实用新型内容
鉴于上述问题,本实用新型实施提供了一种克服不平衡张力,防止发生断串或倒塔事件的金具、绝缘子串、横担和输电线路直线塔。
本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现。
一种金具包括固定到输电线路直线塔的联塔挂板和U型挂环,所述联塔挂板沿其中心轴线左右对称,所述联塔挂板上半部设有连接所述输电线路直线塔的第一、第二和第三通孔,其中,位于所述联塔挂板上半部的顶端的第一通孔的圆心位于所述中心轴线上,位于所述联塔挂板上半部的左侧的第二通孔和位于所述联塔挂板上半部的右侧的第三通孔关于所述中心轴线对称,所述联塔挂板下半部设有弧形的长条孔槽,所述长条孔槽关于所述中心轴线对称且所述长条孔槽的弧形最低点在所述中心轴线上,U型挂环经由挂环螺栓连接所述联塔挂板,所述挂环螺栓经由套管可滚动地设在所述长条孔槽中。
优选地,所述挂环螺栓为6.8级的M24。
优选地,所述长条孔槽长度为600mm,所述长条孔槽孔径R为90mm。
优选地,所述联塔挂板上半部呈三角形,位于三角形的顶部的第一通孔、位于三角形的左侧的第二通孔和位于三角形右侧的第三通孔形成以中心轴线为中心线的等腰三角形。
优选地,当导线温度降低到-30℃时,所金具至少承受的水平张力为 162.15kN;导线温度升高到40℃时,所述金具至少承受的水平张力为142.99kN。
优选地,所述金具的长条孔槽长度随温度约呈线性关系。
优选地,一种横担,所述横担包括所述的绝缘子串。
优选地,所述金具由合金钢制成。
优选地,一种输电线路直线塔,包括塔身和通过连接机构连接在所述塔身上的横担,所述横担为所述的横担。
本实用新型的金具克服不平衡张力,防止发生断串或倒塔,还可降低塔重约11%,提高杆塔过载能力约9%。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白,达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度,并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,下面以本实用新型的具体实施方式进行举例说明。
具体实施方式
下面将参照附图1-3更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型,并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是,在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解,技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式,然所述描述乃以说明书的一般原则为目的,并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本实用新型实施例的理解,下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。
为了更好地理解,图1为本实用新型的一个实施例的金具的结构示意图,图2为本实用新型的一个实施例的金具的截面示意图,图3是根据本实用新型一个实施例的输电线路直线塔的上下坡的耐张段示意图,本实用新型实施例将结合图 1-3进行具体说明。
如图1-3所示,本实用新型的一个实施例提供了一种金具,金具包括固定到输电线路直线塔的联塔挂板1和U型挂环2,所述联塔挂板1沿其中心轴线3左右对称,所述联塔挂板1上半部设有连接所述输电线路直线塔的第一、第二和第三通孔4、5、6,其中,位于所述联塔挂板上半部的顶端的第一通孔4的圆心位于所述中心轴线3上,位于所述联塔挂板上半部的左侧的第二通孔5和位于所述联塔挂板上半部的右侧的第三通孔6关于所述中心轴线3对称,所述联塔挂板下半部设有弧形的长条孔槽7,所述长条孔槽7关于所述中心轴线3对称且所述长条孔槽7的弧形最低点在所述中心轴线3上,U型挂环2经由挂环螺栓8连接所述联塔挂板1,所述挂环螺栓8经由套管9可滚动地设在所述长条孔槽7中。
本实用新型的金具的联塔挂板1与U型挂环2可方便可靠联接,挂环螺栓8 加装套管9,将螺栓与长条孔槽7间的滑动摩擦变为滚动摩擦。当杆塔两侧导线不平衡张力达到一定数值时,悬垂串向张力大的一侧移动,使得两侧张力达到自平衡,不平衡张力消除后可自动归位,无需人工操作。本实用新型的金具可降低直线塔60%以上的纵向不平衡张力,避免因不平衡张力引起的倒塔断线事故,提高线路运行可靠性,等效降低了直线塔不平衡张力荷载,降低了塔重。研究表明本实用新型的金具可降低塔重约11%,提高杆塔过载能力约9%。
