CN109449868A - ±1100kv直流线路直线塔避雷器装置及拆装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种±1100KV直流线路直线塔避雷器装置及拆装方法，其中，±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其包含直线塔塔身，直线塔塔身上固定有导线横担，导线横担连接有导线，避雷器装置至少包括：外挑支架，避雷器，引流线。该避雷器装置的拆卸步骤包括：拆卸避雷器高压端与引流线的连接，拆卸避雷器高压端与专用联板的连接，拆卸避雷器低压端与外挑支架的连接，吊车吊装拆解避雷器；安装时按照拆卸步骤反序进行。本发明无间隙避雷器装置可将线路的操作过电压限制在1.5p.u以下，缩减间隙值进而减少铁塔塔头尺寸，大大节省线路工程投资。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路限制操作过电压技术领域，具体涉及一种直流线路直线塔无间隙避雷器装置及拆装方法。
背景技术
近年来，特高压直流输电技术在中国电网建设中得到了大力发展，特高压直流输电线路建设规模逐年扩大，已成为中国电网的重要组成部分。但是，我国的电源开发逐步西移和北移，负荷中心主要位于东部地区，导致能源产地与能源消费地区之间的距离越来越大，线路经过高海拔地区的情况也日渐增多。长距离特高压直流线路的操作过电压水平较高，引起操作过电压间隙值增大(特别是在高海拔地区)，绝缘长度增加，进而引起塔头尺寸及塔重增大，造价显著提高。在直流线路中部操作过电压较高的地方安装线路无间隙避雷器，可有效地抑制线路的操作过电压水平。因此，在直流线路上可靠而合理地安装无间隙避雷器成为迫切需要开展的研究课题。
线路避雷器在国内外已大量地安装在从配电到500kV的交直流架空输电线路上，并且已开始研制±800kV直流线路用避雷器，但主要为限制雷电过电压的外串间隙避雷器。
目前，可实现的外串间隙避雷器方案如下：
1)一种±800千伏直流线路避雷器安装装置及方法(CN201610184499)
该技术方案采用间隙避雷器，安装装置包括绝缘子悬挂联板、连杆、绝缘支柱和导线间隔棒。绝缘子悬挂联板上设有n个安装孔，n≥3，其中两个安装孔用于安装两个相互平行的绝缘子串，另一个安装孔用于安装连接杆；所述连接杆为L型硬质连接杆；线路避雷器本体一端安装在底座上，底座通过连接杆安装至绝缘子串悬挂联板；线路避雷器本体一端与底座之间设有绝缘支柱；线路避雷器本体的另一端为高压端，高压端安装在导线间隔棒上。线路避雷器本体与安装在该绝缘子悬挂联板上的绝缘子串平行。
该技术方案主要作用是限制线路的雷电过电压水平，避雷器采用与线路绝缘子金具串并联安装的方式，不需要设计联接金具，仅在原金具串联板上开孔安装固定件。
2)一种输电线路避雷器装置及安装方法(CN201710324993)
该技术方案采用间隙避雷器，主要包括避雷器本体、高压端电极、低压端电极、间隙调整组件、绝缘底座、计数器、支柱绝缘子和角钢支架。高压端电极与输电导线悬垂联板连接，低压端电极通过间隙调整组件与避雷器本体一端连接，避雷器本体另一端通过绝缘底座与角钢支架连接，计数器固定在角钢支架上，角钢支架与杆塔连接，支柱绝缘子斜撑连接在避雷器本体和角钢支架之间。
该技术方案主要作用是限制线路的雷电过电压水平，避雷器采用支撑在铁塔底座上的安装方式，无引流线，不需要设计新型联接金具。
