CN106374412A - 一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串、方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串、方法及结构，一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，包括合成绝缘子，合成绝缘子的顶部设于输电塔结构导线悬垂串末端，合成绝缘子的底部设有可调节高度的连接件，连接件通过弹性部件与塔身或横担固定，弹性部件具有设定的刚度，且能根据合成绝缘子受力状况发生变形并进行恢复，以延长悬垂串的风偏响应时间；柔性牵制串结构可以抑制风荷载作用下悬垂绝缘子串风偏响应，避免风偏过大导致导线至杆塔距离小于最小放电间隙而发生闪络，能够有效抑制绝缘子串在大风作用下的风偏，同时确保杆塔和悬垂串的机械安全性不会降低，提高输电线路整体安全运行水平。

Description

一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串、方法及结构

技术领域

本发明涉及输电线路电气技术领域，具体涉及一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串、方法及结构。

背景技术

输电线路的风偏闪络事故一直是电网正常运行的重大安全隐患之一。输电线路一旦发生风偏跳闸，造成线路非计划停运的几率较高，严重影响供电可靠性，造成巨大的经济损失。近年来，中国的高压输电线路频繁发生风偏闪络，尤其国内多条500kV线路风偏闪络情况严重，出现的频率已经超过了传输系统的安全运行限制。2020年我国将构建由百万伏级特高压电网组成的全国主干网架，随着线路长度的增加，对防风偏闪络的安全运行要求也更加迫切。因此，研究输电线路的风偏与防范措施对输电线路安全稳定运行具有重要意义。

架空输电线路长期运行在野外，受自然条件气候变化的影响很大。恶劣气象活动下发生风偏闪络的几率大，由于环境因素，给故障排查造成极大的困难。目前，常见的输电线路防风偏改造措施是在发生风偏故障的导线上加重锤片或者刚性阻挡或牵制绝缘装置。通过重锤的重量抑制导线悬垂串风偏的方案，方法简单，操作方便，但是随着导线截面和分裂根数的增加，重锤的重力在导线风荷载中的比重越来越低，抑制作用十分有限。加装刚性阻挡或牵制绝缘装置，通过对大风时导线悬垂串的阻挡或牵制抑制风偏角，从而确保电气安全间隙，但这种装置未考虑刚性牵制或阻拦产生撞击力或次生张力对绝缘子串和杆塔的影响。由于这些装置改变了大风时铁塔和绝缘子串原有的受力方式，因此大大增加了大风工况倒塔或导线掉落的风险，对线路运行带来了新的更严重的安全隐患。

发明内容

针对上述问题，为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其通过弹性部件的设置，使得牵制串为柔性牵制串结构，固定在输电塔主材上，同时荷载直接作用在主材上，受力更合理，确保连接位置安全可靠。

本发明的第二目的是提供预防输电线路复合绝缘子牵制串风偏的方法，通过该方法的使用消耗风偏能量，消除牵制串引起的杆塔次生应力，优先确保杆塔安全。

本发明的第三目的是提供一种输电杆塔用柔性防风偏结构，该结构可应用到输电塔绝缘子的底部，该结构的设置，有效延长了延长悬垂串的风偏响应时间，保证绝缘子串的使用寿命。

本发明提供的方案是：

一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，包括合成绝缘子，合成绝缘子的顶部设于输电塔结构导线悬垂串末端，合成绝缘子的底部设有可调节高度的连接件，连接件通过弹性部件与塔身或横担固定，弹性部件具有设定的刚度，能根据合成绝缘子受力状况发生变形并进行恢复，以延长悬垂串的风偏响应时间；上述复合绝缘子牵制串的设置，弹性部件使牵制串能够提供足够的牵拉力和充足的变形量，确保大风时能够1)延长悬垂串的风偏响应时间，减缓瞬时大风对杆塔的冲击作用，2)复合绝缘子牵制串在安全距离内产生一定角度的自由偏转，消耗风偏能量，且响应过程结束后，在弹簧作用下能恢复至原始位置，且弹性部件设于合成绝缘子的底部，弹性部件长度不会过大，寿命得到保证，同时有效降低风偏对绝缘子串的影响。

