CN209823356U - 一种导线可旋转的悬垂线夹 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种导线可旋转的悬垂线夹，包括：用于夹持导线的内壳、外壳及设置于所述内壳与所述外壳之间的转动部；所述内壳贯穿所述外壳的腔体；所述内壳与所述外壳之间设有一环形空隙，且所述内壳与所述外壳不接触；所述内壳的轴向中心线与所述外壳的轴向中心线重合；所述转动部设置于所述环形空隙内；所述转动部与所述内壳相对转动。本申请通过转动部，使悬垂线夹所夹持的导线具有良好的转动效果，具有减弱雨雪冰冻气象条件下导线形成的偏心覆冰、抑制导线的舞动、提高线路和电网的安全运行水平的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力输送技术领域，尤其涉及防止架空输电线路导线舞动的一种导线可旋转的悬垂线夹。
背景技术
架空输电线路(简称线路)是输送电力能源的重要设备，由线路塔、导线、架空地线等元件组成，交流线路的导线包括A、B、C三相，直流线路的导线包括正、负两极。在一定的覆冰和大风条件下，导线上可形成不均匀的偏心覆冰，改变导线的空气动力性能，易造成导线的大幅度振动，形象地称为舞动。舞动可缩小导线之间的距离并引起放电跳闸；还可增大导线张力并造成倒塔、断线，是威胁输电安全的主要故障之一。
电压较低的线路的每相/极导线为单根导线；电压较高的线路的每相/极导线一般由几根相互间隔一定距离并按一定形状排列的子导线组成，称为分裂导线。根据子导线数量进一步分为二分裂、三分裂、四分裂、六分裂和八分裂导线。在两基线路塔之间，沿分裂导线每隔数十米安装一个间隔棒用于支撑和固定子导线。
分裂导线比单导线更容易发生舞动，这是由单导线和分裂导线的覆冰差异造成的。冬季大风沿着地面水平运动，将空气中的过冷却水汽吹向导线并在导线的迎风面凝结成冰，称为偏心覆冰。这种偏心覆冰会产生以导线中心线为转动轴的力矩。
(1)对于单导线，该力矩会使导线按力矩方向转动一个角度，这样导线的迎风面发生变化——原本在迎风面范围内的一部分导线表面转出了迎风面而不再继续覆冰；而不在迎风面范围内的一部分导线表面转入了迎风面并开始覆冰——导线的迎风面(即覆冰区)随着导线的转动而逐渐改变，最后在导线上形成一圈比较均匀的环形覆冰，而环形覆冰导线与无覆冰导线类似，不易形成升力，所以单导线发生舞动的概率相对较低。
(2)对于分裂导线，由于间隔棒固定了子导线，虽然有偏心覆冰的力矩作用但子导线并不转动，因此它的迎风面(即覆冰区)是固定的。随着时间延长，迎风面的覆冰逐渐增加、变厚，即偏心覆冰越来越严重。与均匀的环形覆冰导线相比，严重的偏心覆冰导线更易形成升力，所以分裂导线发生舞动的概率相对较高。
现有技术是将常规间隔棒的部分固定式线夹设计成回转线夹，形成线夹回转式间隔棒。希望回转线夹所夹持的导线具有类似于单导线的自由转动效果和均匀覆冰效果，从而使分裂导线也能够抑制舞动。但在分裂导线上使用了线夹回转式间隔棒的线路上，线夹回转式间隔棒的舞动抑制效果不明显；而导线上无间隔棒的线路，包括单导线及上下排列二分裂导线的线路，仍然有舞动发生。
根据分析可知导致输电线上的导线发生舞动的重要原因包括：
(1)一个原因是目前的线夹回转式间隔棒的回转线夹对于导线的转动阻力仍然较大，较薄较轻的偏心覆冰产生的力矩不足以转动导线。而在导线形成较厚较重的、足以转动导线的偏心覆冰之前，舞动往往已经发生。
(2)悬垂线夹对导线的转动阻力是导线形成偏心覆冰且引发舞动的第二个重要原因。线路上与导线直接连接且限制导线转动的元件包括间隔棒和悬垂线夹，其中间隔棒用在铁塔之间的导线上，一般每隔数十米安装一个间隔棒用以支撑分裂导线的子导线，由于间隔棒的安装密度较大，对于导线的转动、覆冰和舞动的影响受到重视；悬垂线夹仅在每基铁塔(直线塔)上使用，夹持导线并将导线悬挂于塔上，即悬垂线夹的安装间隔是两基铁塔之间的距离，一般是300m-500m，虽然夹持在悬垂线夹中的导线是完全固定的，但由于悬垂线夹的安装密度远小于间隔棒，因此它对于导线的转动、覆冰和舞动的影响并没有受到足够的重视。但是悬垂线夹对于两基直线塔之间的导线转动的限制作用的试验表明：在距离悬垂线夹较远的导线中段，偏心覆冰造成的导线转动角度最大，即悬垂线夹对于中段导线转动的限制作用相对较小；而距离悬垂线夹越近，偏心覆冰造成的导线转动角度越小，即悬垂线夹对于导线转动的限制作用逐渐增大。因此，悬垂线夹对导线转动的限制作用不可忽略，也应当作为导线舞动的重要影响因素，该影响因素不仅涉及未使用间隔棒的单导线，也涉及使用了线夹回转式间隔棒的分裂导线。
