CN111478261A - 一种架空输电线路舞动抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力防护设备，具体为一种架空输电线路舞动抑制装置，包括有导线、支撑杆、滑轮组件、配重块、合成绝缘子、主绝缘绳和承重绝缘绳，支撑杆倾斜埋设在地面上，定滑轮设在动滑轮上方，定滑轮连接在支撑杆上，主绝缘绳绕接在导线上，主绝缘绳两端分别连接有两个合成绝缘子，承重绝缘绳一端连接在动滑轮上端，承重绝缘绳另一端依次绕过定滑轮和动滑轮后连接在其中一个合成绝缘子下端，配重块连接在动滑轮下端，本发明使用灵活可靠，设计合理，利用拉拽方式抑制线路产生舞动，保证输电线路安全运行。并且无需再在线路两端布置拉拽装置，可以在输电线路任一位置对线路进行拉拽。
Description
技术领域
本发明涉及电力防护设备，具体为一种架空输电线路舞动抑制装置。
背景技术
架空电力线路终年暴露在野外，受地理位置和环境条件的影响较为严重，容易遭受覆冰或大风导致导线舞动，即使在覆冰不严重或非大风的情况下，电力线路也会下降弧度降幅增大，容易使线路产生舞动，危害线路安全运行。
现有技术经常采用在导线两端设置重物拉拽机构提高导线张力的方法抑制导线的下垂和舞动，但是电力线路一般长度较大，采用现有技术在导线两端设置重物拉拽机构显现是不可实施的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种架空输电线路舞动抑制装置，利用拉拽方式抑制线路舞动，但无需在线路两端布置拉拽装置，保证输电线路安全运行。
为了解决上述技术问题，本发明一种架空输电线路舞动抑制装置包括有导线、支撑杆、滑轮组件、配重块、合成绝缘子、主绝缘绳和承重绝缘绳，支撑杆倾斜埋设在地面上，滑轮组件连接在支撑杆上，滑轮组件包括有定滑轮和动滑轮，定滑轮设在动滑轮上方，定滑轮连接在支撑杆上，主绝缘绳绕接在导线上，主绝缘绳两端分别连接有两个合成绝缘子，承重绝缘绳一端连接在动滑轮上端，承重绝缘绳另一端依次绕过定滑轮和动滑轮后连接在其中一个合成绝缘子下端，配重块连接在动滑轮下端，另一个合成绝缘子下端连接有UT线夹，UT线夹下端连接有钢丝绳，钢丝绳下端连接有地锚，地锚埋设在地面上。支撑杆为滑轮组件和配重块提供支撑，利用配重块和滑轮组件将承重绝缘绳拉紧，承重绝缘绳将导线拉紧，从而抑制导线产生的舞动，保证输电线路安全运行，滑轮组件起到承重和换向的作用作用，可有效减少配重块的重量及支撑杆的高度，方便施工安装，滑轮组件使承重绝缘绳为三段式吊着配重块，理论上所需提升配重的力为配重块总重的三分之一，但动力移动的距离要大于配重块上升的距离。配重块根据实际情况可选用铸铁材料或砼制成，配重块为多块组合结构，单块重量在50kg-100kg为宜。实际施工时，还可在配重块下方的地面上挖掘深坑以增大支撑杆的有效高度，坑深应根据实际地形情况及导线受张力弧垂下降的幅值转换为动滑轮移动的高度进行核算并保留相应裕度。另外，承重绝缘绳的长度应大于配重块移动距离的三倍，并满足安全系数要求。支撑杆高度应为定值，一般为八米，视现场地形及导线张力值不同可灵活调节配重块数量及坑深，以满足多地形条件下的导线舞动抑制。主绝缘绳从和承重绝缘绳一起对导线进行拉拽，进一步提高了抑制线路产生舞动的效果。本装置应在覆冰时段前进行加装。覆冰消融后，为避免主绝缘绳浸湿等因素导致绳索绝缘性能下降，影响作业安全性，可利用电网异物激光清除装置在主绝缘绳与导线的接触点附近烧断处理。合成绝缘子掉落的过程应在相应电压等级及以上的绝缘杆控制下进行，避免发生碰撞导致绝缘子断裂或伞裙受损。主绝缘绳的挂设可使用无人机抛投完成。
