CN110247360A - 一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，属于复合绝缘子悬垂双串连塔装置技术领域。包括安装于铁塔导线连塔装置与LFS联板之间的连塔中心串、连塔金具短备份串、连塔金具长备份串，连塔中心串位于铁塔导线连塔装置中间位置，连塔金具短备份串、连塔金具长备份串对称设于连塔中心串左、右两侧，连塔金具短备份串长度大于连塔中心串，连塔金具长备份串长度大于连塔金具短备份串，LFS联板下方安装有两联绝缘子串，两联绝缘子串下方均安装有L型三角联板，L型三角联板下方安装有两付导线悬垂线夹，两付导线悬垂线夹与两根导线相连接。本发明能实现双悬垂串的双连单挂、避免掉串、安全可靠、满足十八项电网重大反事故措施中规定的断联工况荷载要求。

Description

一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置

技术领域

本发明涉及一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，属于复合绝缘子悬垂双串连塔装置技术领域。

背景技术

2018年11月9日，国家电网有限公司印发十八项电网重大反事故措施（国家电网设备〔2018〕979号，修订版）第6.3.1.3条规定：500kV（330kV）和750kV线路的悬垂复合绝缘子串应采用双联（含单V串）及以上设计，且单联应满足断联工况荷载的要求；第6.3.1.4条规定：架空输电线路跨越110kV（包括66kV)及以上输电线路、铁路和等级公路、通航河流及居民区等，导线悬垂串应采用双联结构，宜采用双挂点（即：双联双固定，两联独立的绝缘子串，分别挂到导线横担挂线板上），且单联应满足断联工况荷载的要求，确保安全；理论上，导线悬垂串双联双挂的前提条件是，直线塔前后档的垂直档距或导线与水平线夹角相同时，导线悬垂串双联受力也相同，平均了杆塔两侧的导线垂直荷载；实际上，直线塔前后档的垂直档距或导线与水平线夹角往往是不相同的，从而造成导线悬垂串双联受力不均；当直线塔前后档的地形高差或垂直档距相差很大时，会导致导线悬垂串两联中的一联复合绝缘子悬空不受力，另一联复合绝缘子因过载而断裂，然后全部荷载由余下一联复合绝缘子承受全部导线垂直荷载，也将发生断裂，最终发生掉串事故。因此，“导线悬垂串双联双固定”并不科学。

山东电力工程咨询院输电线路设计人员康东升和田连博在《山东电力技术》（2004年第6期）发表论文“直线塔双悬垂串受力分析及受力及不平衡时的解决办法”，提出了通过调整串长（即双联中的某一联的长度）来平衡受力的解决办法，但由于国家定型金具长度不可能完全与直线塔前后档不同的垂直档距比值一一对应，因此，“调整串长”也不是最理想、最科学的办法。

国家电网有限公司印发十八项电网重大反事故措施（国家电网设备〔2018〕979号，修订版）第6.8.1.8条规定：500kV及以下“三跨”线路的悬垂绝缘子串应采用独立双串设计，对于山区高差大、连续上下山的线路可采用单挂点双联。这一最新规定也说明了悬垂绝缘子串采用独立双串存在力学设计方面的缺陷，但“山区高差大、连续上下山的线路可采用单挂点”的要求又回到原来的技术要求上，无法实现双保险，存在掉串隐患；一旦单挂点金具（包括螺帽、销子等磨损或松动）出现问题，掉串难免；500kV悬垂绝缘子双串曾出现过多起断联、掉串事故。

目前，针对山区高差大、连续上下山的情况，主要有以下三种固定方式：

1、导线悬垂单串单固定模式（参见附图1），不存在两联长度差值问题，但单固定模式不安全，可能发生掉串；

2、导线悬垂双串单固定模式（参见附图2），存在两联长度差值问题，通过改变联板朝向来消除两联长度差值现象，不需增加单联长度，但单固定模式不安全，可能发生掉串；

3、导线悬垂双串双固定模式（参见附图3），存在两联长度差值问题，需在下坡侧单联中增设金具来增加单联长度，以消除两联长度差值问题，但通用金具的结构高度不可能与两联长度的不同差值一一对应。