综上所述，悬垂线夹对导线转动的限制作用是无间隔棒的单导线以及已使用线夹回转式间隔棒的分裂导线仍然发生舞动的重要原因之一。
因此，如何提供可抑制输电线路的导线偏心覆冰和导线舞动的悬垂线夹，是当前亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为了解决现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种导线可旋转的悬垂线夹，通过将悬垂线夹分为内壳和外壳，并在内壳和外壳之间设置了转动部，使悬垂线夹所夹持的导线具有良好的转动效果，从而具有减弱雨雪冰冻气象条件下导线形成的偏心覆冰，抑制导线的舞动，提高线路和电网的安全运行水平，补充和完善现有架空输电线路的防止导线舞动技术的有益效果。
为了实现上述目的，本实用新型提供的一种导线可旋转的悬垂线夹，该导线可旋转的悬垂线夹包括：用于夹持导线的内壳、外壳及设置于所述内壳与所述外壳之间的转动部；
所述内壳贯穿所述外壳的腔体；所述内壳与所述外壳之间设有一环形空隙，且所述内壳与所述外壳不接触；所述内壳的轴向中心线与所述外壳的轴向中心线重合；
所述转动部设置于所述环形空隙内；所述转动部与所述内壳相对转动。
一实施例中，所述转动部包括：若干滚轴；
各所述滚轴平行于所述内壳的轴向中心线均匀设置于所述环形空隙内，且每个所述滚轴的两端分别嵌置于所述外壳的内壁中；
各所述滚轴分别与所述内壳线接触并相对转动。
一实施例中，所述滚轴包括：若干辊子及若干限位轴套；
各所述辊子平行于所述内壳的轴向中心线均匀设置于所述环形空隙内，且每个所述辊子的两端分别嵌置于所述外壳的内壁中；
各所述限位轴套分别套装于一所述辊子上，且各所述限位轴套分别与所述内壳线接触并相对转动。
一实施例中，所述滚轴还包括：若干滚动轴承；
每根所述辊子的两端分别套装一所述滚动轴承。
一实施例中，所述内壳包括：第一半部及第二半部；
所述第一半部与所述第二半部的两端分别通过一U型螺栓紧固为一体。
一实施例中，所述内壳的中部为中空的圆柱形，所述内壳的端部分别延伸至所述外壳的外部。
一实施例中，所述内壳的端部为喇叭状。
一实施例中，所述外壳为圆柱体。
一实施例中，所述外壳包括：第一半环及第二半环；
所述第一半环与所述第二半环通过若干螺栓紧固为一体。
一实施例中，所述第一半环的外表面设有一悬挂部；所述悬挂部用于悬挂所述悬垂线夹。
一实施例中，所述第二半环的底部设有若干排水孔。
一实施例中，所述内壳的中部设有一圆柱形凸起；所述圆柱形凸起分别与各所述滚轴线接触并相对转动。
一实施例中，各所述限位轴套的中部分别设有一与所述圆柱形凸起匹配的圆柱形凹陷；所述圆柱形凸起分别与各所述圆柱形凹陷线接触并相对转动。
一实施例中，所述辊子的数量至少为3根；所述限位轴套的数量至少为3个；所述滚动轴承的数量至少为6个。
一实施例中，所述内壳内设置一保护层；所述保护层包括：胶垫或铝包带。
本实用新型提供的一种导线可旋转的悬垂线夹，包括：用于夹持导线的内壳、外壳及设置于所述内壳与所述外壳之间的转动部；所述内壳贯穿所述外壳的腔体；所述内壳与所述外壳之间设有一环形空隙，且所述内壳与所述外壳不接触；所述内壳的轴向中心线与所述外壳的轴向中心线重合；所述转动部设置于所述环形空隙内；所述转动部与所述内壳相对转动。本申请通过转动部，使悬垂线夹所夹持的导线具有良好的转动效果，具有减弱雨雪冰冻气象条件下导线形成的偏心覆冰、抑制导线的舞动、提高线路和电网的安全运行水平的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的一种导线可旋转的悬垂线夹的结构示意图；
图2是本申请一实施例中的导线可旋转的悬垂线夹的径向剖面示意图；
图3是本申请一实施例中的导线可旋转的悬垂线夹的结构示意图；
图4是本申请一实施例中的导线可旋转的悬垂线夹的轴向剖面示意图；
图5是本申请一实施例中的组装导线后的导线可旋转的悬垂线夹的轴向剖面示意图；
图6是本申请另一实施例中的转动部的结构示意图；
图7是本申请一实施例中的导线可旋转的悬垂线夹应用于架空输电线路的单导线的结构示意图；