进一步的，所述的支撑杆上连接有滑车支架，滑车支架连接在定滑轮上方，滑车支架前端连接有导向滑轮，所述的承重绝缘绳动滑轮与导线之间的一段连接在导向滑轮上。滑车支架为承重绝缘绳提供导向支撑，同时还改线承重绝缘绳的拉拽方向，避免承重绝缘绳拉拽角度过大影响使用，提高了灵活性和稳定性。
进一步的，所述的支撑杆上部连接有抱箍，所述的定滑轮上端连接有挂钩Ⅰ，挂钩Ⅰ连接在。
进一步的，所述的动滑轮与支撑杆之间连接有限位钢绳，支撑杆下部连接有抱箍，限位钢绳连接在抱箍上。限位钢绳避免导线张力过大造成配重块大幅度升高碰撞支撑杆或抱箍等部件。
进一步的，所述的动滑轮上下两端均连接有挂钩Ⅱ，所述的配重块上端设有挂钩Ⅲ，承重绝缘绳连接在动滑轮上端的挂钩Ⅱ上，挂钩Ⅲ连接在动滑轮下端的挂钩Ⅱ上。采用挂钩连接方式使各部件之间连接方便。
进一步的，所述的支撑杆上还连接有拉线，拉线一端连接在支撑杆上部的抱箍上，拉线另一端连接有地锚，地锚埋设在地面上。
进一步的，所述的拉线设有多个，多个拉线以支撑杆为中心圆周均布，每个拉线上均连接有地锚。拉线和地锚的设置增强支撑杆的强度，地锚的强度应根据土质情况、埋设地点、埋设深度等施工条件进行选择，地锚的入地角度应控制在45°-60°之间。地锚埋设后的斜向和正向抗拉力应满足导线核算张力要求。
进一步的，所述的配重块的质量G计算包括有如下步骤：
S1.设导线与主绝缘绳的接触点为A，设钢丝绳与地面的接触点为C，设承重绝缘绳与导向滑轮的接触点为D，点A向地面做正投影得到投影点B，点D向地面做正投影得到点E，∠DAB记做∠α，∠CAB记做∠β；
S2.测量点A到点B的直线距离H1，测量点C到点B的垂直距离L1，计算点A到点C的直线距离L2，计算公式为：
S3.测量点D到点E的直线距离H2，测量点E到点B的直线距离L3，计算点A到点D的直线距离L4，计算公式为：
S4.设主绝缘绳两端的拉力值为T1和T2，T1为主绝缘绳在配重块一侧的拉力，设导线舞动产生的力为F，F垂直向上，设导线的重力为mg；
S5.导线舞动产生的为F远远大于导线与主绝缘绳之间的摩擦力，导线舞动产生的为F远远大于导线的重力mg，配重块始终调节导线两侧的主绝缘绳的拉力值一致，所以T1≈T2，并计拉力值为T，则有如下公式：
T1≈T2=T
S6.根据《110kV-750kV架空输电线路设计技术规定》得出来“在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，导线弧垂最低点的最大张力，不应超过其拉断力的70%”，则有如下公式：
0.7δA=T1cos(α)＋T2cos(β)，
0.7δA≈T[cos(α)＋cos(β)]，
公式中：δ为导线的最大许用应力值，A为导线截面积；
S7. 合成绝缘子重力远小于主绝缘绳所受拉力，则有如下公式：
公式中：G为配重块的总质量；
S8.由步骤S6和步骤S7得出，配重块的质量G的计算公式为：
公式中：K为计算裕度技术，K取值范围为2.2-2.5。
由于∠α和∠β是主绝缘绳与导线所在平面之间的夹角，在实际测量中直接测量∠α和∠β是有一定困难的，通过步骤S1、S2和S3构建为∠α和∠β的直角三角形，利用三角函数使cos(α)和cos(β)的值计算简单，从未可计算出配重块质量G的值。