该牵制串结构中的合成绝缘子采用复合材料，起到绝缘的作用，高强质轻，整体构造简单、加工方便、性价比高、便于安装，合成绝缘子由伞裙与环氧芯棒组成。

其中，所述弹性部件为受拉弹簧，优选地，受拉弹簧包括两个，两个对称且并联设置，受拉弹簧具有一定的刚度，保证弹性部件对绝缘子串的牵引力，所述受拉弹簧与其他部件进行连接时受拉弹簧需要采用闭口环方式进行连接，确保此连接在各种运动下不脱落；且其有一定程度的变形要求，满足导线悬垂串风偏时安全距离大于最小放电间隙要求。

进一步地，为了实现高度可调，所述连接件包括可调节高度的DB调整板、PT调整板，DB调整板一端通过保险螺栓与合成绝缘子固定，当大风过荷载足以危及杆塔安全时，复合绝缘子牵制串这个柔性结构在联塔位置附近保险螺栓自动破坏，消除牵制串引起的杆塔次生应力，优先确保杆塔安全，保险螺栓安装与低压端不带电一侧，方便抢修。

所述DB调整板通过P型挂板与弹性部件连接，如需要增加长度，可在P型挂板与L型联板之间增加PT调整板，通过二者配合也可实现对受拉弹簧刚度的调节，DB调整板、P型挂板及PT调整板，可以通过调整螺栓安装位置来控制整个牵制串的长度。

弹性部件包括多个受拉弹簧时，所述弹性部件的顶部与底部各设置L型联板，通过L型联板弹性部件与所述的P型挂板连接，实现受拉弹簧的并联排布。

复合绝缘子牵制串可与输电塔结构导线悬垂串末端实现双悬垂串联联结方式或者多点串联联结方式，具体为：所述合成绝缘子顶部设置至少两个挂环以与输电塔结构导线悬垂串末端连接，挂环通过联板与塔身或者塔身上的固定夹具实现多点连接，挂环为U型挂环，U型挂环位于各构造连接处，起到灵活连接各部分的作用，便于组装，联板为L型联板。

其中，所述挂环与塔身之间设置挂板连接，所述挂板为Z型挂板，挂板可通过夹具或其他连接件与塔身固定，Z型挂板安装位置为导线悬垂串的悬垂联板上已有的重锤安装孔，避免了更换悬垂联板，节约了改造停电时间和施工时间。

或者，所述复合绝缘子串顶部通过一挂板与塔身连接实现单悬挂。

牵制串上端通过Z型挂板与悬垂绝缘子串相接，下端通过直角夹具与塔身主材连接或其他方式连接；根据最小放电间隙、悬垂绝缘子串的长度，确定牵制串的初始长度；由绝缘子串的极限受拉荷载与最大偏转角度，计算弹簧最优有效刚度；受拉弹簧并联使用，刚度减半，大大的降低了弹簧的重量，进一步保证输电塔的安全运行。

本发明提供的第二方案是：

预防输电线路复合绝缘子牵制串风偏的方法：合成绝缘子的顶部设于输电塔结构导线悬垂串末端，合成绝缘子的底部设有可调节高度的连接件，连接件通过弹性部件与塔身或横担固定，弹性部件具有设定的刚度，能根据合成绝缘子受力状况发生变形并进行恢复，以延长悬垂串的风偏响应时间，所述弹性部件包括受拉弹簧；连接件包括可调节高度的DB调整板、PT调整板，DB调整板一端通过保险螺栓与合成绝缘子固定。

本发明提供的第三方案是：

一种输电杆塔用柔性防风偏结构，包括设于合成绝缘子底部的可调节高度的连接件，连接件上设置多个不同高度的孔洞，连接件上的孔洞与挂板连接，挂板通过至少一个弹簧与塔身或横担固定，弹簧的设置以延长悬垂串的风偏响应时间

