CN101859618A - 高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置 - Google Patents

高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置 Download PDF

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陈原
卢毅
邓春
张勇平
刘亚新
刘鸿斌
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Abstract

本发明涉及一种高压输电线路用的绝缘装置,特别涉及输电线路绝缘子和输电线路相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置。绝缘装置棒体的两端分别固定连接接口,靠近接口的棒体上分别固定均压环,均压环之间的棒体上均布伞裙,其特征在于:所述的棒体由柔性芯和柔性芯护套组成,柔性芯护套包裹在柔性芯外成为一体;所述柔性芯的材料为纤维增强型树脂或纤维丝束或纤维丝束编织体;所述柔性芯护套和伞裙的材料为硅橡胶、氟硅橡胶类有机材料。该复合材料柔性绝缘装置结构简单,重量轻,抗拉、抗压和抗弯曲,卷绕、弯曲、扭转后可无损复伸直。

Description

高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置
技术领域
本发明涉及一种高压输电线路用的绝缘装置,特别涉及输电线路绝缘子和输电线路相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置。
背景技术
1、刚性线路复合绝缘子
普通的线路复合绝缘子为刚性结构,中心为刚性的玻璃纤维增强树脂芯棒,外部包裹硅橡胶伞裙和护套。由于芯棒的玻璃纤维丝沿轴向排列,因此复合绝缘子耐受拉力的能力大大优于耐受压力、弯力、和扭力的能力。一般情况下,复合绝缘子用作悬垂绝缘子,能够发挥其最大优势——即承受拉力,经过长期和大批量的应用,刚性复合绝缘子用作悬垂绝缘子被证明是成功的、安全的。但当复合绝缘子用作线路的V串绝缘子时,除了在无风状态下承受拉力外,在风力、特别是垂直线路的风力作用下,绝缘子常常要承受压力和弯矩,而这种受力并非刚性复合绝缘子的强项,在长期存在的拉-压(弯)交变应力下是刚性芯棒不能承受的,所导致的疲劳断裂事故频繁发生。高压输电线路在大风时产生导线风偏,造成V串复合绝缘子中处于下风向的绝缘子由承受拉力变为承受压力,绝缘子导线端或铁塔端碗头中的锁紧销被复合绝缘子球头反复挤压变形,失去限位功能,造成V型绝缘子球头从碗头中脱出,导致掉串。如图1、2所示。
与复合绝缘子的典型故障形式——脆断相比,刚性的V串复合绝缘子断串是一种新的复合绝缘子机械故障形式,是复合绝缘子承受拉-压(弯)交变应力导致的芯棒疲劳断裂。V串在风力下产生的拉-压(弯)交变应力是导致这种故障形式的主要原因,近年来紧凑型线路V串复合绝缘子上下端锁紧销受压变形、球头脱出均为受到这种压力所致。随着运行单位封堵V串复合绝缘子上下碗头出口措施的应用,这种压力及拉-压(弯)交变应力必然完全由中间的复合绝缘子承受,有可能导致紧凑型线路V串复合绝缘子疲劳断裂故障相对更加突出。对于由盘形悬式瓷/玻璃绝缘子组成的链式V串结构是不会产生这种压力及拉-压(弯)交变应力的,只有复合绝缘子这种相对刚性的V串绝缘子才能产生上述压力,即拉压交变应力是复合绝缘子V串必然存在的问题——或者球头脱出或者芯棒断裂——迟早可能发生。普通的刚性复合绝缘子耐拉而不耐压(弯),使V串复合绝缘子在紧凑型线路的长期运行中经常性承受压力和弯矩是不明智的。虽然由盘形悬式瓷/玻璃绝缘子组成的链式V串结构是不会产生这种压力及拉-压(弯)交变应力的,也就不会存在上述疲劳断裂的风险;但对于紧凑型线路,由于杆塔设计强度偏低,一旦以瓷/玻璃绝缘子串替代V串复合绝缘子,则绝缘子重量将显著增大并对杆塔产生不可忽略的机械应力。
2、刚性复合相间间隔棒
近年来,输电线路的舞动已成为电力系统架空输电线路的主要故障形式之一,舞动不仅涉及紧凑型线路,也涉及常规线路、同塔双回线路;不仅涉及三角排列的导线形式,也涉及水平排列和垂直排列的导线形式。
在现有技术中,用于抑制线路舞动的主要措施和产品主要包括:刚性复合相间间隔棒和分节式相间间隔棒等,然而这些产品在应用中均存在一定的缺点或局限性,其中:
