CN101931189A - 500kV大跨距支持式管母线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种500kV大跨距支持式管母线，它包括管母线，在每两段管母线之间设置支撑管，支撑管位于管母线的内部；在所述支撑管与每段管母线之间设有至少两圈滚珠；所述的支撑管通过固定金具固定在下方支柱绝缘子上端。本发明具有以下优点：1、使得大跨距支持式管母挠度在无风无冰条件下，管母挠度符合规定的要求；2、每个管母支撑点均为绞接，不采用托架，这样能减小支柱绝缘子在各种工况下弯距和扭距。3、整体上支持式管母结构简单、安装方便。首先伸缩连接装置八根软导线呈灯笼形，防电晕、无线电干扰能力强、屏蔽性能好，不需在此处再设均压环，另伸缩连接装置整体仅用一个固定金具固定。

Description

500kV大跨距支持式管母线

技术领域

本发明属于一种配电装置部件，具体地说是涉及一种应用在变电站、开关站和发电厂中的大功率汇流母线。

背景技术

500kV铝管母配电装置有诸多优点，已成为500kV变电站采用的主要形式。其安装形式有悬吊式和支持式两种，两种形式各有其优点和适用的情况。支持式管母相对悬吊式管母有如下优点：布置简单清晰，闪络点少，支撑钢构小，大量节约钢材费用，节省占地，有较广泛的适应性。在上世纪90年代至本世纪初我国大约有9个500kV变电站采用支持式管母，跨距为28m或27m，由于种种原因，以上支持式管母实施后，管母挠度过大，超过标准的规定值(0.5～1D，D为管母直径)而停止使用，目前国内采用单一的悬吊式管母。

发明内容

本发明主要解决大跨距支持式管母线挠度过大的技术问题，提供一种满足挠度等技术要求、管母结构简单、布置清晰、安装方便、运行维护工作量小的500kV大跨距支持式管母线。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括管母线，在每两段管母线之间设置支撑管，支撑管位于管母线的内部；在所述支撑管与每段管母线之间设有至少两圈滚珠；所述的支撑管通过固定金具固定在下方支柱绝缘子上端。

上述的支撑管是钢管。

在支撑管与每段管母线之间的上下两边设置圆鼓形滚珠，在支撑管与每段管母线之间的左右两边设置圆形滚珠。

上述支撑管与支柱绝缘子之间固定铰接。

在两段管母线之间设置管母伸缩金具，管母伸缩金具设置在支撑管处。

上述的管母伸缩金具由至少六根软导线构成，软导线呈灯笼形均匀分布并包围露在母线之外的支撑管。

上述的管母线在每跨支撑点支柱绝缘子处与消振器相连接。

上述的消振器包括消振器本体，消振器本体的两端连接摩擦板，摩擦板与管母线相连接，消振器本体与支柱绝缘子相连。

在管母线的端部设有终端球，终端球内部与管母线之间加有配重物。

上述的配重物为铸铁。

在管母线上设有加厚管，加厚管均设在支柱绝缘子处。

采用上述技术方案的本发明，具有以下优点：

1、首先采用下列五种措施，使得大跨距支持式管母挠度在无风无冰条件下，管母挠度符合规定的要求：

(1)在每两段管母线之间设置有支撑钢管，且支撑钢管位于管母线内部，该支撑管不但支撑两段管母端部，使管母在此处伸缩自如；同时在两段管母之间形成反弯力，以自身重量相互调整挠度，这样能有效地传递弯矩从而减小管母中间跨的挠度；

(2)采用适当重量的终端配重球有效减小管母端跨挠度；

(3)适当部位采用管母加厚段，能有效控制管母某跨的挠度，使其减小；

(4)托架式消振器改变了传统的管母内设铝绞线消除微风振动的方法。此方法消振器荷重由支柱绝缘子支撑，减小管母的均布荷载，从而减小管母整体挠度。

2、每个管母支撑点均为绞接，不采用托架，这样能减小支柱绝缘子在各种工况下弯距和扭距。需要说明的是，在实际中，能承受大弯距和扭距的支柱绝缘子很难生产，价格很贵，并且过大有可能制造不出来。

