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      2008年蘭州東部地區一套800kVCIS高壓電器開關設備于夏季投產使用，運行狀況良好，入冬以后氣溫降低至-20℃以下，長母線管道局部位置出現大量SF氣體泄露，同期沈陽地區同型號設備也出現此現象。SF氣體具有優良的絕緣性能與滅弧性能，被廣泛應用于CIS高壓電器設備當中。但是SF是一種溫室氣體，一旦泄露會污染環境；更重要的是泄漏使設備內SF氣體密度下降，導致設備內部絕緣性能及滅弧性能降低，而設備內部SF氣體的水分含量增加，產生凝露，在電弧作用下，微量H20與SF金屬發生水解反應，產生劇毒和腐蝕氣體，損壞絕緣，腐蝕設備殼體危及安全運行，毒性氣體大量泄露會危害人體健康。下面對管線進行詳細的強度分析。
      確定載荷及工況
      管道受力分析
      CIS長母線管道的外部結構由金屬筒體、連接法蘭、密封墊片、固定支架、可動支架、波紋管膨脹節等基本結構組成。漏氣的直接原因在于部分結構受力較大，有變形發生導致密封失效。長母線管道的受力情況主要有：①在封閉的金屬管道內充入SF氣體，形成密閉的工作空間。通常氣體氣壓為0.3-0.6MPa，這時金屬筒體壁而受到內壓力的作用；②金屬筒體自身的重力，固定支架給予的約束力，以及可動支架的支撐力；③隨著溫度的變化，各部分受到溫度應力的作用；④風載荷及地震載荷的作用。
確定工況
      蘭州位于我國西北部地區，冬夏季溫度變化波動很大，根據其氣候變化特點，確定CIS母線管道的工作環境溫度及對應受力情況。①夏季30 0C安裝設備，管道所受載荷為SF氣體內壓力、重力、支架約束力；②夏季30 ℃安裝設備升溫到極限溫度70℃，此時溫差為40 K，管道所受載荷為內壓力、重力、支架約束力及溫度應力；③夏季30℃安裝設備降溫到極限溫度-30℃，此時溫差為-60K，管道所受載荷為內壓力、重力、支架約束力及溫度應力；④冬季-5℃安裝設備，管道所受載荷為內壓力、重力；⑤冬季-5℃安裝設備升溫到極限溫度55℃，此時溫差為60 K，管道所受載荷為內壓力、重力；⑥冬季-5℃安裝設備降溫到極限溫度-30℃，此時溫差為-25 K，管道所受載荷為內壓力、重力、溫度應力。
CAESAR II軟件介紹及模型建立
      CAESAR II管道應力分析軟件是由美國COADE公司研發的壓力管道應力分析專業軟件。向用戶提供完備的國際上的通用管道設計規范，具有強大的分析功能、豐富的數據庫等優異的性能所以深受國內外管道應力分析工程師的青睞，目前在石油、化工、電力等行業有較多的用戶。
      CAESAR II應力分析程序的理論基礎是結構力學，而結構力學在建立桿狀元件的力學方程時做出了一些假設，即結構中所有桿狀元件的變形都很小，各節點的位移不改變元件的形狀，此時力和位移成線形關系，并符合虎克定律，各載荷在元件中引起的應力、應變、位移可以疊加。基于這樣的假設，根據確定的6種不同的工況及載荷應用CAESAR II軟件對CIS長母線管道的受力情況進行分析計算，建立結構模型，局部典型結構及其節點編號如圖所示。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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