[发明专利]一种高压套管顶部密封性能评估方法

权利要求书

1.一种高压套管顶部密封性能评估方法，其特征在于，包括：

步骤1：计算高压套管顶部密封螺栓额定预紧力及台风天气下高压套管顶部引出线舞动所带来的附加力；

步骤2：对高压套管顶部在考虑台风天气影响下进行受力分析；

步骤3：根据步骤1和步骤2的分析结果，收集高压套管顶部密封材料样品，开展可压缩性试验及压缩恢复性试验，评估套管顶部密封性能，其中，

在步骤2中，当台风工况下，高压套管顶部引出线受风作用下舞动，对将军帽产生水平方向的作用力F，将以将军帽上与该作用力垂直方向上的紧固螺栓为支点，对密封垫的一侧产生额外的下压力F₂，其中，密封垫的一侧是指与水平作用力方向相同的一侧密封垫 ，这一额外下压力的大小可根据力矩平衡的原则进行估算：

在步骤3中的可压缩性试验：对密封材料 样品施加垂直向下的压力，压力以固定步长逐渐增加压力的值，以密封材料 样品垂直方向压缩量达到55％为终止条件，以此获取密封材料样品 压缩形变量L与受力大小F_y的关系：

L＝f(F_y) (8)

在步骤3中的压缩恢复性试验：首先对密封材料样品施加预压力，使其保持额定的压缩形变Δd_N，以模拟正常运行工况下密封垫长期受力，然后对其施加n次幅值为F₂的压力冲击，以模拟台风工况下高压套管顶部引出线频繁舞动带来的下压力，每次冲击持续t₁秒，冲击间隔t₂秒，以便密封垫进行恢复；

在步骤3中，试验结束后记录样品厚度变化量Δd：

若Δd＜Δd_N，则表示理论上台风工况所带来的额外下压力并不会影响套管顶部的密封性能；

若Δd≥Δd_N，则表示套管顶部密封性能受到影响较大，套管面临较大的受潮风险，需要进行密封材料的更换。

2.根据权利要求1所述的高压套管顶部密封性能评估方法，其特征在于，

在步骤1中，设螺栓的拧紧力矩为T，其单位为N·m，用于克服螺纹阻力矩为T₁，其单位为N·m，螺栓与连接件之间的端面摩擦力矩为T₂，其单位为N·m，则有：

T＝T₁+T₂＝KF′d (1)

其中，F′为螺栓所带来的下压力，其单位为N，K为拧紧力矩系数，d为螺纹公称直径，其单位为mm；

据厂家提供的螺栓紧固额定力矩T_N，代入式(1)即可计算得到高压套管顶部密封螺栓额定预紧力F_N，如式(2)所示：

3.根据权利要求2所述的高压套管顶部密封性能评估方法，其特征在于，

在步骤1中，根据变电站设计阶段的水文气象资料，可以获取设计风速V_d，其单位为单位m/s，在距离地面10m处，进而根据式(3)可将风速修正至实际高度：

式中V_h为安装高度处风速，其单位为m/s，h为安装高度，其单位为m，α为地面粗糙系数，该系数与区域地形有关，对于近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠，取值为0.12；对于空旷田野、乡村、丛林、丘陵、房屋比较稀疏的中、小城镇和大城市郊区，取值为0.16；对于有多层和高层建筑且房屋比较密集的大城市市区，取值为0.2；

计算得到风速后，进一步可以通过式(4)计算风速所产生的风压P，其单位为N/m²：

式中ρ表示空气密度，一般情况下均取值为1.25kg/m³；

高压套管顶部引出线在垂直方向的投影长度为l₁，其单位为m，引出 线直径为d，其单位为m，因此高压套管顶部引出线在风中的受力面积S，其单位为m²，可以通过式(5)进行计算：

S＝l₁·d (5)

因此，台风天气下高压套管顶部引出线舞动所带来的附加力F，其单位为N，可以通过式(6)进行计算得到：

F＝P·S (6)。