本发明的有益效果是：导线、支撑杆、滑轮组件、配重块、合成绝缘子、主绝缘绳和承重绝缘绳，支撑杆倾斜埋设在地面上，滑轮组件连接在支撑杆上，滑轮组件包括有定滑轮和动滑轮，定滑轮设在动滑轮上方，定滑轮连接在支撑杆上，主绝缘绳绕接在导线上，主绝缘绳两端分别连接有两个合成绝缘子，承重绝缘绳一端连接在动滑轮上端，承重绝缘绳另一端依次绕过定滑轮和动滑轮后连接在其中一个合成绝缘子下端，配重块连接在动滑轮下端，另一个合成绝缘子下端连接有UT线夹，UT线夹下端连接有钢丝绳，钢丝绳下端连接有地锚，地锚埋设在地面上，本发明使用灵活可靠，设计合理，利用拉拽方式抑制线路产生舞动，保证输电线路安全运行，并且无需再在线路两端布置拉拽装置，可以在输电线路任一位置对线路进行拉拽。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明滑轮组件和滑车支架局部示意图；
图3为本发明配重块质量计算模型图；
图4为本发明配重块质量计算力学模型。
图中：1.地锚；2.拉线；3.支撑杆；4.滑轮组件；401.定滑轮；402.挂钩Ⅰ；403.动滑轮；404.挂钩Ⅱ；404.挂钩Ⅱ；5.配重块；501.挂钩Ⅲ；6.滑车支架；601.导向滑轮；7.抱箍；8.合成绝缘子；9.钢丝绳；10.主绝缘绳；11.UT线夹；12.限位钢绳；13.承重绝缘绳；14.导线。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明一种架空输电线路舞动抑制装置包括有导线14、支撑杆3、滑轮组件4、配重块5、合成绝缘子8、主绝缘绳10和承重绝缘绳13，支撑杆3切斜埋设在地面上，滑轮组件4连接在支撑杆3上，滑轮组件4包括有定滑轮401和动滑轮403，定滑轮401设在动滑轮403上方，定滑轮401连接在支撑杆3上，主绝缘绳10绕接在导线14上，主绝缘绳10两端分别连接有两个合成绝缘子8，承重绝缘绳13一端连接在动滑轮403上端，承重绝缘绳13另一端依次绕过定滑轮401和动滑轮403后连接在其中一个合成绝缘子8下端，配重块5连接在动滑轮403下端，另一个合成绝缘子8下端连接有UT线夹11，UT线夹11下端连接有钢丝绳9，钢丝绳9下端连接有地锚1，地锚1埋设在地面上。
所述的支撑杆3上连接有滑车支架6，滑车支架6连接在定滑轮401上方，滑车支架6前端连接有导向滑轮601，所述的承重绝缘绳13动滑轮403与导线14之间的一段连接在导向滑轮601上。
所述的支撑杆3上部连接有抱箍7，所述的定滑轮401上端连接有挂钩Ⅰ402，挂钩Ⅰ402连接在。
所述的动滑轮403与支撑杆3之间连接有限位钢绳12，支撑杆3下部连接有抱箍7，限位钢绳12连接在抱箍7上。
所述的动滑轮403上下两端均连接有挂钩Ⅱ404，所述的配重块5上端设有挂钩Ⅲ501，承重绝缘绳13连接在动滑轮403上端的挂钩Ⅱ404上，挂钩Ⅲ501连接在动滑轮403下端的挂钩Ⅱ404上。
所述的支撑杆3上还连接有拉线2，拉线2一端连接在支撑杆3上部的抱箍7上，拉线2另一端连接有地锚1，地锚1埋设在地面上。
所述的拉线2设有多个，多个拉线2以支撑杆3为中心圆周均布，每个拉线2上均连接有地锚1。
所述的配重块5的质量G计算包括有如下步骤：
S1.设导线1与主绝缘绳10的接触点为A，设钢丝绳9与地面的接触点为C，设承重绝缘绳13与导向滑轮601的接触点为D，点A向地面做正投影得到投影点B，点D向地面做正投影得到点E，∠DAB记做∠α，∠CAB记做∠β；
S2.测量点A到点B的直线距离H1，测量点C到点B的垂直距离L1，计算点A到点C的直线距离L2，计算公式为：
S3.测量点D到点E的直线距离H2，测量点E到点B的直线距离L3，计算点A到点D的直线距离L4，计算公式为：