由上所述，现有技术所安装的避雷器，均为限制雷电过电压的外串间隙避雷器，避雷器与导线不直接关联，其安装方案不适用于直流输电线路用限制操作过电压无间隙避雷器。而限制操作过电压无间隙避雷器需要有引流线与线路导线联接，引流线将避雷器和导线联接成了一个整体，两者因此相互关联、相互影响。而且±1100kV直流线路用避雷器长度更长(约为500kV线路避雷器的4.1倍)，体积和重量也更大(约为500kV线路避雷器的5.3倍)，目前国内外安装及应用仍然是空白。
发明内容
本发明的主要目的即在于提供一种±1100KV直流线路直线塔避雷器装置及拆装方法。
本发明的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其包含直线塔塔身，直线塔塔身上固定有导线横担，导线横担连接有导线，其特征在于，至少包括：外挑支架，所述外挑支架自直线塔导线横担斜向上延伸而出，其与导线处于一个竖直面内，其顶端位于导线的正上方；避雷器，所述避雷器的低压端悬挂于外挑支架上，避雷器的高压端连接于导线上；引流线，所述引流线的下端均连接于导线，引流线的上端连接避雷器的高压端。
所述外挑支架的顶端设外固定端，避雷器悬挂在外固定端上，外固定端到导线的垂直距离与避雷器的长度相匹配。
所述避雷器自上至下分为7节，每节长度2.8m，节与节之间采用法兰连接，下部三节法兰外套有均压环，法兰及均压环与直线塔塔身的空气间隙距离满足安全间隙值的要求。
所述避雷器的低压端通过上部铰链金具悬挂于外固定端上，该上部铰链金具自上至下依次包含：EB挂板，U型环，延长环，U型环，DB调整板，U型环，U型环，其中的DB调整板设有至少一空闲挂孔。
所述避雷器的高压端通过下部铰链金具连接于导线上，该下部铰链金具自上至下依次包含：U型环，U型环，PT调整板，DB调整板，U型环，延长环，U型环。
所述下部铰链金具的最下端设有专用联板，该专用联板的四个裂脚线夹采用预绞丝线夹。
所述避雷器的高压端通过SY液压线夹连接两条引流线，该SY液压型线夹的引流板倾斜角为30°。
所述引流线的下端通过TL型线夹连接于导线上。
本发明±1100KV直流线路直线塔避雷器装置的拆卸步骤包括：拆卸避雷器高压端与引流线的连接，拆卸避雷器高压端与专用联板的连接，拆卸避雷器低压端与外挑支架的连接，吊车吊装拆解避雷器；安装时按照拆卸步骤反序进行即可。
具体拆卸步骤如下：
步骤一：拆卸避雷器高压端与引流线的连接；拆解连接引流线与避雷器的SY液压型线夹。
步骤二：拆卸避雷器高压端与专用联板的连接；拆解用于连接避雷器高压端的下部铰链金具与专用联板的U型环。
步骤三：拆卸避雷器低压端与外固定端的连接；将上部铰链金具的DB调整板空闲挂孔与吊车吊装绳通过自备U型挂环连接，提升吊车副臂，解开DB调整板与U型环连接的螺栓。
步骤四：吊车吊装拆解避雷器；
(a)待避雷器与外挑支架完全分离后，降低吊车主副臂，直至避雷器高压端降至随厂附带的专用底座上；
(b)将避雷器高压端第1节与第2节之间的法兰螺栓拆解，提升吊车主臂并调转方向，使避雷器的高压端第2节降至专用底座上，并拆解避雷器的高压端第2节与第3节之间的法兰螺栓；
(c)按照步骤(b)逐节拆解避雷器，将避雷器的所有分节均竖直置于专用底座上。
具体安装步骤如下：
(A)将避雷器低压端第7节与上部铰链金具连接，将上部铰链金具的DB调整板空闲挂孔与吊车吊装绳连接，通过吊车主臂使用法兰螺栓将避雷器高压端第7节与第6节连接，后使用法兰螺栓连接第6节与第5节。
(B)按照步骤(A)的操作，将避雷器所有分节按照自上至下的顺序依次通过吊车主臂使用法兰螺栓连接。
(C)通过提升吊车副臂，将上部铰链金具装至外固定端上。
(D)将避雷器高压端与下部铰链金具连接，使用SY液压型线夹连接引流线上端与避雷器高压端。