本发明的有益效果是：

1)柔性牵制串结构可以抑制风荷载作用下悬垂绝缘子串风偏响应，避免风偏过大导致导线至杆塔距离小于最小放电间隙而发生闪络，能够有效抑制绝缘子串在大风作用下的风偏，同时确保杆塔和悬垂串的机械安全性不会降低，提高输电线路整体安全运行水平。

2)该柔性牵制串中设置受拉弹簧，既可以使绝缘子串及导线发生一定角度的偏转，又可以保证满足最小放电间隙的要求，弹簧具有足够的刚度；

3)该柔性牵制串安装时，通过挂板等设备的设置，配合其他工具安装，可不对输电塔本身进行改造，保证输电塔的正常安全运行。

4)通过设置保险螺栓，具有当大风过荷载危及杆塔安全时自动断开、确保铁塔安全，安装位置靠近接地端、方便抢修的特点。

附图说明

附图1是输电塔中相防风偏闪络牵制装置图一。

附图2是输电塔中相防风偏闪络牵制装置图二。

附图3是牵制装置在输电塔安装的示意图。

图中：1Z型挂板，2L型联板，3U型挂环，4合成绝缘子，5DB调整板，6P型挂板，7受拉弹簧，8保险螺栓，9塔身(或横担)挂点，10导线悬垂串挂点，11导线悬垂串。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，该结构是一个柔性牵制串，

所述柔性牵制防风偏闪络装置的上下安装位置通过牵制串的金具和联塔夹具优化组合后均位于塔身正中央(侧视)，对导线悬垂串和杆塔的前后侧受力更均匀。

如图1所示的复合绝缘子牵制串，包括两个Z型挂板1、三个L型联板2、六个U型挂环3、一支合成绝缘子4、一个DB调整板5、一个P型挂板6、两个受拉弹簧7、一个保险螺栓8构成，Z型挂板1、U型挂环3用于各部分构件之间的衔接，灵活使用。L型联板2可以进行二联一转换，使用方便。合成绝缘子4靠近导线，复合材料，质轻高强，起到绝缘的作用。DB调整板5、P型挂板6、小吨位保险螺栓8、PT调整板(需要增加长度时)用于调控整个牵制串的长度。受拉弹簧7并联使用，刚度一定，提供足够的恢复力，满足最小放电间隙的要求。保险螺栓在大风过荷载危及杆塔安全时自动断开，确保铁塔安全。

结构中金具如挂板、联板的使用，可以根据连接的导线悬垂串进行相应调整的。导线悬垂串为单串时可以直接取消L型联板，改为单板连接，如图2所示。

如图3所示，上述复合绝缘子牵制串设置于导线悬垂串11底部与塔身(或横担)挂点9之间，导线悬垂串通过导线悬垂串挂点10固定，弹性部件使牵制串能够提供足够的牵拉力和充足的变形量，确保大风时能够1)延长悬垂串的风偏响应时间，减缓瞬时大风对杆塔的冲击作用，2)复合绝缘子牵制串在安全距离内产生一定角度的自由偏转，消耗风偏能量，且响应过程结束后，在弹簧作用下能恢复至原始位置。

其中，所述弹性部件包括至少两个对称设置且并联设置的受拉弹簧，受拉弹簧具有一定的刚度，保证弹性部件对绝缘子串的牵引力，所述受拉弹簧与其他部件进行连接时受拉弹簧需要采用闭口环方式进行连接，确保此连接在各种运动下不脱落；且其有一定程度的变形要求，满足导线悬垂串风偏时安全距离大于最小放电间隙要求。