在一个实施例中,所述挂环螺栓8为6.8级的M24。
在一个实施例中,所述联塔挂板上半部呈三角形,位于三角形的顶部的第一通孔4、位于三角形的左侧的第二通孔5和位于三角形右侧的第三通孔6形成以中心轴线3为中心线的等腰三角形。
如图3所示的输电线路直线塔的连续上下山耐张段示意图中,对于连续档,如果气温发生变化,耐张段内各档的水平应力将发生变化,出现不平衡张力,悬垂串两侧的张力不同会导致悬垂串在联塔挂板处沿着孔条方向线路方向向张力大侧移动。悬垂绝缘子串沿着孔槽移动后,架空线的悬挂点位置发生改变,水平移动距离为δi,从而使得各档档距发生变化Δli,但在一个耐张段内,档距变化量的总和为0,即ΣΔli=0。
架线施工时,补偿架空线初伸长降温Δt后的连续档架线应力各档水平应力为σ0,比载为γ1,架线气温t0。竣工后悬垂绝缘子串处于中垂位置,第i档的档距为li0,高差角为βi0。此时第i档的悬挂曲线长度为
线路运行过程中,气象条件发生变化,气温变为t,比载变为γi,假定初伸长已经释放完毕,各档水平应力为σi0。由于各档水平应力不等,悬垂绝缘子串将沿线路方向移动δi,使档距增大Δli,高差变化为Δhi,高差角变为βi,此时第i档的悬挂曲线长度为
将上式以档距、高差的微分增量形式表示为
两种状态下的线长之差是由于应力、气温的不同以及初伸长的放出引起的,即
将Li、Li0的表达式代入,整理后得到
共有n档,可列出n个方程式。
对于整个耐张段,由于两端为耐张杆塔,所以各档档距增量Δli的总和应为零。
耐张段两端为耐张杆塔,可以认为耐张绝缘子串偏移量为零,即δ0=0、δ n=0。其他各档的档距变化量为
由于悬垂串水平移动,挂点高度没有变化,所以认为各档的高差变化量Δ hi=0,最终状态下各档的水平应力达到一个相同的新值σi0。
耐张段内共有n-1基直线杆塔,可列出形如(F6)各n-1个方程,按式(F5) 可列n个方程,共2n-1个方程,已知δ0=0,因此可以求解σi0一个值、Δli、δi共2n个未知量。求解一般需借助计算机进行,其中式F-5中的Δhi=0,步骤如下:
1假定一个水平应力σ10;
2由式F-5计算Δ11Δli;
3由式F-6计算δ1δi;
4由σ20=σ10σi0=σi-10,
5按照步骤2~4,计算出全部σi0一个值、Δli、δi为止;
6若求得的δn接近于0,则满足要求,上述结果可以接受;否则需重新假定σ10,再由步骤1开始计算。
耐张段中各直线塔均安装自平衡金具后,按照以上分析过程可求出当耐张段的气象条件发生变化后,自平衡金具调节档内不平衡张力完成后的水平应力,各档的档距变化量以及悬垂串的水平位移。
导线型号为2×JLHA3-1050,导线参数如下表1:
表1导线参数表
如图3所示耐张段共8档,顶层导线挂点的高程h和各档档距1在图中已经标出。架空线竣工时的温度为10℃,各悬垂串均铅垂,架空线的水平应力为 55.81MPa,已知该地段最低气温-30℃,最高气温40℃。
当不采用金具时,气象条件变化的温度从-30℃到40℃每隔5℃计算一次,耐张段内各直线塔悬垂串的偏斜角度β正号代表向前偏,负号向后偏,如下表2:
表2不采用金具时直线塔悬垂串偏斜角,单位°
从上表可看出:当温度降低时,1#和2#直线塔上山塔的悬垂串向前偏,其余各悬垂串下山塔向后偏,其中5#塔向前最大偏移约6°;温度升高时5#塔向后最大偏移约4.55°。悬垂串长期处于偏斜状态会产生较大的不平衡张力,降低线路运行可靠性,偏斜角越大,损坏越严重,故应采取措施确保悬垂串尽量保持垂直。
针对上述问题,考虑悬垂串上部加装金具,重新计算温度从-30℃到40℃变化时耐张段达到自平衡后的水平张力T如下表3:
表3自平衡后的水平张力T,单位kN
从上表3可以看出,温度为10℃时,正常运行张力为150.4kN,当导线温度降低到-30℃时,导线由于收缩运行应力升高,当金具达到自平衡后,整个耐张段的水平张力为160.54kN;导线温度升高到40℃时,导线由于伸长运行应力降低,自平衡后耐张段的水平张力为142.99kN。
各档的档距变化量为Δli如下表(负数为减小,正数为增加,括号内为该档档距,m)
表4各档的档距变化量为Δli,单位m