3、整体上支持式管母结构简单、安装方便。首先伸缩连接装置八根软导线呈灯笼形，防电晕、无线电干扰能力强、屏蔽性能好，不需在此处再设均压环，另伸缩连接装置整体仅用一个固定金具固定；其次采用配重型终端球，是将终端球与配重金具合一，使结构简化、安装方便、配重效果好；最后管母全部支点为每一支柱绝缘子处一点绞接，管母易安装。

附图说明

图1为本发明中500kV支持式管母断面图；

图2为图1中M处的放大结构示意图；

图3为图1中P处的放大结构示意图；

图4为图1中Q处的放大结构示意图；

图5为图2中N-N向的结构示意图；

图6为本发明中管母伸缩连金具断面结构示意图；

图7为本发明中终端配重球的结构示意图；

图8为本发明中管母加厚管的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

500千伏支持式管母是500千伏电压等级下的一种汇流母线，如图1所示的汇流母线仅为一相，母线由A、B、C三相组成，三相一般完全一样，并列水平排布，距离一般为6～7m。支持式管母长短不一，一般以跨数和跨距表示。其中图1所示的是5跨，28米跨距，在实际应用中母线一般可能出现4～10跨。

通常，在管母挠度计算时，对于分布和集中荷载计算公式如下：

其中，A₁、A₂为连续梁的内力系数，E为弹性模量，J为惯性矩，L_js为管母的有效跨距，q_分布＝S_截面×ρ_线密度。

由公式可知，对于同样材质，ρ_线密度值相等，E值相等，对等跨距同样结构，A₁、J值相等，管母自重挠度与S/J成正比，若定义S/J为管母自重挠度系数，则可知不同规格管母的自重挠度系数如表1所示。

管母规格	S截面(mm2)	惯性矩J(cm4)	挠度系数S/J
				Φ200/180	5966	2227	2.68
Φ250/230	7540	5438	1.39
				Φ280/256	10098	9084	1.12
Φ300/270	13430	13677	0.982

表1

由表1可知，在其他条件相同的情况下，管母规格越大，管母自重形成的挠度则越小，管母规格由Φ200/180改为Φ250/230，其效果十分明显，而在Φ250/230以后，管母规格增大对挠度减小的作用开始趋弱。因此，选择Φ250/230的管母既是目前500千伏配电装置一个主流选择，同时也是适用于支持式管母的最小规格；在其他条件相同时，Φ250/230的管母若能满足挠度要求，规格更大的管母也能满足挠度要求。

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例包括规格为Φ250/230铝合金的管母线1，并且在每两跨管母线1之间设置支撑管2，支撑管2位于管母线1的内部。在本实施例中，支撑管2采用高强度无缝钢管。在支撑管2与每段管母线1之间设置至少两圈滚珠，滚珠位于轴承套3内，轴承套3滑动在管母线1内。即：每段管母线1内分别设至少两个轴承套3，在轴承套3内设有滚珠4，需要指出的是，轴承套3的数据可根据实际需要而进行设定，可以在两端管母线处分别设置两个、三个或甚至更多。另外，由于轴承套3要在管母线1内自由滑动，考虑到长期运行滚珠受到上下两边的压力较大，滚珠为点接触易损坏，因此，在本实施例中，在轴承套3的上下两边设置圆鼓形滚珠，在轴承套3的左右两边设置圆形滚珠，如图5所示。这样，上下两边改成了线接触，提高了强度，满足轴承的强度要求。与以往相比，采用本实施例能有效的提高管母间由于热胀冷缩而产生的伸缩、滑动及由此产生的管母线1对轴承的上下挤压，由于滚珠采用的是高硬度、耐磨性和疲劳强度的高碳铬不锈轴承钢GCr15制成，所以它们在工作时能承受较高的集中交叉载荷，由于滚珠与轴承套之间的接触面积小，所以在转动的同时还能滑动对减少由于磨擦、磨损等现象有良好的效果。由于支撑轴套采用的是高强度无缝钢管同时提高了管母间的支撑强度，对于管母起支撑作用。

另外，支撑管2下方通过固定金具固定在支柱绝缘子5的上端，并且其接触处为固定铰接，如图2所示。上述的固定金具为本领域普通技术人员所熟知的技术。另外，固定铰接是指：孔为圆孔，销子插入圆孔中，销子在圆孔中不能移动。

另外，在图1中，B、C、D、E、F、G处支柱绝缘子5与管母线1滑动铰接。滑动铰接是指：孔为扁圆形孔，销子插入扁圆形孔内，销子在扁圆形孔中可以来回移动，如图3、图4所示。