为了实现高度可调，所述连接件包括可调节高度的DB调整板，DB调整板一端通过保险螺栓与复合绝缘子固定，当大风过荷载足以危及杆塔安全时，复合绝缘子牵制串这个柔性结构在联塔位置附近保险螺栓8自动破坏，消除牵制串引起的杆塔次生应力，优先确保杆塔安全，保险螺栓8安装与低压端不带电一侧，方便抢修。

所述DB调整板5通过P型挂板与弹性部件连接，通过二者配合也可实现对受拉弹簧7刚度的调节，DB调整板5、P型挂板及PT调整板，可以通过调整保险螺栓8安装位置来控制整个牵制串的长度。

弹性部件包括多个受拉弹簧7时，所述弹性部件的顶部与底部各设置L型联板2，通过L型联板2弹性部件与所述的P型挂板连接，实现受拉弹簧7的并联排布。

复合绝缘子牵制串可与输电塔结构导线悬垂串末端实现双悬垂串联联结方式或者多点串联联结方式，具体为：所述复合绝缘子串顶部设置至少两个挂环，挂环通过联板与塔身固定实现多点连接，挂环为U型挂环3，U型挂环3位于各构造连接处，起到灵活连接各部分的作用，便于组装，联板为L型联板2。

其中，所述挂环与塔身之间设置挂板连接，所述挂板为Z型挂板1，通过挂板、联板的设置，无需对输电塔本身进行钻孔，避免了对输电塔本身强度的影响，Z型挂板1安装位置为导线悬垂串的悬垂联板上已有的重锤安装孔，避免了更换悬垂联板，节约了改造停电时间和施工时间。

牵制串上端通过Z型挂板1与悬垂绝缘子串相接，下端通过直角夹具与塔身主材连接；根据最小放电间隙、悬垂绝缘子串的长度，确定牵制串的初始长度；由绝缘子串的极限受拉荷载与最大偏转角度，计算弹簧最优有效刚度；受拉弹簧7并联使用，刚度减半，大大的降低了弹簧的重量，进一步保证输电塔的安全运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，包括合成绝缘子，合成绝缘子的顶部设于输电塔结构导线悬垂串末端，合成绝缘子的底部设有可调节高度的连接件，连接件通过弹性部件与塔身或横担固定，弹性部件具有设定的刚度，能根据合成绝缘子受力状况发生变形并进行恢复，以延长悬垂串的风偏响应时间。

2.根据权利要求1所述的一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，所述弹性部件为受拉弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，所述连接件包括可调节高度的DB调整板、PT调整板，DB调整板一端通过保险螺栓与合成绝缘子固定。

4.根据权利要求3所述的一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，所述DB调整板通过P型挂板与弹性部件连接。

5.根据权利要求4所述的一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，弹性部件包括多个受拉弹簧时，所述弹性部件的顶部与底部各设置L型联板，通过L型联板弹性部件与所述的P型挂板连接。

6.根据权利要求1所述的一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，所述合成绝缘子顶部设置至少两个挂环，挂环通过联板与塔身固定实现多点连接。

7.根据权利要求6所述的一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，所述挂环与塔身之间设置挂板连接。

8.根据权利要求1所述的一种输电杆塔用柔性防风偏复合绝缘子牵制串，其特征在于，所述合成绝缘子顶部通过一挂板与塔身连接实现单悬挂。

9.预防输电线路复合绝缘子牵制串风偏的方法，其特征在于，

合成绝缘子的顶部设于输电塔结构导线悬垂串末端，合成绝缘子的底部设有可调节高度的连接件，连接件通过弹性部件与塔身或横担固定，弹性部件具有设定的刚度，能根据合成绝缘子受力状况发生变形并进行恢复，以延长悬垂串的风偏响应时间，所述弹性部件包括受拉弹簧。

10.一种输电杆塔用柔性防风偏结构，其特征在于，包括设于合成绝缘子底部的可调节高度的连接件，连接件上设置多个不同高度的孔洞，连接件上的孔洞与挂板连接，挂板通过至少一个弹簧与塔身或横担固定，弹簧的设置以延长悬垂串的风偏响应时间。