综合以上，750kV及以下悬垂绝缘子串的连塔金具串结构有待于进一步创新设计。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种能实现双悬垂串的双连单挂、避免掉串、安全可靠、满足十八项电网重大反事故措施中规定的断联工况荷载要求的复合绝缘子悬垂双串连塔装置。

一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特殊之处在于包括安装于铁塔导线连塔装置13与LFS联板3之间的连塔中心串15、连塔金具短备份串18、连塔金具长备份串17，连塔中心串15位于铁塔导线连塔装置13中间位置，连塔金具短备份串18、连塔金具长备份串17对称设于连塔中心串15左、右两侧，连塔金具短备份串18长度大于连塔中心串15，连塔金具长备份串17长度大于连塔金具短备份串18，LFS联板3下方安装有两联绝缘子串16，两联绝缘子串16下方均安装有L型三角联板8，L型三角联板8下方安装有两付导线悬垂线夹9，两付导线悬垂线夹9与两根导线14相连接；

优选的，所述连塔金具短备份串18包括与铁塔导线连塔装置13相连接的第一延长环11，第一延长环11既具备挂板功能，又具有延长环的缓冲功能，第一延长环11下方连接有第一U型挂环10，第一U型挂环10与LFS联板3相连接；

优选的，所述连塔金具短备份串18位于上坡侧或地形高侧或导线与水平线夹角小的一侧，连塔金具长备份串17位于下坡侧或地形低侧或导线与水平线夹角大的一侧；

优选的，所述连塔金具长备份串17包括与铁塔导线连塔装置13相连接的第二U型挂环26，第二U型挂环26连接有第二延长环27，第二延长环27连接有第三U型挂环28，第三U型挂环28与LFS联板3相连接；

优选的，所述连塔中心串15包括相连接的ZBS挂板1、ZBD挂板2，ZBS挂板1与铁塔导线连塔装置13相连接，ZBD挂板2与LFS联板3相连接；

优选的，所述连塔金具短备份串18张紧后长度比连塔中心串15长20mm，连塔金具长备份串17张紧后长度比连塔金具短备份串18长35-90mm；

优选的，所述第一U型挂环10、第二U型挂环26、第三U型挂环28长度均为90mm，所述第一延长环11与第二延长环27长度均为120mm， 所述ZBS挂板1长度为100mm，所述ZBD挂板2长度为90mm；

优选的，所述绝缘子串16包括依次相连接的两付U型环4、QP型球头挂环5、复合绝缘子6、WS型碗头挂板7，WS型碗头挂板7与L型三角联板8相连接；

优选的，所述铁塔导线连塔装置13包括纵剖面呈n型的槽钢22，槽钢22两面垂直臂内侧均设有一个角钢横担21，槽钢22的水平臂下表面上固定有第一挂线板23、第二挂线板、第三挂线板12，槽钢22、角钢横担21、挂线板通过固定穿钉24、挂线板穿钉25组装为一体；

优选的，所述第一延长环11的顶部开设有延长环螺栓孔20，第一U型挂环10的U型开口处开设有挂环螺栓孔19，第一U型挂环10与第二U型挂环26、第三U型挂环28结构相同；

优选的，所述第一延长环11、ZBS挂板1、第二U型挂环26均安装于挂线板穿钉25上。

本发明的复合绝缘子悬垂双串连塔装置结构设计巧妙，具有以下有益效果：

1、本发明采取“三挂点”设计方案，在正常工况下仅有连塔中心串受力，实现双悬垂串的“双连单挂”，确保两联绝缘子串中复合绝缘子受力均衡，连塔金具短备份串、连塔金具长备份串设计为“松弛连接”，在正常工况下不受力，只有在连塔中心串15断联后才受力，实现连塔金具短备份串、连塔金具长备份串和两联绝缘子串的“双连双固定”，从而解决了传统“双连双固定”和“双连单固定”的设计缺陷；

