一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明目的在于提供一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，可以有效降低330kV高海拔地區(qū)輸電線路的電暈可聽噪聲和電暈損耗，并且與常規(guī)的兩側(cè)錘頭球體尺寸不一致的狗骨式防振錘相比，其防振性能也有所改善。所述防振錘包括錘頭、鋼絞線、預(yù)絞絲和壓固于所述鋼絞線上的線夾，錘頭為狗骨式結(jié)構(gòu)，錘頭兩端為尺寸相同的對稱球形，鋼絞線以冷壓鉚接方式固定于錘頭上。本發(fā)明防振錘，通過優(yōu)化設(shè)計錘頭結(jié)構(gòu)尺寸，合理確定錘頭表面曲率半徑，在保證其良好防振性能的同時，有效提高了防暈性能，從而實現(xiàn)降低高海拔地區(qū)330kV輸電線路防振錘的電暈噪聲和電暈損耗。
【專利說明】—種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于架空輸電線路的減振裝置領(lǐng)域，具體涉及一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘。
【背景技術(shù)】
[0002]我國西部地區(qū)地處高原，針對西部地區(qū)地理特點及其能源發(fā)展規(guī)劃，對電力的需求日益增加。然而隨著海拔高度的增加，高海拔電暈問題十分突出，并且電暈放電造成的電暈損失等電暈效應(yīng)，會影響輸電線路的安全經(jīng)濟運行。因此，高海拔地區(qū)輸電線路的防電暈放電和電暈噪聲的問題十分必要。
[0003]電暈是因為不平滑的導(dǎo)體產(chǎn)生不均勻的電場，當(dāng)電壓升高到一定值，在不均勻電場中曲率半徑小的部位，其表面電場強度超過空氣分子的擊穿強度時就會發(fā)生放電，形成電暈。電暈要消耗能量，電暈放電產(chǎn)生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信會產(chǎn)生干擾；還會使導(dǎo)體表面發(fā)生腐蝕，從而降低導(dǎo)體的使用壽命。目前，電磁環(huán)境問題已成為高海拔地區(qū)輸電線路設(shè)計、建設(shè)和運行中必須考慮的重要因素。
[0004]電暈噪聲是由導(dǎo)體局部放電或電暈而產(chǎn)生的，它與電壓等級的高低及輸電線路所處海拔高度密切相關(guān)，電壓等級高，電氣接線復(fù)雜，則帶電導(dǎo)體表面的局部場強越高，局部放電或電暈越易發(fā)生；海拔高度越高地區(qū)的金具，其表面越容易出現(xiàn)電暈放電。
[0005]帶電金具的設(shè)計和適用條件與其表面工作場強有關(guān)，當(dāng)表面工作場強高于起暈場強，將會在金具表面產(chǎn)生電暈放電。金具工作場強的大小與金具結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，研究表明，金具表面曲率半徑越小的部位，在相同電壓作用下，其表面工作場強越高，該處越容易出現(xiàn)電暈放電，從而產(chǎn)生電暈噪聲和電能損耗，不利于節(jié)能環(huán)保。
[0006]根據(jù)對大量330kV輸電線路電磁環(huán)境現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn)，常規(guī)的防振錘在海拔高度為100(T4000m范圍內(nèi)電暈放電現(xiàn)象比較突出，防振錘的起暈部位主要集中在錘頭兩端部分，且隨著海拔高度的增加，其放電強度和電暈噪聲隨之增大。
[0007]目前對于高海拔地區(qū)防治電暈的方法主要為通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)，例如申請?zhí)枮镃N200910025011.4，發(fā)明名稱為“高壓輸電線路用防振錘”的發(fā)明專利申請，涉及電力行業(yè)輸配電線路用的一種高壓輸電線路用防振錘，由線夾、錘體、鋼絞線、至少一根預(yù)絞絲組成，線夾與鋼絞線固裝連接，所述的線夾為海馬狀結(jié)構(gòu)形式；錘體為啞鈴狀結(jié)構(gòu)形式，兩個錘體對稱傾斜固裝在鋼絞線的兩端；錘體表面進(jìn)行了圓弧光滑處理；其解決的問題是可以吸收不同頻率振動，延長了線路的使用壽命；減振效果更好，提高了電暈電壓，減少了尖端放電，提高了整體的性能，減少了污閃。啞鈴狀的錘頭，錘頭一端大一端小，造成錘頭的曲率半徑相差加大，這會導(dǎo)致較小錘頭表面最大場強超過高海拔地區(qū)金具表面工作場強限值，出現(xiàn)電暈放電。
