本实用新型公开了一种管道系统自动补偿球阀，该球阀包括连接有齿轮箱的阀体、用于开闭管道的阀芯球、分别与所述齿轮箱以及所述阀芯球相连的用于驱动所述阀芯球转动的上阀杆、具有一道硬密封及两道软密封的多层次阀座密封结构；所述阀体的至少一端的端面连接有沿流体流动方向向远端延伸的具有凸起和/或凹陷的变径管状结构，所述变径管状结构用于实现消除管道热应力的补充功能。该球阀结构简单紧凑、阀门与管道补偿器采用一体式结构设计，尽量减少泄漏点，保证密封更可靠，使用寿命更长，降低了整体管道运行成本。具有一体式结构，体积小、重量轻，全焊接型式确保密封可靠、无需维修保养、使用寿命长、操作方便。