2、通过设置延长环，使两个连塔辅助串在金具连接和长度方面实现了差异化设计，不需通过调整双联绝缘子串的串长来平衡受力；

3、双联绝缘子串中有两付环-环相接的U型环，可轴向转动，从而增大双联绝缘子串中复合绝缘子的轴向自由度，避免复合绝缘子的芯棒受扭，确保复合绝缘子的机械性能；

4、连塔金具短备份串和连塔金具长备份串设计为“松弛连接”，既解决传统“双连双固定”和“双连单固定”的设计缺陷，又能在连塔中心串断联后实现“双连双固定”或双保险，从而使导线悬垂双串达到全寿命周期设计理念，抵御各种恶劣工况。确保电网更加安全可靠运行，因此，具有广泛的推广价值；

5、在顺线路方向，当相邻档的档距过大或因导线覆冰造成不平衡张力情况下，悬垂双联双挂点（参见附图4）的两联绝缘子串受力不均，纵向张力F1、F2或垂直荷载G1、G2之间大的一侧联绝缘子将受到更大的机械荷载，两联绝缘子将向受力大的一侧倾斜，来消除不平衡张力，但垂直荷载G1、G2是无法平衡的，也就是说，两联绝缘子所受的垂直荷载不同，并非均衡承载相邻档的垂直荷载，而是各自承担同侧的导线垂直荷载，因此不提倡悬垂双联双挂点联塔结构型式；如果相邻档的垂直档距相差过大，国网公司十八项电网重大反事故措施第6.3.1.3条和第6.3.1.4条关于“单联应满足断联工况荷载的要求”的规定宜改为“单联应满足正常工况荷载的要求”；悬垂串双联单挂点和双联三挂点可确保悬垂串双联在顺线路方向始终处于受力均匀状态，因此，双连三挂点的设计方案最优；

6、铁塔导线连塔装置由角钢横担、槽钢、三个挂线板、固定穿钉、挂线板穿钉组成，解决了延长环的厚度、U形环的开口宽与铁塔导线连塔装置内宽过宽产生不匹配、剪应力不够的问题。

附图说明

图1：导线悬垂单串单固定模式；

图2：导线悬垂双串单固定模式；

图3：导线悬垂双串双固定模式；

图4：悬垂双联双挂点受力分析图；

图5：本发明一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置的结构示意图；

图6：连塔中心串的结构示意图；

图7：连塔金具短备份串的结构示意图；

图8：连塔金具长备份串的结构示意图；

图9：图1中铁塔导线连塔装置处A-A剖结构示意图；

图10：图1中铁塔导线连塔装置处C-C剖结构示意图；

图11：本发明的连塔中心串未断开时的使用状态图；

图12：本发明的连塔中心串断开后的使用状态图。

图中： 1、ZBS挂板； 2、ZBD挂板； 3、LFS联板； 4、U型环；5、QP型球头挂环；6、复合绝缘子；7、WS型碗头挂板； 8、L型三角联板；9、导线悬垂线夹；10、第一U型挂环；11、第一延长环；12、第三挂线板；13、铁塔导线连塔装置； 14、导线；15、连塔中心串；16、绝缘子串；17、连塔金具长备份串；18、连塔金具短备份串；19、挂环螺栓孔；20、延长环螺栓孔；21、角钢横担；22、槽钢；23、第一挂线板；24、固定穿钉；25、挂线板穿钉；26、第二U型挂环；27、第二延长环；28、第三U型挂环。

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。

请参阅图5-12，本发明提供一复合绝缘子悬垂双串连塔装置，包括安装于铁塔导线连塔装置13与LFS联板3之间的连塔中心串15、连塔金具短备份串18、连塔金具长备份串17，连塔中心串15位于铁塔导线连塔装置13中间位置，连塔金具短备份串18、连塔金具长备份串17对称设于连塔中心串15左、右两侧，连塔金具短备份串18长度大于连塔中心串15，连塔金具长备份串17长度大于连塔金具短备份串18，LFS联板3下方安装有两联绝缘子串16，两联绝缘子串16下方均安装有L型三角联板8，L型三角联板8下方安装有两付导线悬垂线夹9，两付导线悬垂线夹9与两根导线14相连接。本发明采取“三挂点”方案，即接地端侧联板上设有一组连塔中心串15和连塔金具短备份串18、连塔金具长备份串17，分别挂到铁塔导线连塔装置13上，连塔中心串15在正常工况下受力，实为“双连单固定”；连塔金具短备份串18和连塔金具长备份串17在铁塔导线连塔装置13与LFS联板3之间为松弛连接，在正常工况下不受力，只有在连塔中心串15断联故障后才受力，实现“双连双固定”。