(E)将下部铰链金具的下端与专用联板连接，将专用联板的四个裂脚连接在导线上；使用TL型线夹将引流线的下端连接在导线上。
本发明所产生的技术效果：
(1)本发明验证了无间隙避雷器在直流线路直线塔安装的可行性，为直流线路安装无间隙避雷器提供了范例。
(2)避雷器通过外挑支架悬挂于导线正上方，避雷器下端通过铰链金具与导线联接，铰链金具留有余长，避免了覆冰导线断线等极端工况下的破坏作用。
(3)避雷器上下两端设置联接铰链金具，尤其是四分裂专用联板及线夹设计，既能保证悬挂的避雷器随导线同步风摆，满足安装间隙要求，又保护了引流线，安全可靠。
(4)采用外挑避雷器支架，避雷器长度与V串投影串长相当，无需增加V串串长。
(5)铰链金具和四分裂专用联板的设计，满足了过负荷等极端工况下承受单侧导线荷载的要求，四分裂联板采用预绞式线夹有效地防止导线受力磨损。
(6)为方便后期运行维护工作，本发明提供了吊车拆装方案，安全方便。
附图说明
图1为本发明直线塔避雷器装置整体结构示意图。
图2为本发明直线塔避雷器装置的避雷器低压端结构示意图。
图3为本发明直线塔避雷器装置的避雷器高压端结构示意图。
图4-5为本发明直线塔避雷器装置的外挑支架尺寸结构示意图。
图6为本发明直线塔避雷器装置的避雷器外形图。
图7为本发明直线塔避雷器装置的避雷器风偏后与塔身间隙示意图。
图8-9为本发明直线塔避雷器装置的联接金具示意图。
图10-11为本发明直线塔避雷器装置的引流线联接金具示意图。
图12为本发明直线塔避雷器装置的专用联板示意图。
具体实施方式
请参阅图1～3，本发明的一种±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其包含直线塔塔身，直线塔塔身上固定有导线横担，导线横担的端处通过V型绝缘子串4连接导线5，自直线塔导线横担斜向上延伸而出形成外挑支架1，其顶端处设外固定端11，其与导线5处于一个竖直面内，使得外固定端11位于导线5的正上方；避雷器3的低压端(上端)通过上部铰链金具2悬挂于外固定端11上，避雷器3的高压端(下端)通过下部铰链金具6联接于八分裂导线5的中上层四根导线上；引流线8的下端均连接于导线5，引流线8的上端连接避雷器3的高压端(下端)。由此，通过引流线与导线联接来释放避雷器的放电电流，同时为保护引流线，增加了下部铰链金具联接避雷器和导线。
请参阅图6，本发明的避雷器装置所设计的避雷器3共分为7节，从上至下分节序号依次为第7节至第1节，每节长度2.8m，节与节之间采用法兰联接，下部3节法兰外套有均匀环，避雷器底端外套高压防晕环，避雷器总长度为19.98m。
请参阅图4～5，避雷器3悬挂于导线5的正上方，V型绝缘子串4到直线塔的投影长约12.5m，小于避雷器距挂点间长度19.66m。因此，悬挂避雷器采用悬挂于直线塔导线横担上外挑支架的方式。对不同型号的直线塔，外挑支架的尺寸设计略有差别，如下表，当直线塔为Z30102B2L-71型时，外挑支架1上避雷器挂点的外固定端11需自导线横担底面(V型绝缘子串挂点)提高高度(H1)为8.2m；当直线塔为Z30102B2-75型时，外挑支架1上避雷器挂点的外固定端11需自导线横担底面提高高度(H1)为8.0m。
同时请参阅图7，带电法兰及均压环与直线塔(接地件)的距离要满足安全间隙值的要求，分节避雷器法兰或均压环与铁塔(接地件)的空气间隙取值要求如下：第7节与第6节为1.3m，第6节与第5节为2.6m，第5节与第4节为3.9m，第4节与第3节为5.2m。当避雷器受风而顺线路方向向铁塔侧摆动时，下部铰链金具6会拉紧，拉紧后避雷器法兰与铁塔(接地件)的距离要满足安全间隙值，从而确定外挑支架的外固定端11从塔身伸出的长度(L2)为8.5m。