刚性复合相间间隔棒,其芯棒为刚性的玻璃纤维增强环氧树脂芯棒,是承受机械力的主要部分。刚性复合相间间隔棒的缺点是:(1)由于导线弧垂及杆塔高差的存在,对于三角排列或垂直排列的导线结构,上下相导线间距不是固定值,因此相间间隔棒需逐支定长制造,制造和应用不便。而且,相间距离的测量误差和相间间隔棒的生产误差常常使安装时相间间隔棒和相间距离难以完全匹配,造成一定安装难度。(2)由于刚性相间间隔棒的长度较长,如500kV同塔双回线的垂直排列的导线相间间隔棒长度达到12m左右,因此不利于运输和安装。(3)由于刚性复合相间间隔棒在长期运行中不断承受拉力和压力,这种拉—压(弯)交变应力可能导致刚性复合相间间隔棒疲劳断裂。(4)相间间隔棒两端与导线连接的金具(包括安装支架、钢脚等)主要是按承受拉应力考虑的,由于舞动及风偏的作用,导线之间相互靠近时也可对金具产生挤压,使其承受弯矩和扭力,易导致金具损伤或发生断裂。(5)由于导线之间相互靠近时可对刚性相间间隔棒产生挤压力,因此一般要求相间间隔棒的芯棒较粗(如Φ30mm),相间间隔棒重量较大,安装相对不便且对导线产生一定的额外机械荷载。
分节式相间间隔棒,由两节或两节以上的刚性相间间隔棒(复合相间间隔棒)组成,每节相间间隔棒首尾通过金具铰接,可以多方向转动。分节式柔性相间间隔棒的缺点是,连接金具数量增多,减小了有效的绝缘距离;由于每节相间间隔棒仍然是刚性结构,其芯棒直径大,重量仍然较大,而且连接金具的增加也在一定程度上增大了相间间隔棒的重量。
发明内容:
为了克服现有技术的缺点,本发明提供一种高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置,它结构简单,重量轻,抗拉、抗压和抗弯曲。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:绝缘装置棒体的两端分别固定用于连接外部导线和支撑物的连接接口,靠近连接接口的棒体上分别固定均压环,均压环之间的棒体上均布伞裙,其特征在于:所述的棒体由柔性芯和柔性芯护套组成,柔性芯护套包裹在柔性芯外成为一体;所述柔性芯为能够使复合材料柔性绝缘装置弯曲、卷绕和扭转后无损复伸直的有机材料,柔性芯的材料为纤维增强型树脂或纤维丝束或纤维丝束的编织体;所述柔性芯护套和伞裙的材料为硅橡胶、氟硅橡胶类有机材料。
所述连接接口的材料为金属材料、纤维增强型树脂或纤维丝束或纤维丝束编织体。
该复合柔性绝缘装置还包括均压环,均压环套装在所述的柔性棒体上,或安装在所述的连接接口上。
本发明具有下列优点:1、结构简单,重量轻,对杆塔和导线的机械负荷小,2、抗拉、抗压和抗弯力大;3、绝缘性能强;4、由于能卷绕,储存、运输、安装方便。
本发明的复合材料柔性绝缘装置适于与高压、超高压、特高压等各电压等级输电线路,可作为导线与导线之间防舞动相间间隔绝缘装置和导线与杆塔之间绝缘装置用途。
本发明用作输电线路绝缘子和抑制舞动相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置,在静止运行状态下,其连接接口部件只承受其自重产生的机械力,在舞动等其它运行过程中也只承受拉力而可避免承受压力或拉—压(弯)交变应力,从而避免造成复合材料柔性绝缘装置及其连接金具的疲劳断裂故障,有利于延长使用寿命。作为相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置,具有一定的弹性伸长范围,一定程度上可起到吸收导线舞动能量的作用。
本发明用作输电线路绝缘子和抑制舞动相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置,不占用绝缘距离,因此不仅可用于三角排列和水平排列的导线形式,也可用于垂直排列的导线形式,具有更广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为现有技术在无风情况下V串复合绝缘子的受力示意图;
图2为现有技术在大风情况下V串复合绝缘子的受力示意图;
图3为本发明示意图;
图4为本发明棒体横切面图;
图5为本发明用在线路铁塔和导线构成V串连接的示意图;
图6为本发明用在支撑导线的子导线间隔棒的连接示意图;
图7为本发明盘绕状态示意图。
具体实施方式:
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图3、4所示,本实施例的用作输电线路舞动抑制相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置包括:棒体100,该棒体100由柔性芯101和柔性芯护套102组成。
柔性芯101可由纤维增强型树脂制成,或由纤维丝束制成,也可由纤维丝束的编织体制成。制成柔性芯101的上述有机复合材料能够使棒体100弯曲、卷绕和扭转后无损复伸直。
柔性芯护套102为硅橡胶、氟硅橡胶类有机材料制成,柔性芯护套102在柔性芯101外。
伞裙200为硅橡胶、氟硅橡胶类有机材料制成,可由多个伞裙间隔的套装在棒体100外,用于增大爬电距离,500kV复合材料柔性绝缘装置的爬电距离不小于17000毫米。