连塔金具短备份串18包括与铁塔导线连塔装置13相连接的第一延长环11，第一延长环11下方连接有第一U型挂环10，第一U型挂环10与LFS联板3相连接，第一延长环11的顶部开设有延长环螺栓孔20，第一U型挂环10的U型开口处开设有挂环螺栓孔19；第一延长环11是在PH-12120型延长环的基础上改造而成，既具备挂板功能，与第一挂线板23可靠螺栓连接，又具有延长环的缓冲功能；

连塔金具长备份串17包括与铁塔导线连塔装置13相连接的第二U型挂环26，第二U型挂环26连接有第二延长环27，第二延长环27连接有第三U型挂环28，第三U型挂环28与LFS联板3相连接，第二U型挂环26、第三U型挂环28结构与第一U型挂环10相同；

连塔中心串15包括相连接的ZBS挂板1、ZBD挂板2，ZBS挂板1与铁塔导线连塔装置13相连接，ZBD挂板2与LFS联板3相连接；

根据以往设计经验，因山区高差大、连续上下山等因素，造成悬垂串中两联不等长的长度在90mm以内；也就是说，连塔金具短备份串18和连塔金具长备份串17在金具之间张紧之后，不应等长，应差异化设计，连塔金具短备份串18由1付普通第一U形环10（常规U-1290型结构高度90mm)和1付第一延长环11（非常规ZPH-12120型结构高度120mm)组成，比连塔中心串15(常规ZBS-21/42-100型挂板结构高度100mm，常规ZBD-21-90型挂板结构高度90mm）的结构高度长出20mm，确保LFS联板3的垂直自由度；连塔金具长备份串17先后由1付第二U型挂环26（常规U-1290型结构高度90mm)、1付第二延长环27（常规PH-12120型结构高度120mm)和1付第三U型挂环28（常规U-1290型结构高度90mm)串联而成，比连塔中心串15的结构高度长出110mm，比连塔金具短备份串18的结构高度长出90mm,满足以往设计经验的技术要求。连塔金具短备份串18和连塔金具长备份串17实施差异化设计，解决以往调整串长问题，连塔金具短备份串18张紧后比连塔中心串15长出20mm，连塔金具长备份串17根据地形高差情况比连塔金具短备份串18张紧后的长度多出35～90mm，连塔金具短备份串18应位于上坡侧或地形高侧或导线与水平线夹角小的一侧，连塔金具长备份串17应位于下坡侧或地形低侧或导线与水平线夹角大的一侧；

绝缘子串16包括依次相连接的两付U型环4、QP型球头挂环5、复合绝缘子6、WS型碗头挂板7，WS型碗头挂板7与L型三角联板8相连接，双联绝缘子串16中有两付环-环相接的U型环4，可轴向转动，从而增大双联绝缘子串16中复合绝缘子6的轴向自由度，避免复合绝缘子6的芯棒受扭，确保复合绝缘子6的机械性能；

铁塔导线连塔装置13包括纵剖面呈n型的槽钢22，槽钢22两面垂直臂内侧均设有一个角钢横担21，沿着槽钢22水平臂下表面长度方向设有三个相间隔的第一挂线板23、第二挂线板、第三挂线板12，槽钢22、角钢横担21、挂线板通过固定穿钉24、挂线板穿钉25组装为一体，解决了延长环的厚度、U形环的开口宽与铁塔导线连塔装置13内宽过宽产生不匹配、剪应力不够的问题

为了便于安装，第一延长环1的顶部开设有延长环螺栓孔20，第一U型挂环10的U型开口处开设有挂环螺栓孔19，第一U型挂环10与第二U型挂环26、第三U型挂环28结构相同，第一延长环11、ZBS挂板1、第二U型挂环26均安装于挂线板穿钉25上。

附图11为导线悬垂双串三固定模式在山区高差大、连续上下山的情况，存在两联长度差值问题；通过联板自由旋转来消除两联长度差值现象；长备份串和短备份串配合调整，不需增加下坡侧单联长度。