S4.设主绝缘绳10两端的拉力值为T1和T2，T1为主绝缘绳10在配重块5一侧的拉力，设导线1舞动产生的力为F，F垂直向上，设导线1的重力为mg；
S5.导线1舞动产生的为F远远大于导线1与主绝缘绳10之间的摩擦力，导线1舞动产生的为F远远大于导线1的重力mg，配重块5始终调节导线两侧的主绝缘绳10的拉力值一致，所以T1≈T2，并计拉力值为T，则有如下公式：
T1≈T2=T
S6.根据《110kV-750kV架空输电线路设计技术规定》得出来“在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，导线弧垂最低点的最大张力，不应超过其拉断力的70%”，则有如下公式：
0.7δA=T1cos(α)＋T2cos(β)，
0.7δA≈T[cos(α)＋cos(β)]，
公式中：δ为导线1的最大许用应力值，A为导线1截面积；
S7. 合成绝缘子8重力远小于主绝缘绳10所受拉力，则有如下公式：
公式中：G为配重块5的总质量；
S8.由步骤S6和步骤S7得出，配重块5的质量G的计算公式为：
公式中：K为计算裕度技术，K取值范围为2.2-2.5。
支撑杆3为滑轮组件4和配重块5提供支撑，利用配重块5和滑轮组件4将承重绝缘绳13拉紧，承重绝缘绳13将导线14拉紧，从而抑制导线产生的舞动，保证输电线路安全运行，滑轮组件4起到承重和换向的作用作用，可有效减少配重块5的重量及支撑杆3的高度，方便施工安装，滑轮组件4使承重绝缘绳13为三段式吊着配重块5，理论上所需提升配重的力为配重块5总重的三分之一，但动力移动的距离要大于配重块5上升的距离。配重块5根据实际情况可选用铸铁材料或砼制成，配重块5为多块组合结构，单块重量在50kg-100kg为宜。实际施工时，还可在配重块5下方的地面上挖掘深坑以增大支撑杆3的有效高度，深应根据实际地形情况及导线14受张力弧垂下降的幅值转换为动滑轮403移动的高度进行核算并保留相应裕度。另外，承重绝缘绳的长度应大于配重块移动距离的三倍，并满足安全系数要求。支撑杆3高度应为定值，一般为八米，视现场地形及导线14张力值不同可灵活调节配重块5数量及坑深，以满足多地形条件下的导线舞动抑制。滑车支架6为承重绝缘绳13提供导向支撑，同时还改线承重绝缘绳13的拉拽方向，避免承重绝缘绳13拉拽角度过大影响使用，提高了灵活性和稳定性。合成绝缘子8应当依据输电线路电压等级进行选用，合成绝缘子8具有较好的抗拉强度及憎水性能，并配套有吨位适当的端部连接器具，方便整体的安装使用。限位钢绳12避免导线14张力过大造成配重块5大幅度升高碰撞支撑杆3或抱箍7等部件。采用挂钩连接方式使各部件之间连接方便。拉线2和地锚1的设置增强支撑杆3的强度，地锚1的强度应根据土质情况、埋设地点、埋设深度等施工条件进行选择，地锚1的入地角度应控制在45°-60°之间。地锚埋设后的斜向和正向抗拉力应满足导线核算张力要求。主绝缘绳10与承重绝缘绳13一起对导线14进行拉拽，进一步提高了抑制覆冰线路产生舞动的效果。本装置应在覆冰时段前进行加装。覆冰消融后，为避免主绝缘绳10或承重绝缘绳13浸湿等因素导致绳索绝缘性能下降，影响作业安全性，可利用电网异物激光清除装置在主绝缘绳10或承重绝缘绳13与导线的接触点附近烧断处理。合成绝缘子8掉落的过程应在相应电压等级及以上的绝缘杆控制下进行，避免发生碰撞导致绝缘子断裂或伞裙受损。主绝缘绳10与承重绝缘绳13的挂设可使用无人机抛投完成。
实施例一：