综上，本实施例通过由钢管、轴承套和滚珠组成的管母支撑滑动轴套，可使所连接的管母线1形成近似连续梁结构等一系列措施，有效的控制了管母线挠度，从而解决了国内支持式管母变电站中由于挠度过大而产生的一系列问题。下面以5跨管母结构为例说明：

在图1中，5跨管母计算条件说明：

A、H点：端伸3.5m，无配重；

B 、C、D、E、F、G：母线支点；

D、F点：对应三种情况，即：五跨连续梁、加普通伸缩节和采用本实施例的管母支撑滑动轴套结构；

在均无配重且其它条件一致的情况下，计算5跨连续梁和两个两跨中间设普通伸缩节与设伸缩联结器这三种结构的挠度，无风无冰时管母挠度计算结果对比如表2所示。

注：CD与DE段、EF与FG之间加支撑滑动的轴套结构。

表2

表2验算结果的分析：普通伸缩节无法解决挠度过大的问题；管母支撑滑动轴套可使得管母整体近似于连续梁结构，有效地减小挠度。

另外，本发明还对管母支撑滑动轴套中钢管刚度对挠度的影响也做了计算，其计算结果如表3所示。

注：CD与DE段、EF与FG之间加支撑滑动轴套结构。

表3

表3验算结果的分析：当管母支撑滑动轴套中的钢管刚度逐步增大时，其两侧管母变形趋于减小。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是，本实施例在实施例1的基础上，增加了管母伸缩金具6，上述的管母伸缩金具6设在管母线1由于温差伸缩需要的伸缩处起两段管母电气连通，通过电流。

如图2、图6所示，上述的管母伸缩金具6设置在两段管母线1之间，它由至少六根软导线构成，软导线呈灯笼形均匀分布，其中软导线的数量可根据实际需要进行设定，即可以为六根、八根、十根或甚至更多根。具体地说，在两段管母线1之间设置八根软导线，八根软导线均匀分布呈灯笼形，如图6所示，下端两根软导线的夹角为80°，其余的两根软导线之间的夹角为。其中，八根软导线是载流量为1200A的LJ-900型小节距软导线，其载流量远远大于φ250锰铝合金铝管的7635A。

本管母伸缩金具6与以往的LJ-800导线相比，采用LJ-900型导线节距为5～6mm，缩短了节距，从而增强了导线的柔韧性，使管母伸缩金具6的伸缩距离要比原来节距的导线伸缩距离大30％，从而导致该装置从生产到安装更加方便。管母线1由于受气温季节变化影响产生热胀冷缩，小节距导线的伸缩性能满足各项要求，对管母线的伸缩性有明显作用。再者，管母伸缩金具6的八根软导线呈灯笼形分布，防电晕、无线电干扰能力强，管母伸缩节6包裹着支撑管屏蔽电磁场，通过大电流时使其不发热。

其他技术特征与实施例1相同。

实施例3

本实施例与上述实施例不同的是，本实施例在实施例1、2的基础上，还增加了托架式消振器，在管母线1振动时，产生磨擦阻尼来消除管母微风振动，而有效地减少微风振动。另外托架式消振器主要由支柱绝缘子5承重，不同与其他消振器由管母承重，因此能减小管母挠度。

如图2所示，在本实施例中，托架式消振器包括消振器本体7，消振器本体7的两端连接摩擦板8，摩擦板8与管母线1相连接。其中，消振器本体7的两端设有卡具，当管母线1上下振动时，消振器本体7两端的“爪子”抓住摩擦板8，摩擦起到阻尼作用达到消振效果。该托架式消振器安装于支柱绝缘子5上，对于管母线1没有附加重量，在试验中该消振器对于跨距较长的管母线挠度减小有明显的作用。