外固定端11自横担中心横向偏移长度(L1)，外挑支架1三角形底面长度(L3)，直线塔地线架挂点距导线横担高度(H2)，这些方向上的长度差值可通过调节铰链金具长度，实现外挑支架1到导线5的距离与避雷器3的长度相当。
| 直线塔型式 | L1(m) | L2(m) | H1(m) | L3(m) | H2(m) |
| Z30102B2L-71 | 14.631 | 8.5 | 8.2 | 1.0 | 11.5 |
| Z30102B2-75 | 14.585 | 8.5 | 8.0 | 1.4 | 11.5 |
避雷器3悬挂于外挑支架上，位于导线正上方时，避雷器低压端(上端)采用铰链金具联接。请参阅图8-9，本发明所设计的上部铰链金具2结构自上至下依序为EB挂板21，U型环22，延长环23，U型环22，DB调整板24，U型环22，U型环22；其中的DB调整板24设有至少一空闲挂孔。DB调整板24除起到调节作用外，更主要的是在拆装避雷器时，为吊车吊装提供空闲挂孔。其中上部铰链金具亦可采用其它的金具组合方式，只需保证实现外挑支架1到导线5的距离与避雷器3的长度相当。
为保护引流线，对避雷器高压端(下端)与导线联接所采用的铰链金具进行了设计，如图所示，下部铰链金具6的结构自上至下依序为U型环61，U型环61，PT调整板62，DB调整板63，U型环61，延长环64，U型环61，专用联板7。其中下部铰链金具亦可采用其它的金具组合方式，只需保证实现外挑支架1到导线5的距离与避雷器3的长度相当。
计及避雷器的垂直荷载，并考虑到线路导线电流过负荷(过负荷温度取70℃)时有可能拉紧铰链金具的极端工况，金具机械强度需要160kN；因此避雷器高压端(下端)保护采用的下部铰链金具强度采用160kN，避雷器低压端(上端)悬挂采用的上部铰链金具强度提高一个强度等级以保障更加安全，采用210kN。
下部铰链金具6的最下端采用四分裂专用联板，专用联板与八分裂导线中上层的四根导线联接。采用四分裂专用联板的主要原因：一方面考虑到避雷器随导线风摆时，专用联板的线夹能够牢靠地握住导线不松脱；另一方面，考虑线路导线电流过负荷时，在可能拉紧铰链金具的极端工况下，避雷器和金具的机械强度能够承受单侧导线向下的垂直拉力。
且，本发明的专用联板采用预绞丝线夹，主要原因是若采用常规的间隔棒线夹，避雷器随导线风摆时，线夹应力集中于一点，线夹边缘易割损导线；若同常规间隔棒线夹一样，在线夹内壁增加橡胶绝缘垫，又会引起引流线及金具发生电晕现象，综合考虑采用预绞丝线夹的方式，这样既能使得应力均匀分布，同时预绞丝良导体又可以避免电晕现象。
如图12所示，计及避雷器的风荷载，预绞丝线夹的单线夹握力不小于2.5kN，单线夹轴(横)向、斜向强度不小于2.5kN；向心力和扭握力矩等其它要求与工程中使用的间隔棒FJZ-855/48D相同；计及避雷器垂直荷载和四分裂导线单侧档距垂直荷载，单线夹垂直力不小于40kN，专用联板整体受垂直力不小于160kN；联接尺寸与U-16匹配。
通常情况下，流经避雷器引流线的电流为300-500A。与钢芯铝绞线相比，建议采用柔性较好的铝绞线或铜线。铝绞线与热镀锌材质比较匹配，不易产生电腐蚀，而铜线多易氧化腐蚀，因此本发明采用JL-300铝绞线，其载流量550A满足要求。
为减小电晕影响，本发明采用了两根引流线8。如图3及图8-11所示，引流线8下端通过液压方式与TL型线夹81压接，TL线夹螺栓段安装在避雷器3与直线塔之间的八分裂导线上层子导线上。引流线8的上端采用SY液压型线夹82与避雷器3高压端(下端)联接，SY引流板的倾斜角为30°。引流线8的长度以略长于下部铰链金具6为准，即保持引流线8松弛不受力。