图8a、图8b及图8c是三种常见的导线偏心覆冰示意图；
图9是简化的夹角为180°的扇形偏心覆冰示意图；
图10是导线环形覆冰示意图；
图11是本申请一实施例中的导线可旋转的悬垂线夹与线夹回转式间隔棒配合应用于架空输电线路的分裂导线的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、……等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
技术术语解释：
架空导线：架空输电线路中用于传输电能的元件，简称导线。
分裂导线(Bundled Conductor)：为抑制高压交、直流输电线路的电晕放电且减小交流输电线路的电抗，等效增大导线直径并提高输送功率所采取的一种导线架设方式，即每相(或每极)导线由几根直径较小的子导线组成，各子导线间隔一定距离并按对称多边形排列，而且各子导线均布置在正多边形的顶点上。
间隔棒：用于支撑和固定架空输电线路的分裂导线的子导线的元件，一般沿分裂导线每隔数十米安装一个间隔棒。
悬垂线夹：架空输电线路中用于将导线和架空地线夹持并以悬垂方式悬挂在线路塔上的元件。
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供的一种导线可旋转的悬垂线夹，其结构示意图如图1所示，该导线可旋转的悬垂线夹1包括：内壳2、外壳3及设置于内壳2与外壳3之间的转动部4。内壳2通过夹持的方式将导线5固定于内壳2的内腔。其中，内壳2贯穿外壳3的腔体。
如图1及图2所示，内壳2与外壳3之间设有一环形空隙6，且内壳2与外壳3不接触。内壳2的轴向中心线与外壳3的轴向中心线重合。其中，内壳2内设置一保护层21。保护层21包括：胶垫或铝包带，本申请不以此为限。
如图2所示，转动部4设置于环形空隙6内，且转动部4与内壳2相对转动。
在一个实施例中，如图3所示，内壳2包括：第一半部22及第二半部23。
第一半部22与第二半部23通过两个U型螺栓7紧固为一体。
在一个实施例中，如图3所示，外壳3包括：第一半环31及第二半环32。第一半环31与第二半环32通过若干螺栓33紧固为一体。
具体实施时，如图3所示，外壳3为中空的圆柱体。第一半环31的外表面设有一悬挂部34，悬挂部34用于悬挂导线可旋转的悬垂线夹1。
将内壳2及外壳3均设计为可拆装的两部分，以方便安装和拆卸导线5。
在一个实施例中，如图4所示，内壳2的中部A为中空的圆柱形，内壳2的端部B1和B2分别延伸至外壳3的外部。
如图4所示，内壳2的端部B1和B2为喇叭状，本申请不以此为限。
如图5所示，内壳2的端部的开口的半径平滑增大，以与导线5伸出导线可旋转的悬垂线夹1后的下垂趋势相匹配，避免导线5在导线可旋转的悬垂线夹1的出口处受到较大的径向应力而损伤。
在一个实施例中，转动部4包括：若干滚轴41。其中，各滚轴41平行于内壳2的轴向中心线均匀设置于环形空隙6内，且各滚轴41的两端分别嵌置于外壳3的内壁中。各滚轴41分别与内壳2线接触并相对转动。
具体实施时，如图5所示，滚轴41包括：若干辊子411、若干限位轴套412及若干滚动轴承413。
各辊子411平行于内壳2的轴向中心线均匀设置于环形空隙6内，且各辊子411的两端分别嵌置于外壳3的内壁中。
各限位轴套412分别套装于一辊子411上，且各限位轴套412分别与内壳2线接触并相对转动。
每根辊子411的两端分别套装一滚动轴承413。如图5所示，每个滚动轴承413位于外壳3的内壁与一个限位轴套412之间，在悬垂线夹1与导线5之间存在较大的轴向作用力时，该结构可增强导线转动的灵活性。
辊子411的数量至少为3根，限位轴套412的数量至少为3个，滚动轴承413的数量至少为6个，本申请不以此为限。
在本实施例中，滚动轴承413是可选件，在输电线路的各种运行工况下悬垂线夹1沿轴向承受的机械荷载均接近零时，辊子411可不安装滚动轴承413，本申请不以此为限。
本实用新型中的滚轴41不以本实施例为限，例如滚轴41还可以为两端固定中间滚动的轴，以及任何本领域技术人员可以想到的滚轴结构均可以作为滚轴41使用。
在一个实施例中，如图5所示，内壳2外壁的中部设有一圆柱形凸起C。其中圆柱形凸起C分别与各滚轴41线接触并相对转动。