其他技术特征与实施例1、实施例2相同。

实施例4

本实施例与上述实施例不同的是，本实施例在实施例1、2、3的基础上，还增加了终端配重球9，可起到防止电晕和配重的作用。

如图1、图7所示，在管母线1的端部设有终端球9，终端球9与管母线1之间加有配重物10。在实施过程中，终端球9的外壳为铸铝，配重物10可为铸铁，也可以为铸铅等。

计算五跨、两个两跨中间设管母支撑滑动轴套的支持管母，逐步调整管母两端配重，以得到其对管母变形的影响。无风无冰时的管母挠度计算结果见表4。

5跨管母结构如图1所示，计算条件说明：

A、H点：端伸3.5m，配重点；

B、C、D、E、F、G：母线支点；

D、F点：管母支撑滑动轴套；

表4

表4验算结果的分析：管母最大变形基本为端跨控制，管母端部配重对端跨管母变形有明显改善，但管母两端悬挑长度不宜过长、配重不宜过重，选用端部挑长3.5m、配重100～400kg为宜。

其他技术特征与实施例1、实施例2、实施例3相同。

实施例5

本实施例与上述实施例不同的是，本实施例在实施例1、2、3、4的基础上，还增加了加厚管11，如图8所示。该加厚管11可设置在管母线1邻近端跨处的较薄弱部位，其中，加厚管11的长度可为2m左右，其厚度可为20mm及以上，即加厚管11的厚度可以为20mm、25mm、30mm中的任意一种。另外需要说明的是，该加厚管11的中点是支柱绝缘子5的支持点。

由于管母最大变形量一般出现在端跨，在支座处管母局部加厚可减少转角变形，对减少变形产生积极的影响。为定量分析，下面以5跨管母为例说明局部加厚对支持管母的影响。

5跨管母结构同图1，计算条件说明：

A、H点：端伸3.5m，配重300kg；

B、C、D、E、F、G：母线支点；

D、F点：管母支撑滑动轴套；

B点考虑加厚，即在B支座处局部每侧1m范围内加厚为Φ250/210和不加厚两种情况下在无风无冰时的管母挠度结果见表5。

表5

表5验算结果的分析：管母局部加厚对端跨管母挠度有着比较明显的改善作用。

其他技术特征与实施例1、实施例2、实施例3和实施例4相同。

需要指出的是，本发明500kV支持式管母的适用范围跨度为28m及以下，单圆管母的直径是φ250/230及以上。

另外，上述实施例均以5跨为例，说明采取管母支撑滑动轴套、管母伸缩连接装置、托架式消振器、终端配重球和管母局部加厚等措施来减小管母的挠度。而上述减少管母挠度的措施同样适用于4跨、6跨、8跨或10跨等大跨距管母线，因而完全适用我国国内变电站、开关站、发电厂500kV配电装置的使用条件，如电力系统条件、工程条件和气象地震条件等，满足国标和电力行业的各项技术标准要求。

Claims (11)

1.一种500kV大跨距支持式管母线，它包括管母线(1)，其特征在于：在每两段管母线(1)之间设置支撑管(2)，支撑管(2)位于管母线(1)的内部；在所述支撑管(2)与每段管母线(1)之间设有至少两圈滚珠(4)；所述的支撑管(2)通过固定金具固定在下方支柱绝缘子(5)上端。

2.根据权利要求1所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：所述的支撑管(2)是钢管。

3.根据权利要求1所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：在所述支撑管(2)与每段管母线(1)之间的上下两边设置圆鼓形滚珠，在所述支撑管(2)与每段管母线(1)之间的左右两边设置圆形滚珠。

4.根据权利要求1所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：所述支撑管(2)与支柱绝缘子(5)之间固定铰接。

5.根据权利要求2或3或4所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：在所述两段管母线(1)之间设置管母伸缩金具(6)，管母伸缩金具(6)设置在支撑管(2)处。

6.根据权利要求5所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：所述的管母伸缩金具(6)由至少六根软导线构成，软导线呈灯笼形均匀分布并包围露在母线(1)之外的支撑管(2)。

7.根据权利要求6所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：所述的管母线(1)在每跨支撑点支柱绝缘子(5)处与消振器相连接。

8.根据权利要求7所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：所述的消振器包括消振器本体(7)，消振器本体(7)的两端连接摩擦板(8)，摩擦板(8)与管母线(1)相连接，消振器本体(7)与支柱绝缘子(5)相连。

9.根据权利要求8所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：在所述管母线(1)的端部设有终端球(9)，终端球(9)内部与管母线(1)之间加有配重物(10)。

10.根据权利要求9所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：所述的配重物(10)为铸铁。

11.根据权利要求10所述的500kV大跨距支持式管母线，其特征在于：在所述的管母线(1)上设有加厚管(11)，加厚管(11)均设在支柱绝缘子(5)处。

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