本发明中避雷器采用悬挂方式安装在直线塔所设避雷器外挑支架上，线路运维部门应定期开展避雷器的巡检和例行试验，例行试验时将避雷器拆卸到地面。本发明提供一种吊车该避雷器装置的拆装方案，其中拆卸方案如下：
步骤一：拆卸避雷器3高压端与引流线8的连接；拆解连接引流线8与避雷器3的SY液压型线夹82。
步骤二：拆卸避雷器3高压端与专用联板7的连接；拆解用于连接避雷器3高压端的下部铰链金具6与专用联板7的U型环。
步骤三：拆卸避雷器3低压端与外固定端11的连接；将上部铰链金具2的DB调整板24空闲挂孔与吊车吊装绳通过自备U型挂环连接，提升吊车副臂，解开DB调整板24与下端U型环22连接的螺栓。
步骤四：吊车吊装拆解避雷器；
(a)待避雷器3与外挑支架1完全分离后，降低吊车主副臂，直至避雷器3高压端降至随厂附带的专用底座上；
(b)将避雷器3高压端第1节与第2节之间的法兰螺栓拆解，提升吊车主臂并调转方向，使避雷器3的高压端第2节降至专用底座上，并拆解避雷器3的高压端第2节与第3节之间的法兰螺栓；
(c)按照步骤(b)逐节拆解避雷器3，将避雷器3的所有分节均竖直置于专用底座上。
其安装方法，包含以下步骤：
(A)将避雷器3低压端第7节与上部铰链金具2连接，将上部铰链金具2的DB调整板24空闲挂孔与吊车吊装绳连接，通过吊车主臂使用法兰螺栓将避雷器3高压端第7节与第6节连接，后使用法兰螺栓连接第6节与第5节。
(B)按照步骤(A)的操作，将避雷器所有分节按照自上至下的顺序依次通过吊车主臂使用法兰螺栓连接。
(C)通过提升吊车副臂，将上部铰链金具2装至外固定端11上。
(D)将避雷器3高压端与下部铰链金具6连接，使用SY液压型线夹82连接引流线8上端与避雷器3高压端。
(E)将下部铰链金具6的下端与专用联板7连接，将专用联板7的四个裂脚连接在导线5上；使用TL型线夹81将引流线8的下端连接在导线5上。
Claims (10)
1.一种±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其包含直线塔塔身，直线塔塔身上固定有导线横担，导线横担连接有导线(5)，其特征在于，至少包括：
外挑支架(1)，所述外挑支架(1)自直线塔导线横担斜向上延伸而出，其与导线(5)处于一个竖直面内，其顶端位于导线(5)的正上方；
避雷器(3)，所述避雷器(3)的低压端悬挂于外挑支架(1)上，避雷器(3)的高压端连接于导线(5)；
引流线(8)，所述引流线(8)的下端均连接于导线(5)，引流线(8)的上端连接避雷器(3)的高压端。
2.如权利要求1所述的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其特征在于，所述外挑支架(1)的顶端设外固定端(11)，避雷器(3)悬挂在外固定端(11)上，外固定端(11)到导线(5)的垂直距离与避雷器(3)的长度相匹配。
3.如权利要求2所述的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其特征在于，所述避雷器(3)自上至下分为7节，每节长度2.8m，节与节之间采用法兰连接，下部三节法兰外套有均压环，法兰及均压环与直线塔塔身的空气间隙距离满足安全间隙值的要求。