在一个实施例中，如图5所示，各限位轴套412的中部分别设有一与圆柱形凸起C匹配的圆柱形凹陷D。其中，圆柱形凸起C分别与各圆柱形凹陷D线接触并相对转动。本申请通过内壳2的圆柱形凸起C与限位轴套412的圆柱形凹陷D的尺寸匹配起到限制内壳2与外壳3之间的轴向位移的作用。
在一个实施例中，如图5所示，第二半环32的底部设有若干排水孔35。
具体实施时，如图5所示，第二半环32的底部开有2个排水孔35，以防止外壳3的内腔积水。
在一个实施例中，如图6所示，转动部4包括：若干滚珠42以及若干滚珠限位部43，本申请不以此为限。
如图5所示，当导线可旋转的悬垂线夹1组装完成后，外覆保护层21的导线5沿轴向被紧固和容纳于内壳2(内壳2包括：第一半部22及第二半部23)的内腔，内壳2的外壁与限位轴套412沿轴向线接触。当导线5、保护层21和内壳2作为一体围绕内壳2的轴向中心线转动时，内壳2的外壁与限位轴套412之间将出现相对位移，各限位轴套412将沿着内壳2的外壁滚动行进，因此对内壳2的外壁产生的切向作用力很小，这样就实现了导线5在导线可旋转的悬垂线夹1中的灵活转动，更准确的描述是导线5、保护层21和内壳2作为一体相对于导线可旋转的悬垂线夹1的外壳3(外壳3包括：第一半环31及第二半环32)实现了灵活转动，从而使悬垂线夹所夹持的导线具有良好的转动效果，具有减弱雨雪冰冻气象条件下导线形成的偏心覆冰、抑制导线的舞动、提高线路和电网的安全运行水平的有益效果。
应用场景一
图7是本实用新型提供的导线可旋转的悬垂线夹1应用于架空输电线路的单导线的示意图。其中，如图7所示，5为导线，11为架空地线，导线可旋转的悬垂线夹1夹持了导线5并通过绝缘子12将导线5悬吊于线路塔10。如图8a、图8b及图8c所示，在严重雨雪冰冻气象条件下，导线5的迎风面将形成偏心覆冰18。如图9所示，偏心覆冰18将在导线5上产生转矩M1。如图9所示，h为偏心覆冰的厚度，O为导线5的圆心，O’为偏心覆冰18的重心，R为导线5的半径，R1为偏心覆冰18相对于导线5的力臂，m1为偏心覆冰18的质量。其中，转矩M1的表达式为：M1＝m1gR1。
由于导线可旋转的悬垂线夹1对导线5的转动阻力很小，转矩M1将使夹持于悬垂线夹1的导线5转动，直至导线5承受的转矩达到平衡。随着导线5的转动，它的迎风面也相应发生变化，变化后的迎风面继续覆冰，形成新的转矩，又促使导线继续转动——该过程不断重复。
如图10所示，最终使导线5形成均匀的环形覆冰19，而环形覆冰19引发导线舞动的概率大大低于偏心覆冰的概率，这样导线可旋转的悬垂线夹1就发挥了防止架空输电线路的单导线舞动的作用。
应用场景二
图11是本实用新型的导线可旋转的悬垂线夹1与线夹回转式间隔棒配合应用于架空输电线路的分裂导线的示意图。如图11所示，其中，8为分裂导线，11为架空地线，导线可旋转的悬垂线夹组(由多个导线可旋转的悬垂线夹1组成)夹持了分裂导线8的各个子导线并通过绝缘子12将分裂导线8悬吊于线路塔10。在两基线路塔10之间的分裂导线8上每隔45m安装一个线夹回转式间隔棒13以支撑和固定分裂导线8的子导线。在严重雨雪冰冻气象条件下，如图8a、图8b及图8c所示，分裂导线8的子导线迎风面将形成偏心覆冰18。如图9所示，偏心覆冰18将在子导线上产生转矩M1。由于导线可旋转的悬垂线夹1和线夹回转式间隔棒13对子导线的转动阻力很小，转矩M1将使夹持于悬垂线夹1和线夹回转式间隔棒13的子导线转动，直至子导线承受的转矩达到平衡。随着子导线的转动，它的迎风面也相应发生变化，变化后的迎风面继续覆冰，形成新的转矩，又促使该子导线继续转动——该过程不断重复。
如图10所示，最终使子导线形成均匀的环形覆冰19，而环形覆冰19引发导线舞动的概率大大低于偏心覆冰的概率，这样导线可旋转的悬垂线夹1和线夹回转式间隔棒13配合使用就发挥了防止架空输电线路的分裂导线舞动的作用。
与现有防止架空输电线路的导线舞动措施相比，应用了本实用新型提供的导线可旋转的悬垂线夹的架空输电线路，具有以下显著优点：导线可旋转的悬垂线夹无论是独立应用于架空输电线路的单导线，还是与线夹回转式间隔棒配合应用于架空输电线路的分裂导线，均是替换原有的普通悬垂线夹及(或)普通间隔棒，而不增加额外的元件，即不在导线上增加新的应力集中点，有利于避免线路导线的疲劳断股等负面问题。
