CN111711152A - 变电站用多分裂导线间隔棒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站用多分裂导线间隔棒，包括线夹、耗能弹簧和拉索；线夹包括夹头和连板，夹头包括一对相对设置的夹爪，一对夹头分设于连板两端，各线夹中心对正交叉布置、通过穿过连板的销轴铰接；各耗能弹簧依次连接于相邻两夹头之间，围成若干耗能弹簧圈；各拉索依次连接于相邻两夹头之间、围成若干拉索圈，拉索圈位于耗能弹簧圈外。使用时，通过各夹头与对应的导线装配，通过拉索保持整个间隔棒呈稳定状态，耗能弹簧处于零内力状态，在微振动、风荷载作用下，连接拉索及耗能弹簧不易松弛及失稳，满足变电站正常运行时的使用要求。大震下，耗能弹簧工作，耗能弹簧因分裂导线中各导线间的位置变化产生往复变形，减小电气设备的地震响应。

Description

变电站用多分裂导线间隔棒

技术领域

本发明属于变电设备抗震技术领域，特别是涉及一种变电站用多分裂导线间隔棒。

背景技术

高压变电站是电网中的关键节点。变电站电气设备通常由陶瓷或复合材料等脆性材料制成，具有较大的地震易损性。变电站的地震破坏，易引发区域甚至骨干电网的大规模停电，造成巨大的经济损失。另外，电网的破坏易给抗震救灾及灾后重建工作带来不利影响。

为实现变电站电气功能，变电站电气设备之间通常通过导线连接。1978年日本宫城地震后，研究发现导线的存在易提高电气设备的地震易损性。随着地震烈度的增加，导线中的拉力增加而易造成电气设备的地震破坏。

随着电压等级的升高，分裂导线逐渐应用于高压变电站中。为维持分裂导线中子导线的距离，需在分裂导线中安装一定数量的间隔棒。为减小输电线路的舞动、风振等效应，耗能型间隔棒逐渐应用于输电线路中。输电线路的大幅度振动带动间隔棒上悬挂的质量块，通过质量块之间的撞击、摩擦或通过电涡流等将动能转化为电能或热能的方式耗散输电线路的动能，从而减小输电线路的振动或缩短其振动时间，对输电线路起到保护作用。然而，变电站中的分裂导线的跨度远小于输电线路中导线的跨度，继而造成变电站分裂导线刚度远大于输电线路中导线的刚度，在地震作用下，变电站分裂导线的整体振动幅度远小于输电线路导线振动幅度，继而造成现有用于输电线路的阻尼间隔棒不适用于变电站中。其次，阻尼间隔棒主要用于抑制输电线路微风振动及舞动等高频长持时振动。对于地震动，其频谱丰富，且振动持时短，现有阻尼间隔棒对于此种振动的抑制效果较差。另外，输电线路风振虽持时较长，但其幅度小，一般不会对线路或间隔棒造成损伤。地震动幅度大，在地震后，变电站安装的阻尼器或隔震支座等均需检修或更换。用于输电线路的阻尼间隔棒，基本未考虑震后快速更换等问题，故不适用于变电站的分裂导线中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种减小电气设备耦联体系地震响应的变电站用多分裂导线间隔棒。

本发明提供的这种种变电站用多分裂导线间隔棒，它包括线夹、耗能弹簧和拉索；线夹包括夹头和连板，夹头包括一对相对设置的夹爪，一对夹头分设于连板两端，各线夹中心对正交叉布置、通过穿过连板的销轴铰接；各耗能弹簧依次连接于相邻两夹头之间，围成若干耗能弹簧圈；各拉索依次连接于相邻两夹头之间、围成若干拉索圈，拉索圈位于耗能弹簧圈外。