4.如权利要求2所述的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其特征在于，所述避雷器(3)的低压端通过上部铰链金具(2)悬挂于外固定端(11)上，该上部铰链金具(2)自上至下依次包含：EB挂板(21)，U型环(22)，延长环(23)，U型环(22)，DB调整板(24)，U型环(22)，U型环(22)，其中的DB调整板(24)设有至少一空闲挂孔。
5.如权利要求1所述的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其特征在于，所述避雷器(3)的高压端通过下部铰链金具(6)连接于导线(5)上，该下部铰链金具(6)自上至下依次包含：U型环(61)，U型环(61)，PT调整板(62)，DB调整板(63)，U型环(61)，延长环(64)，U型环(61)。
6.如权利要求5所述的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其特征在于，所述下部铰链金具(6)的最下端设有专用联板(7)，该专用联板(7)的四个裂脚线夹采用预绞丝线夹。
7.如权利要求1所述的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其特征在于，所述避雷器(3)的高压端通过SY液压线夹(82)连接两条引流线(8)，该SY液压型线夹((82)的引流板倾斜角为30°。
8.如权利要求1所述的±1100KV直流线路直线塔避雷器装置，其特征在于，所述引流线(8)的下端通过TL型线夹(81)连接于导线(5)上。
9.一种±1100KV直流线路直线塔避雷器装置的拆卸方法，其特征在于，至少包含以下步骤：
步骤一：拆卸避雷器(3)高压端与引流线(8)的连接；拆解连接引流线(8)与避雷器(3)的SY液压型线夹(82)；
步骤二：拆卸避雷器(3)高压端与专用联板(7)的连接；拆解用于连接避雷器(3)高压端的下部铰链金具(6)与专用联板(7)的U型环；
步骤三：拆卸避雷器(3)低压端与外固定端(11)的连接；将上部铰链金具(2)的DB调整板(24)空闲挂孔与吊车吊装绳通过自备U型挂环连接，提升吊车副臂，解开DB调整板(24)与U型环(22)连接的螺栓；
步骤四：吊车吊装拆解避雷器(3)；
(a)待避雷器(3)与外挑支架(1)完全分离后，降低吊车主副臂，直至避雷器(3)高压端降至随厂附带的专用底座上；
(b)将避雷器(3)高压端第1节与第2节之间的法兰螺栓拆解，提升吊车主臂并调转方向，使避雷器(3)的高压端第2节降至专用底座上，并拆解避雷器(3)的高压端第2节与第3节之间的法兰螺栓；
(c)按照步骤(b)逐节拆解避雷器(3)，将避雷器(3)的所有分节均竖直置于专用底座上。
10.一种±1100KV直流线路直线塔避雷器装置的安装方法，其特征在于，至少包含以下步骤：
(A)将避雷器(3)低压端第7节与上部铰链金具(2)连接，将上部铰链金具(2)的DB调整板(24)空闲挂孔与吊车吊装绳连接，通过吊车主臂使用法兰螺栓将避雷器(3)高压端第7节与第6节连接，后使用法兰螺栓连接第6节与第5节；
(B)按照步骤(A)的操作，将避雷器所有分节按照自上至下的顺序依次通过吊车主臂使用法兰螺栓连接；
(C)通过提升吊车副臂，将上部铰链金具(2)装至外固定端(11)上；
(D)将避雷器(3)高压端与下部铰链金具(6)连接，使用SY液压型线夹(82)连接引流线(8)上端与避雷器(3)高压端；
(E)将下部铰链金具(6)的下端与专用联板(7)连接，将专用联板(7)的四个裂脚连接在导线(5)上；使用TL型线夹(81)将引流线(8)的下端连接在导线(5)上。
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