[0008]又如申請?zhí)枮镃N200910025013.3，發(fā)明名稱為“ 1000kV特高壓交流輸電線路用防振錘”的發(fā)明專利申請，涉及電力行業(yè)輸配電線路lOOOkV特高壓交流輸電用的防振錘，由線夾、錘體、鋼絞線、至少一根預(yù)絞絲組成，線夾與鋼絞線固裝連接，兩錘體分別固裝在鋼絞線的兩端，預(yù)絞絲將線夾固定在輸電線上，線夾為海馬狀結(jié)構(gòu)，錘體為鋅合金葫蘆狀結(jié)構(gòu)錘體；懸臂端錘頭的迎風(fēng)面與錘頭之間的連接設(shè)計成圓弧狀，并將圓弧尺寸控制在一定范圍內(nèi)，從而避免了尖端放電。此專利同上述專利的情況一樣，葫蘆狀結(jié)構(gòu)錘體，會使的較小錘頭表面的最大場強大于較大錘體表面的最大場強，造成防振錘整體的起暈電壓降低。
[0009]上述技術(shù)主要是金具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，其改進(jìn)效果有限。
[0010]申請?zhí)枮?00610048911.7，發(fā)明名稱為一種節(jié)能防振錘的發(fā)明專利，其改進(jìn)點在于線夾體采用奧氏體無磁鋼材料，由于線夾體材料采用無磁鋼，隔斷了磁回路，消除或減少了電能損耗。但是該防振錘僅是對電磁損耗方面的一個改進(jìn)，沒有涉及防振錘的防暈性能和防振性能。
[0011]綜上所述，研發(fā)一款高海拔地區(qū)防暈性能良好的防振錘，對高海拔地區(qū)輸電線路的建設(shè)將起到推進(jìn)作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明目的在于提供一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，該防振錘錘頭為狗骨式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)錘頭端部球體尺寸設(shè)計相同，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，錘頭兩側(cè)端部球體曲率半徑設(shè)計合理，其應(yīng)用可以有效降低330kV高海拔地區(qū)輸電線路的電暈可聽噪聲和電暈損耗，并且與常規(guī)的兩側(cè)錘頭球體尺寸不一致的狗骨式防振錘相比，其防振性能也有所改善。
[0013]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0014]一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，所述防振錘包括錘頭、鋼絞線、預(yù)絞絲和壓固于所述鋼絞線上的線夾；其 改進(jìn)之處在于:
[0015]所述錘頭為狗骨式結(jié)構(gòu)，錘頭兩端對稱設(shè)置尺寸相同的球形，球體半徑為R，兩對稱球體的中心距為L，2R≤L≤5R ;
[0016]所述鋼絞線以冷壓鉚接方式固定于所述錘頭上，鋼絞線的中線軸和錘頭兩個球體中心連線之間的夾角10°≤α≤45° ;
[0017]所述預(yù)絞絲橫截面為直徑是d的圓形。
[0018]本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述錘頭的表面均為弧面之間的平滑過渡。
[0019]本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述錘頭一端的球體上設(shè)有所述鋼絞線的安裝孔。
[0020]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述錘頭材料為鑄造鋅鋁合金。
[0021]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述線夾設(shè)置于所述鋼絞線的中心處。
[0022]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述預(yù)絞絲的兩端端部為光滑半球體。
[0023]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述預(yù)絞絲均勻的纏繞在線夾及所保護(hù)的導(dǎo)線上。
[0024]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述防振錘安裝完成后，所述錘頭以所述線夾為中心，左右呈八字型結(jié)構(gòu)，所述鋼絞線和預(yù)絞絲以線夾為中心，左右呈對稱結(jié)構(gòu)。