所述连板的两端设有连接耳、中部设有通孔、两端实体上设有弹簧连接孔；所述夹爪的外端设有拉索连接孔。

所述夹爪与所述连板两端的连接耳通过螺栓配套相应的螺母锁紧。

所述耗能弹簧包括弹簧本体和金属挂钩，金属挂钩分设于弹簧本体的两端用以与所述弹簧连接孔挂接。

所述拉索包括拉索本体和金属挂钩，金属挂钩分设于拉索本体的两端用以与所述拉索连接孔挂接。

所述夹头的厚度大于连板的厚度，线夹呈U型，一对线夹相互扣合后铰接。

在一个具体实施方式中，所述变电站用多分裂导线间隔棒，包括一对线夹，两线夹中心对正呈十字型布置。

所述耗能弹簧圈包括四根呈正方形布置的耗能弹簧；所述拉索圈包括四根呈正方形布置的拉索，拉索圈与耗能弹簧圈同心，保证各夹头位于正方形的对应顶点处。

在另一具体实施方式中，所述变电站用多分裂导线间隔棒，包括三个线夹，三个线夹中心对正铰接。

所述耗能弹簧圈包括六根呈正六边形布置的耗能弹簧；所述拉索圈包括六根呈正六边形布置的拉索，拉索圈与耗能弹簧圈同心，保证各夹头分位于正六边形的对应顶点处。

本发明在投入使用时，通过各夹头与对应的导线装配。安装后通过拉索保持整个间隔棒呈稳定状态，耗能弹簧处于微张拉状态，在日常电气设备微振动、风荷载作用下，连接拉索及耗能弹簧不易松弛及失稳，具有较高的可靠性，满足变电站正常运行时的使用要求。在大震下，连接拉索受力断裂后，设置于各夹头之间的耗能弹簧工作，耗能弹簧因分裂导线中各导线间的位置变化产生往复变形，能在短时间内提供更大的阻尼，为分裂导线耦联的电气设备体系提供较高的系统阻尼，减小电气设备的地震响应，起到保护昂贵的电气设备的作用。

附图说明

图1为本发明优选实施例一的装配示意图。

图2为优选实施例一中线夹的主视放大示意图。

图3为优选实施例一中线夹的俯视放大示意图。

图4为优选实施例一中耗能弹簧的放大示意图。

图5为优选实施例一中拉索的放大示意图。

图6为由带三个间隔棒的四分裂导线连接的电气设备耦联体系示意图。

图7为优选实施例一与四分裂导线的装配示意图。

图示序号：

1—线夹，

11—连板、111—连接耳、112—通孔、113—弹簧连接孔，

12—夹头、121—夹爪、122—拉索连接孔，

13—销轴；

2—耗能弹簧，21—弹簧本体，22—金属挂钩；

3—拉索，31—拉索本体；

4—电气设备；5—四分裂导线。

具体实施方式

优选实施例一，如图1所示，本实施例适用于四分裂导线。这种变电站用多分裂导线间隔棒，包括一对线夹1、四根耗能弹簧2和四根拉索3，四根耗能弹簧呈正方形布置围成耗能弹簧圈，四根拉索呈正方形布置围成拉索圈，拉索圈与耗能弹簧圈同心、位于耗能弹簧圈外，从而保证使用时各夹头位于正方形的对应顶点处。

如图2、图3所示，线夹1为整体件，包括中部的连板11和两端的夹头12，连板的厚度小于夹头的厚度，使线夹呈U型，连板处内凹以便于线夹之间的装配。连板11的两端设有连接耳111、中部设有通孔112、两端实体上设有弹簧连接孔113。夹头12包括一对相对布置的夹爪121，夹爪的外端设有拉索连接孔122。拉索连接孔与弹簧连接孔的开设位置根据构件长度决定，孔径与金属挂钩相匹配。装配时，两夹爪分别以其根部贴合于连接耳的两侧，然后通过穿过夹爪根部以及连接耳的螺栓配套相应的螺母紧固。