某220kV输电线路采用LGJ-185/30型号导线，导线为钢芯铝绞线，主要由钢芯承受拉力，线路易出现舞动现象，采用本发明方法进行抑舞。
结合线路运行实际经验并查阅线路相关参数得知：H1=35m，H2=7.5m，L1=6m，L3=8m，δ=125MPa，A=30mm²。
根据步骤S2中公式
和步骤S3中公式
计算得出，
L2=35.51m，L4=28.64m；
根据步骤S6中的公式
和
计算得出，
cos(α) = 0.96，cos(β)=0.99；
根据步骤S8中的公式
，并取K值为2.4计算得出，
G=4616N。
实施例二：
某330kV输电线路采用LGJ-300/40型号导线，导线为钢芯铝绞线，主要由钢芯承受拉力，线路易出现舞动现象，采用本发明方法。
根据线路运行实际经验并查阅线路相关参数得知：H1=39m，H2=7.5m，L1=9.3m，L3=10.5m，δ=110 MPa，A=40 mm²。
根据步骤S2中公式
和步骤S3中公式
计算得出，
L2=40.09m，L4=33.20m；
根据步骤S6中的公式
和
计算得出，
cos(α) = 0.95，cos(β)=0.97；
根据步骤S8中的公式
，并取K值为2.4计算得出，
G=5500N。
实施例三：
某750kV输电线路采用LGJ-400/50型号导线，导线为钢芯铝绞线，主要由钢芯承受拉力，线路易出现舞动现象，采用本发明方法。
根据线路运行实际经验并查阅线路相关参数得知：H1=48m，H2=7.5m，L1=12m，L3=11.4m，δ=110MPa，A=50mm²。
根据步骤S2中公式
和步骤S3中公式
计算得出，
L2=49.48m，L4=43.07m；
根据步骤S6中的公式
和
计算得出，
cos(α) = 0.96，cos(β)=0.97；
根据步骤S8中的公式
，并取K值为2.4计算得出，
G=6840N。
Claims (8)
1.一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：包括有导线（14）、支撑杆（3）、滑轮组件（4）、配重块（5）、合成绝缘子（8）、主绝缘绳（10）和承重绝缘绳（13），支撑杆（3）倾斜埋设在地面上，滑轮组件（4）连接在支撑杆（3）上，滑轮组件（4）包括有定滑轮（401）和动滑轮（403），定滑轮（401）设在动滑轮（403）上方，定滑轮（401）连接在支撑杆（3）上，主绝缘绳（10）绕接在导线（14）上，主绝缘绳（10）两端分别连接有两个合成绝缘子（8），承重绝缘绳（13）一端连接在动滑轮（403）上端，承重绝缘绳（13）另一端依次绕过定滑轮（401）和动滑轮（403）后连接在其中一个合成绝缘子（8）下端，配重块（5）连接在动滑轮（403）下端，另一个合成绝缘子（8）下端连接有UT线夹（11），UT线夹（11）下端连接有钢丝绳（9），钢丝绳（9）下端连接有地锚（1），地锚（1）埋设在地面上。
2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：所述的支撑杆（3）上连接有滑车支架（6），滑车支架（6）连接在定滑轮（401）上方，滑车支架（6）前端连接有导向滑轮（601），所述的承重绝缘绳（13）动滑轮（403）与导线（14）之间的一段连接在导向滑轮（601）上。
3.根据权利要求2所述的一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：所述的支撑杆（3）上部连接有抱箍（7），所述的定滑轮（401）上端连接有挂钩Ⅰ（402），挂钩Ⅰ（402）连接在抱箍（7）上。