[0025]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:
[0026]1)防暈性能
[0027]常規(guī)預(yù)絞式防振錘在330kV額定電壓下，經(jīng)仿真計算，外側(cè)小錘頭表面最大場強達(dá)到了 30kV/cm，遠(yuǎn)超過高海拔地區(qū)金具表面工作場強限值，必然會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，不能直接在高海拔地區(qū)使用。
[0028]本發(fā)明預(yù)絞式防振錘經(jīng)過了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，增大了薄弱點的曲率半徑，即增大小錘頭的半徑，同時兩個錘頭之間的連接采用多個弧面的光滑連接，從而大大提高了防振錘的防暈性能。本結(jié)構(gòu)的預(yù)絞式防振錘經(jīng)仿真計算，表面最大場強降低到了 24kV/cm。電暈試驗的結(jié)果表面，在模擬4000米海拔高度條件下，防振錘的起暈電壓為410kV，遠(yuǎn)高于330kV的額定運行電壓，有效的抑制了電暈的發(fā)生，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目的。
[0029]2)防振性能
[0030]本結(jié)構(gòu)的預(yù)絞式防振錘與常規(guī)預(yù)絞式防振錘相比，防振錘總質(zhì)量稍微大一些；從同一類型的多個防振錘的功率特性試驗結(jié)果來看，常規(guī)的預(yù)絞式防振錘通常只有三個諧振頻率，第三個頻率一般在87.6Hz左右，且各防振錘之間在該頻率上的功率相差較大，具有較大的離散性，大大高于其適配導(dǎo)線的微風(fēng)振動的頻率范圍，即常規(guī)預(yù)絞式防振錘的諧振頻率分布不夠合理，峰谷比也比較大(大于5)，不完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。本結(jié)構(gòu)的預(yù)絞式防振錘有四個諧振頻率，頻率分布較合理，第四個頻率在50Hz左右，完全處于微風(fēng)振動的頻率范圍，且峰谷比也完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求(小于5)。由此可見，本發(fā)明結(jié)構(gòu)的預(yù)絞式防振錘防振性能較常規(guī)預(yù)絞式防振錘更為優(yōu)良。
[0031]3)本發(fā)明防振錘適用于海拔4000米及以下地區(qū)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0033]圖1是防振錘結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是錘頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是預(yù)絞式線夾主視圖；
[0036]圖4是預(yù)絞式線夾側(cè)視圖；
[0037]圖5是預(yù)絞絲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖6是常規(guī)防振錘功率特性曲線示意圖；
[0039]圖7是本發(fā)明防振錘功率特性曲線示意圖；
[0040]附圖標(biāo)記:
[0041]1-錘頭，2-鋼絞線，3-線夾，4-預(yù)絞絲；
[0042]α -鋼絞線的中線軸和錘頭兩個球體中心連線之間的夾角。
【具體實施方式】
[0043]下面結(jié)合實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0044]本發(fā)明通過合理設(shè)計錘頭的結(jié)構(gòu)型式，將每一側(cè)錘頭端部球體設(shè)計為相同尺寸。經(jīng)過這種設(shè)計，優(yōu)化錘頭端部的曲率半徑，改善錘頭表面電場分布，從而有效地防止錘頭兩端在4000m以下高海拔地區(qū)330kV輸電線路中產(chǎn)生電暈損耗和電暈噪聲，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的；同時可以使防振錘的諧振頻率的個數(shù)有所增加，提高了其防振性能。