两线夹装配时，以内凹区域相互扣合后通过穿过通过的销轴13铰接，使得装配完成后的两线夹能够绕销轴相对转动，并由夹头的根部限位。两线夹铰接完成后在安装耗能弹簧2和拉索3。

如图4所示，耗能弹簧2包括弹簧本体21和金属挂钩22，金属挂钩分设于弹簧本体的两端，弹簧本体21和金属挂钩22通过焊接或整体浇筑成形。装配时将耗能弹簧两端的金属挂钩分别与相邻两夹头上的弹簧连接孔挂接。弹簧本体的尺寸及材料力学参数根据电气设备动力特性、地震动强度等因素由计算决定。在正常使用时，耗能弹簧应处于微张拉的直线状态，其内力较小，处于弹簧的线性范围内。

如图5所示，拉索3包括拉索本体31和金属挂钩，拉索本体31和金属挂钩通过焊接或整体浇筑成形。装配时拉索两端的金属挂钩分别与相邻两夹头上的拉索连接孔挂接。拉索本体的尺寸由四分裂导线的尺寸决定，其材料力学参数根据电气设备动力特性、地震动强度等因素由计算决定。在正常使用时，四根连接拉索均应处于张紧状态，以保证线夹不围绕销轴发生转动，维持四分裂间隔棒的形状稳定，便于正常使用。耗能弹簧和拉索的材料可选用变电站导体常用的铝材或铜材。

在正常使用或小震下，拉索的张拉力使四分裂间隔棒不变形，维持分裂导线的形状稳定。大震下，当拉力超过拉索的强度时，拉索断裂失去对各线夹的约束作用，分裂导线中子导线间的相互位置变化造成四分裂间隔棒内拉索的内力变化。四分裂间隔棒中的线夹随着子导线的振动而绕销轴发生转动，引起耗能弹簧的发生拉伸压缩往复变形，从而消耗地震能量，减小电气设备的地震响应。拉索本体的强度根据电气设备动力特性、地震动强度等因素由计算决定，确保其在小震下稳定，大震下断裂。

具体应用时：

如图6、图7所示，首先，根据电气设备4与四分裂导线5的动力特性及相应的抗震设防要求，考虑现有技术与经济条件后，选定好四分裂间隔棒的目标阻尼比，并根据目标阻尼比确定耗能弹簧的选型，进而进行电气设备及四分裂导线的耦联体系在地震动作用下的相应计算，确定在不同地震等级下拉索的拉力及强度。

根据计算结果，选择在本间隔棒中布置的耗能弹簧及拉索的数量及布置位置。

根据计算，选定四分裂间隔棒所需要的销轴及耗能弹簧、拉索的金属挂钩的尺寸，并在两个线夹的相应位置开孔。

在现场使用时，将一对夹爪夹住相应的导线后，通过配套的螺栓与螺母锁紧，根据电气需求，将四分裂间隔棒安装在分裂导线中。

在电气设备及其耦联体系正常使用时，能满足四分裂导线对间隔棒的正常要求；在高烈度地震动作用下，可以为电气设备耦联体系提供较高的阻尼，通过耗能弹簧的往复变形消耗地震动能量，减小电气设备的动力响应，以保护昂贵的电气设备；另外，在地震后的设备停机检修时间，通过拆卸金属挂钩即可实现耗能弹簧及拉索的快速更换，减小电力设备暂停使用时长，减小间接经济损失。

在强震过后，在对设备电气性能进行检修时，更换本装置中耗能弹簧及拉索即可。

本实施例中，还可以将耗能弹簧和/或拉索的数量设置为八个，呈两圈设置。

优选实施例二、本实施例适用于六分裂导线，本实施例与优选实施例一的区别在于：将三个线夹铰接后，通过六根耗能弹簧以及六根拉索将各夹头依次相连。

六根耗能弹簧呈正六边形布置的围成耗能弹簧；六根拉索呈正六边形布置围成拉索圈，拉索圈与耗能弹簧圈同心、位于耗能弹簧圈外，以保证各夹头分位于正六边形的对应顶点处。安装时通过夹头与六分裂导线中对应的导线抱紧即可。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过连接拉索固定由销轴连接的线夹，保持多分裂间隔棒形状的稳定，实现对分裂导线的固定。在变电站正常运行时，能满足多分裂导线对间隔棒的要求；