本实用新型提供的一种导线可旋转的悬垂线夹，包括：用于夹持导线的内壳、外壳及设置于内壳与外壳之间的转动部；内壳贯穿外壳的腔体；内壳与外壳之间设有一环形空隙，且内壳与外壳不接触；内壳的轴向中心线与外壳的轴向中心线重合；转动部设置于环形空隙内；转动部与内壳相对转动。本申请通过转动部，使悬垂线夹所夹持的导线具有良好的转动效果，具有减弱雨雪冰冻气象条件下导线形成的偏心覆冰、抑制导线的舞动、提高线路和电网的安全运行水平的有益效果。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (14)
1.一种导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，包括：用于夹持导线的内壳、外壳及设置于所述内壳与所述外壳之间的转动部；
所述内壳贯穿所述外壳的腔体；所述内壳与所述外壳之间设有一环形空隙，且所述内壳与所述外壳不接触；所述内壳的轴向中心线与所述外壳的轴向中心线重合；
所述转动部设置于所述环形空隙内；所述转动部与所述内壳相对转动；
所述外壳包括：第一半环及第二半环；
所述第一半环与所述第二半环通过若干螺栓紧固为一体。
2.根据权利要求1所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述转动部包括：若干滚轴；
各所述滚轴平行于所述内壳的轴向中心线均匀设置于所述环形空隙内，且每个所述滚轴的两端分别嵌置于所述外壳的内壁中；
各所述滚轴分别与所述内壳线接触并相对转动。
3.根据权利要求2所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述滚轴包括：若干辊子及若干限位轴套；
各所述辊子平行于所述内壳的轴向中心线均匀设置于所述环形空隙内，且每个所述辊子的两端分别嵌置于所述外壳的内壁中；
各所述限位轴套分别套装于一所述辊子上，且各所述限位轴套分别与所述内壳线接触并相对转动。
4.根据权利要求3所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述滚轴还包括：若干滚动轴承；
每根所述辊子的两端分别套装一所述滚动轴承。
5.根据权利要求3所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述内壳包括：第一半部及第二半部；
所述第一半部与所述第二半部的两端分别通过若干U型螺栓紧固为一体。
6.根据权利要求5所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述内壳的中部为中空的圆柱形，所述内壳的端部分别延伸至所述外壳的外部。
7.根据权利要求6所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述内壳的端部为喇叭状。
8.根据权利要求1所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述外壳为圆柱体。
9.根据权利要求1所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述第一半环的外表面设有一悬挂部；所述悬挂部用于悬挂所述悬垂线夹。
10.根据权利要求1所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述第二半环的底部设有若干排水孔。
11.根据权利要求6所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述内壳的中部设有一圆柱形凸起；所述圆柱形凸起分别与各所述滚轴线接触并相对转动。
12.根据权利要求11所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，各所述限位轴套的中部分别设有一与所述圆柱形凸起匹配的圆柱形凹陷；所述圆柱形凸起分别与各所述圆柱形凹陷线接触并相对转动。
13.根据权利要求4所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述辊子的数量至少为3根；所述限位轴套的数量至少为3个；所述滚动轴承的数量至少为6个。
14.根据权利要求1所述的导线可旋转的悬垂线夹，其特征在于，所述内壳内设置一保护层；所述保护层包括：胶垫或铝包带。
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