[0045]本發(fā)明運用三維有限元建立防振錘仿真計算模型，通過分析錘頭表面電場分布，結(jié)合防振錘的防振性能提出結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，發(fā)明了一種降噪節(jié)能狗骨型預(yù)絞絲式防振錘。由于其良好的防振性能和防暈性能，該發(fā)明在高海拔地區(qū)330kV輸電線路的應(yīng)用中，將對改善線路的電磁環(huán)境起到顯著的成效，從而進(jìn)一步推進(jìn)實現(xiàn)“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”輸電線路的建設(shè)目標(biāo)。
[0046]通過優(yōu)化設(shè)計錘頭結(jié)構(gòu)尺寸，合理確定錘頭表面曲率半徑，發(fā)明出一種新型預(yù)絞絲式防振錘，在保證其良好防振性能的同時，有效提高了防暈性能，從而實現(xiàn)降低高海拔地區(qū)330kV輸電線路防振錘的電暈噪聲和電暈損耗。
[0047]防振錘由四部分組成:錘頭1、鋼絞線2、預(yù)絞式線夾3和預(yù)絞絲4。如附圖1所示。
[0048]錘頭1為狗骨式結(jié)構(gòu)，兩端為對稱球形，半徑均為R，球體中心距為L。R和L的尺寸根據(jù)防暈性能和防振性能要求，通過仿真計算、電暈試驗和功率特性試驗來確定，這里取10mm < R < 100mm, 50mm ^ L ^ 300mm。整個錘頭材料為鑄造鋅招合金，表面均為弧面之間的平滑過渡，無鑄造缺陷。見附圖2。
[0049]鋼絞線2通常以冷壓鉚接方式固定在錘頭上。
[0050]預(yù)絞式線夾3采用鑄造鋁合金制造，表面各弧面平滑過渡，無鑄造缺陷，與鋼絞線壓固時無裂紋，見附圖3和附圖4所示。
[0051 ] 預(yù)絞絲4端部為光滑半圓球形，材料為鋁合金，表面光潔，無裂紋，折疊和結(jié)疤等缺陷。見附圖5。如附圖5所示，預(yù)絞絲的長度為L、預(yù)絞絲的直徑為d，預(yù)絞絲的各尺寸參數(shù)和適用導(dǎo)線線徑的情況如表1所示。
[0052]表1預(yù)絞絲尺寸與適用導(dǎo)線線徑
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，所述防振錘包括錘頭(1)、鋼絞線(2)、預(yù)絞絲(4)和壓固于所述鋼絞線(2)上的線夾(3);其特征在于所述錘頭(1)為狗骨式結(jié)構(gòu)，錘頭兩端對稱設(shè)置尺寸相同的球形，球體半徑為R，兩對稱球體的中心距為L，2R≤L≤5R ;所述鋼絞線(2)以冷壓鉚接方式固定于所述錘頭(1)上，鋼絞線(2)的中線軸和錘頭(1)兩個球體中心連線之間的夾角10°≤α≤45° ;所述預(yù)絞絲(4)橫截面為直徑是d的圓形。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，其特征在于所述錘頭(1)的表面均為弧面之間的平滑過渡。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，其特征在于所述錘頭(1) 一端的球體上設(shè)有所述鋼絞線(2)的安裝孔。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，其特征在于所述錘頭(1)材料為鑄造鋅鋁合金。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，其特征在于所述線夾(3)設(shè)置于所述鋼絞線(2)的中心處。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，其特征在于所述預(yù)絞絲(4)的兩端端部為光滑半球體。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，其特征在于所述預(yù)絞絲(4)均勻的纏繞在線夾(3)及所保護(hù)的導(dǎo)線上。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)預(yù)絞絲式防振錘，其特征在于所述防振錘安裝完成后，所述錘頭(1)以所述線夾(3)為中心，左右呈八字型結(jié)構(gòu)，所述鋼絞線(2)和預(yù)絞絲(4)以線夾(3)為中心，左右呈對稱結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02G7/14GK103633606SQ201210300801
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】黃廷政, 劉勝春, 莫娟, 孫娜, 黃彭, 尹泉 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司