(2)增加耗能弹簧，正常情况下或小震时耗能弹簧处于微张拉状态，不易松弛，不影响变电站的正常运行。在大震下拉索受力断裂，由于分裂导线内子导线间的位置变化引起耗能弹簧的往复变形，从而为分裂导线耦联的电气设备体系提交较高的系统阻尼，减小电气设备的地震响应，起到保护昂贵的电气设备的作用；

(3)地震时，当拉力超过拉索的强度时，拉索断裂失去对各线夹的约束作用，分裂导线中子导线间的相互位置变化造成四分裂间隔棒内拉索的内力变化，分裂导线中子导线间的位置变化带动耗能弹簧工作，较现有阻尼间隔棒，能在短时间内提供更大的阻尼，更适用于变电站中的分裂导线；

(4)拉索在正常工作时处于张紧状态，耗能弹簧处于微张拉状态。在日常电气设备微振动、风荷载作用下，拉索及耗能弹簧不易松弛及失稳，具有较高的可靠性；

(5)与变电站多分裂导线之间通过线夹夹头连接，与常规间隔棒一致，可保证使用的可靠性。在地震后的变电站停电检修时间，通过线夹上的预开孔与耗能弹簧及连接拉索上的挂钩，即可实现弹簧及拉索的快速更换，减小电力设备暂停使用时长，减小间接经济损失；

(6)结构简单、制作容易、安装方便、震后易修复、且在使用时不影响设备电气功能，可广泛用于各变电站。

Claims (10)

1.一种变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：它包括线夹、耗能弹簧和拉索；

线夹包括夹头和连板，夹头包括一对相对设置的夹爪，一对夹头分设于连板两端，各线夹中心对正交叉布置、通过穿过连板的销轴铰接；

各耗能弹簧依次连接于相邻两夹头之间，围成若干耗能弹簧圈；

各拉索依次连接于相邻两夹头之间、围成若干拉索圈，拉索圈位于耗能弹簧圈外。

2.如权利要求1所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：所述连板的两端设有连接耳、中部设有通孔、两端实体上设有弹簧连接孔；所述夹爪的外端设有拉索连接孔。

3.如权利要求1所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：所述夹爪与所述连板两端的连接耳通过螺栓配套相应的螺母锁紧。

4.如权利要求2所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：所述耗能弹簧包括弹簧本体和金属挂钩，金属挂钩分设于弹簧本体的两端用以与所述弹簧连接孔挂接。

5.如权利要求2所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：所述拉索包括拉索本体和金属挂钩，金属挂钩分设于拉索本体的两端用以与所述拉索连接孔挂接。

6.如权利要求1所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：所述夹头的厚度大于连板的厚度，线夹呈U型，一对线夹相互扣合后铰接。

7.如权利要求1所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：它包括一对线夹，两线夹中心对正呈十字型布置。

8.如权利要求7所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：所述耗能弹簧圈包括四根呈正方形布置的耗能弹簧；所述拉索圈包括四根呈正方形布置的拉索，拉索圈与耗能弹簧圈同心，保证各夹头位于正方形的对应顶点处。

9.如权利要求1所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：它包括三个线夹，三个线夹中心对正铰接。

10.如权利要求9所述的变电站用多分裂导线间隔棒，其特征在于：所述耗能弹簧圈包括六根呈正六边形布置的耗能弹簧；所述拉索圈包括六根呈正六边形布置的拉索，拉索圈与耗能弹簧圈同心，保证各夹头分位于正六边形的对应顶点处。

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