集中的，对强度、寿命有影响的尖锐压坑，压痕，划伤，裂纹等缺陷，不应有大于单层壁厚负偏差的划伤；波纹管的外观形状应无视觉可见的轴线与波纹环形平面不垂直、波距不均、波纹歪斜等缺陷；波纹管的内外表面应无视觉可见的大片水渍、颜色不均、锈斑、氧化皮等缺陷；翻边波纹管翻边处纵焊接接头应修整光滑，以保证连接密封；补偿器焊接接头外表面应修整平滑，不应有毛刺、尖角；补偿器内表面应光滑过渡，焊接接头修整成圆滑的曲面；法兰密封面应无损伤，法兰密封面、内外表面粗糙度应符合设计图样要求。

  该标准在编制中，注意吸收国内外相关研究成果，参考了ABB、西门子、阿尔斯通、现代重工、三菱等公司的技术协议。

  结合波纹补偿器在组合电器设备中的实际应用，突出组合电器用波纹补偿器特殊性部分。积极采纳用户反馈意见，对意见不一致的，根据可操作性的原则，不强制规定，留给供需双方一定的操作空间。GB/T30092-2013已经于2014年5月1日开始实施。该标准用于组合电器用金属波纹管补偿器设计、制造、检验，对产品技术创新，提升整个行业的产品设计、制造水平起到推动作用。

  波纹补偿器现场安装时，波纹管内压推力由系统固定支架承受。当固定支架承受能力较小，而波纹补偿器的内压推力较大时，内压推力就会对相连的设备产生影响，严重的会造成事故。因此，设计了压力平衡型波纹补偿器。该补偿器通过自身结构使内压引起的推力保持平衡，推力不作用或少作用于相连的设备上，且能满足补偿器的轴向补偿功能要求。

  新产品除了通过设计、工艺、制造等技术措施来保证产品质量外，还需要通过严格的检验对产品进行设计合理性及制造质量验证。由于高压组合电器用波纹管补偿器的技术要求、使用场合及出现事故的危害性与普通管道用波纹管补偿器有着本质的区别，因此该标准规定的型式检验项目不同于普通管道用波纹管补偿器，增加了压力应力、线气体气密性、爆破压力等项目。出厂检验主要是对产品的技术参数进行检测，产品完成后都要进行100%出厂检验。依据高压组合电器用波纹管补偿器的特殊要求，规定了具体的检验项目，出厂检验和型式检验项目见表1。型式检验样品数为2件成品，1支波纹管管坯。成品从出厂检验合格的产品中随机抽取，管坯与成品波纹管所用管坯相同。具体试验要求、试验方法及检验规则见GB/T30092-2013中第5条、第6条和第7条规定。

  随着波纹补偿器设计技术的不断更新，翻边免焊式波纹管补偿器的应用越来越广泛。如图1所示，该补偿器法兰松套在波纹管直壁段上，可以自由转动，与设备法兰连接时，易于保证螺栓孔的对应位置。波纹管直壁段向外翻出一个环形面，钩住法兰的端面，翻边出来的环形表面相当于焊接结构波纹补偿器的法兰密封面，与设备法兰连接时，借助“O”型密封圈实现密封。

  组合电器内部充SF6气体或其他灭弧、绝缘气体，整个系统工作在高电场梯度环境，所以对波纹补偿器的内部加工质量及SF6气体气密性泄漏率有严格的要求。近年来，由于组合电器电压等级不断提高，金属波纹补偿器的技术及检验要求也随之提高。因此，该标准规定波纹补偿器的真空气密性极限线气体气密性泄漏率不大于0.5%/a，高于JB/T10617-2006规定的真空气密性极限线气体气密性泄漏率不大于1%/a的规定。

  在GB/T30092-2013编制中，除采纳已有波纹补偿器标准的部分要求外，新增加了高压组合电器用金属波纹管补偿器设计、制造、检验的特殊要求，同时增加了翻边免焊结构及碟簧力平衡结构形式。本文介绍该标准不同于普通管道用波纹补偿器标准的特殊要求，使国内高压组合电器用波纹补偿器制造厂和产品用户对该标准有所了解，实现该标准的推广应用。

  在GB/T30092—2013编写中，南京晨光东螺波纹管有限公司陈立苏高级工程师、弗莱希波·泰格金属波纹管有限公司刘杰高级工程师、首都航天波纹管厂韩杰高级工程师提出了很多合理化建议，并对个别条款做了修改和补充。在此，对各位专家在标准编写中的辛勤工作表示诚挚的感谢。

  [1] 国家质量监督检验检疫总局.高压组合电器用金属波纹管补偿器：GB/T 30092—2013[S].北京：中国标准出版社，2014:1-22.

  现有管道用波纹管补偿器国家标准都把波纹管作为补偿元件，标准的内容也主要从补偿和耐压方面考虑。而组合电器用波纹管补偿器既是补偿元件，又是电器元件，高压组合电器设备在运行中，整个组合电器内部介质为SF6气体或其他灭弧、绝缘气体，系统的SF6气体泄漏率应不大于0.5%/a，否则影响产品的绝缘性，降低设备运行的可靠性，严重的将造成高压输变电系统停产。虽然波纹管补偿器是一个铆焊件，但设计、制造时补偿器法兰密封面平面度及法兰与设备连接位置精度要求很高，用户在技术要求上提出了近似机械加工件的精度。本标准对波纹管及连接法兰的加工质量和补偿器的总体精度做如下规定。

  随着国内外电力技术的不断发展，组合电器电压等级不断提高，对金属波纹补偿器的技术水平、制造及检验水平要求慢慢的升高。虽然金属波纹管补偿器相关的国家标准已发布，但由于高压组合电器用金属波纹管补偿器使用要求的特殊性，已有的相关标准难以完全满足其设计、制造的要求。制造厂家对高压组合电器用金属波纹管补偿器的设计、制造、检验等要求存在一定差异且没有统一的标准可以遵循，在2006年制订并颁布实施了高压组合电器用金属波纹管补偿器行业标准。JB/T10617-2006《高压组合电器用金属波纹管补偿器》实施过程中，提升了产品的设计、制造水平。但近年来，输变电系统对高压组合电器用波纹补偿器的技术方面的要求不断提高，原标准要求部分滞后于产品发展。因此，编制了GB/T30092-2013《高压组合电器用金属波纹Βιβλιοθήκη Baidu补偿器》。