连接接口400与柔性芯101相连接,用于连接外部导线或支撑物。材料为金属材料、纤维增强型树脂或纤维丝束或纤维丝束编织体。连接接口400上套装均压环300。
所述的棒体100上套装均压环300。
柔性芯护套102和伞裙200可以为一体件。
柔性芯护套102和伞裙200也可以是分体的,伞裙200中心具有穿孔,伞裙通过穿孔套装在柔性芯护套外。
连接接口400可以由金属材料制成,也可以由制成柔性芯的有机复合材料制成,也可以和柔性芯一体形成。连接接口400可为压接的环式连接金具,或带槽的环式连接金具,并使用U形环、球头挂环与子导线间隔棒球窝形成连接,球头挂环的自由旋转结构以及环与环之间的自由连接方式保证复合材料柔性绝缘装置可以自由旋转和摆动。
柔性芯101及连接金具的抗拉强度不小于100kN,在架空输电线路导线存在舞动趋势时,使复合材料柔性绝缘装置通过拉力牵扯、抑制导线舞动。
如图5所示,为本实施例的两个用作输电线路绝缘子的复合材料柔性绝缘装置与线路铁塔横担700和导线600构成V串连接的的应用实例。其中复合材料柔性绝缘装置两端的连接接口可为压接的环式连接金具,或带槽的环式连接金具,复合材料柔性绝缘装置一端的连接接口通过U形环固定连接于线路铁塔横担700,另一端的连接接口通过U形环与导线600相连接。复合材料柔性绝缘装置只承受导线600与线路铁塔横担700之间的拉力,从而达到固定导线的目的。当复合材料柔性绝缘装置受到导线600与线路铁塔横担700之间的压力时自然弯曲,避免承受压(弯)应力,从而避免复合材料柔性绝缘装置发生疲劳断裂。
如图6所示,为本实施例的用作输电线路舞动抑制相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置,与支撑导线600的子导线间隔棒500的连接应用实例。其中复合材料柔性绝缘装置的连接接口400可为压接的环式连接金具,连接接口400使用U形环、球头挂环与子导线间隔棒500的球窝形成连接,球头挂环的自由旋转结构以及环与环之间的自由连接方式保证复合材料柔性绝缘装置可以自由旋转和摆动。复合材料柔性绝缘装置只承受导线之间的拉力,并通过承受拉力达到抑制导线的舞动的目的。当复合材料柔性绝缘装置受到两侧导线的压力时产生自然弯曲,不会对复合材料柔性绝缘装置产生机械应力和造成损伤。
如图7所示,复合材料柔性绝缘装置可卷绕成盘状。复合材料柔性绝缘装置弯曲、卷绕和扭转后可无损复伸直,并可重复弯曲、卷绕、扭转、伸直。复合材料柔性绝缘装置采用了有机复合材料作为棒体,因此重量轻,且棒体为柔性材料,所以复合材料柔性绝缘装置可以弯曲、卷绕、扭转,因此本实施例的复合材料柔性绝缘装置可以生产制造成为任意长度,方便运输和安装,适于与高压、超高压、特高压等各电压等级输电线路不同相间距离的防舞动的要求。并且本实施例的用作输电线路舞动抑制相间间隔棒的复合材料柔性绝缘装置在尺寸上可比导线相间距离适当加长,即允许复合材料柔性绝缘装置长度和安装位置相间距离存在一定范围内的误差,或对于一定范围内的相间距离所使用的复合材料柔性绝缘装置可以按照统一长度进行生产,有效减轻复合材料柔性绝缘装置的生产和应用的复杂程度。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置,其特征在于:绝缘装置棒体(100)的两端分别固定用于连接外部导线和支撑物的连接接口(400),靠近连接接口(400)的棒体(100)上分别固定均压环(300),均压环(300)之间的棒体(100)上均布伞裙(200),其特征在于:所述的棒体(100)由柔性芯(101)和柔性芯护套(102)组成,柔性芯护套(102)包裹在柔性芯(101)外成为一体;所述柔性芯为能够使复合材料柔性绝缘装置弯曲、卷绕和扭转后无损复伸直的有机材料,柔性芯(101)的材料为纤维增强型树脂或纤维丝束或纤维丝束 编织体;所述柔性芯护套(102)和伞裙(200)的材料为硅橡胶、氟硅橡胶类有机材料。
2.根据权利要求1所述的高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置,其特征在于:所述的连接接口(400)材料为金属材料、纤维增强型树脂、纤维丝束或纤维丝束编织体。
3.根据权利要求1所述的高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置,其特征在于:所述的棒体(100)上套装均压环(300)。
4.根据权利要求1所述的高压输电线路用复合材料柔性绝缘装置,其特征在于:所述的连接接口(400)上套装均压环(300)。
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