4.根据权利要求3所述的一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：所述的动滑轮（403）与支撑杆（3）之间连接有限位钢绳（12），支撑杆（3）下部连接有抱箍（7），限位钢绳（12）连接在抱箍（7）上。
5.根据权利要求4所述的一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：所述的动滑轮（403）上下两端均连接有挂钩Ⅱ（404），所述的配重块（5）上端设有挂钩Ⅲ（501），承重绝缘绳（13）连接在动滑轮（403）上端的挂钩Ⅱ（404）上，挂钩Ⅲ（501）连接在动滑轮（403）下端的挂钩Ⅱ（404）上。
6.根据权利要求5所述的一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：所述的支撑杆（3）上还连接有拉线（2），拉线（2）一端连接在支撑杆（3）上部的抱箍（7）上，拉线（2）另一端连接有地锚（1），地锚（1）埋设在地面上。
7.根据权利要求6所述的一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：所述的拉线（2）设有多个，多个拉线（2）以支撑杆（3）为中心圆周均布，每个拉线（2）上均连接有地锚（1）。
8.根据权利要求7所述的一种架空输电线路舞动抑制装置，其特征在于：所述的配重块（5）的质量G计算包括有如下步骤：
S1.设导线（1）与主绝缘绳（10）的接触点为A，设钢丝绳（9）与地面的接触点为C，设承重绝缘绳（13）与导向滑轮（601）的接触点为D，点A向地面做正投影得到投影点B，点D向地面做正投影得到点E，∠DAB记做∠α，∠CAB记做∠β；
S2.测量点A到点B的直线距离H1，测量点C到点B的垂直距离L1，计算点A到点C的直线距离L2，计算公式为：
S3.测量点D到点E的直线距离H2，测量点E到点B的直线距离L3，计算点A到点D的直线距离L4，计算公式为：
S4.设主绝缘绳（10）两端的拉力值为T1和T2，T1为主绝缘绳（10）在配重块（5）一侧的拉力，设导线（1）舞动产生的力为F，F垂直向上，设导线（1）的重力为mg；
S5.导线（1）舞动产生的为F远远大于导线（1）与主绝缘绳（10）之间的摩擦力，导线（1）舞动产生的为F远远大于导线（1）的重力mg，配重块（5）始终调节导线两侧的主绝缘绳（10）的拉力值一致，所以T1≈T2，并计拉力值为T，则有如下公式：
T1≈T2=T
S6.根据《110kV-750kV架空输电线路设计技术规定》得出来“在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，导线弧垂最低点的最大张力，不应超过其拉断力的70%”，则有如下公式：
0.7δA=T1cos(α)＋T2cos(β)，
0.7δA≈T[cos(α)＋cos(β)]，
公式中：δ为导线（1）的最大许用应力值；A为导线（1）截面积；
S7. 合成绝缘子（8）重力远小于主绝缘绳（10）所受拉力，则有如下公式：
公式中：G为配重块（5）的质量；
S8.由步骤S6和步骤S7得出，配重块（5）的质量G的计算公式为：
公式中：K为计算裕度技术，K取值范围为2.2-2.5。
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