附图12为导线悬垂双串三固定模式在山区高差大、连续上下山的断中心串情况，通过联板自由旋转和长备份串和短备份串的差异化设计来消除两联长度差值现象，不需增加下坡侧单联长度。

本发明结构构思巧妙，简单有效，连塔中心串和连塔金具短备份串、连塔金具长备份串的配合，解决了传统“双连双挂”和“双连单挂”的设计缺陷；通过设计连塔金具短备份串18、连塔金具长备份串17在金具连接和长度方面实现了差异化设计，不需通过调整双联绝缘子串的串长来平衡受力，单联复合绝缘子可以不满足十八项电网重大反事故措施中规定的断联工况荷载的要求达到全寿命周期设计。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特殊之处在于包括安装于铁塔导线连塔装置（13）与LFS联板（3）之间的连塔中心串（15）、连塔金具短备份串（18）、连塔金具长备份串（17），连塔中心串（15）位于铁塔导线连塔装置（13）中间位置，连塔金具短备份串（18）、连塔金具长备份串（17）对称设于连塔中心串（15）左、右两侧，连塔金具短备份串（18）长度大于连塔中心串（15），连塔金具长备份串（17）长度大于连塔金具短备份串（18），LFS联板（3）下方安装有两联绝缘子串（16），两联绝缘子串（16）下方均安装有L型三角联板（8），L型三角联板（8）下方安装有两付导线悬垂线夹（9），两付导线悬垂线夹（9）与两根导线（14）相连接。

2.按照权利要求1所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述连塔金具短备份串（18）包括与铁塔导线连塔装置（13）相连接的第一延长环（11），第一延长环（11）下方连接有第一U型挂环（10），第一U型挂环（10）与LFS联板（3）相连接。

3.按照权利要求2所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述连塔金具长备份串（17）包括与铁塔导线连塔装置（13）相连接的第二U型挂环（26），第二U型挂环（26）连接有第二延长环（27），第二延长环（27）连接有第三U型挂环（28），第三U型挂环（28）与LFS联板（3）相连接。

4.按照权利要求3所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述连塔金具短备份串（18）位于上坡侧或地形高侧或导线与水平线夹角小的一侧，连塔金具长备份串（17）位于下坡侧或地形低侧或导线与水平线夹角大的一侧。

5.按照权利要求3所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述连塔中心串（15）包括相连接的ZBS挂板（1）、ZBD挂板（2），ZBS挂板（1）与铁塔导线连塔装置（13）相连接，ZBD挂板（2）与LFS联板（3）相连接。

6.按照权利要求1所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述连塔金具短备份串（18）张紧后长度比连塔中心串（15）长20mm，连塔金具长备份串（17）张紧后长度比连塔金具短备份串（18）长35-90mm。

7.按照权利要求5所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述第一U型挂环（10）、第二U型挂环（26）、第三U型挂环（28）长度均为90mm，所述第一延长环（11）与第二延长环（27）长度均为120mm， 所述ZBS挂板（1）长度为100mm，所述ZBD挂板（2）长度为90mm。

8.按照权利要求1所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述绝缘子串（16）包括依次相连接的两付U型环（4）、QP型球头挂环（5）、复合绝缘子（6）、WS型碗头挂板（7），WS型碗头挂板（7）与L型三角联板（8）相连接。

9.按照权利要求5所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述铁塔导线连塔装置（13）包括纵剖面呈n型的槽钢（22），槽钢（22）两面垂直臂内侧均设有一个角钢横担（21），槽钢（22）的水平臂下表面上固定有第一挂线板（23）、第二挂线板、第三挂线板（12），槽钢（22）、角钢横担（21）、挂线板通过固定穿钉（24）、挂线板穿钉（25）组装为一体，第一延长环（11）、ZBS挂板（1）、第二U型挂环（26）均安装于挂线板穿钉（25）上。

10.按照权利要求1所述的一种复合绝缘子悬垂双串连塔装置，其特征在于所述第一延长环（11）的顶部开设有延长环螺栓孔（20），第一U型挂环（10）的U型开口处开设有挂环螺栓孔（19），第一U型挂环（10）与第二U型挂环（26）、第三U型挂环（28）结构相同。