从上表4可以看出,导线温度为正常运行温度10℃时,各档的档距变化量为0,当导线温度发生变化后,金具的移动导致各档档距均发生变化。气温降低后,大档距的档距会增大(如3、4、5档),小档距的档距会减小(其余各档);气温升高后,大档距的档距会减小(3、4、5档),小档距的档距会增大。达到自平衡后,悬垂串需水平偏移量δi计算如下表5正数代表向前移动,负数代表向后移动:
表5达到自平衡状态悬垂串需水平偏移量δi,单位mm
从上表可以看出,导线温度为正常运行温度10℃时悬垂串偏移量为0,当导线温度发生变化后,直线塔的绝缘串会随着金具水平移动,使各档再次达到平衡状态,悬垂串始终保持垂直。温度降低时,1、2#直线塔的金具向后水平移动,其余各金具向前;温度升高时,1、2#直线塔的金具向前水平移动,其余各金具向后。当温度降低到-30℃时,5#直线塔向前移动量最大为646mm,温度升高到 40℃时,5#直线塔向后移动量最大为491mm。针对计算的最大偏移量,确定金具长孔槽尺寸。
在一个实施例中,当型号为2×JLHA3-1050的导线温度降低到-30℃时,金具至少承受162.15kN的水平张力;导线温度升高到40℃时,所述金具至少承受 142.99kN的水平张力。
在一个实施例中,所述长条孔槽长度L为600mm,所述长条孔槽孔径R为 90mm。
若直线塔安装金具,当气象条件发生变化后,自金具水平移动导致各档档距均发生变化,气温降低时大档距的档距会增大,小档距的档距会减小;气温升高时大档距的档距会减小,小档距的档距会增大。耐张段各档的档距变化量随温度近似呈线性关系,且档距越大,变化越快,各直线塔的自平衡金具的水平偏移量随温度也近似呈线性关系。
在一个实施例中,所述金具的长条孔槽长度L随温度约呈线性关系。
在一个实施例中,金具的尺寸主要决定于长条孔槽的长度,合理选择孔槽长度,使其既能最大限度的限制导线不平衡张力,又能满足安装和运行的要求。
已知500kV双回路直线塔导线挂点处横担的宽度一般为1300mm,故金具最大长度不能超过1200mm。根据上面计算得到的直线塔悬垂串水平偏移量δi知道,温度降低到-30℃时,直线塔移动量最大为646mm,但为运行极限温度,不常见;而-5℃覆冰工况为244mm,25℃时为245mm,为运行常见温度。
综合考虑运行温度和横担宽度对金具长度的限制,金具的孔槽长度L可选为600mm。
在一个实施例中,根据确定的自平衡金具的尺寸,通过计算得到不同温度下使用金具不平衡张力的降低百分比如下表6:
表6不同温度下自平衡金具降低不平衡张力百分比
温度(℃) |
-30 |
-25 |
-20 |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
降低百分比(%) |
46 |
53 |
62 |
74 |
92 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
92 |
73 |
61 |
从表中可以看出,当直线塔采用金具后,温度在-10℃-30℃之间变化时能够通过自调节完全消除直线塔不平衡张力,即使达到极限温度-30℃和40℃时,也能降低直线塔约60%纵向不平衡张力,避免因不平衡张力引起的断线倒塔事故,大大提高线路运行可靠性。
在一个实施例中,一种绝缘子串,包括绝缘体和连接于所述绝缘体端部的金具,所述金具为所述金具。
在一个实施例中,一种横担,所述横担包括所述的绝缘子串。
一种输电线路直线塔,包括塔身和通过连接机构连接在所述塔身上的横担,所述横担为所述的横担。安装金具的直线塔,其不平衡张力荷载可相对减少80%,从而影响杆塔结构的设计,降低塔重。按照不平衡张力荷载减少80%计算表明:本工程大档距、大高差直线塔使用该装置,可降低塔重约11%,提高杆塔过载能力约9%,同时提高了线路运行的安全可靠性,可实现金具的免维护设计。
尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述,但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域,上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的,而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多种的形式,这些均属于本实用新型保护之列。