一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘的制作方法
【專利摘要】本發明目的在于提供一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，可以有效降低330kV高海拔地區輸電線路的電暈可聽噪聲和電暈損耗，并且與常規的兩側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、預絞絲和壓固于所述鋼絞線上的線夾，錘頭為狗骨式結構，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。本發明防振錘，通過優化設計錘頭結構尺寸，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，從而實現降低高海拔地區330kV輸電線路防振錘的電暈噪聲和電暈損耗。
【專利說明】—種用于高海拔地區預絞絲式防振錘
【技術領域】
[0001]本發明屬于架空輸電線路的減振裝置領域，具體涉及一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘。
【背景技術】
[0002]我國西部地區地處高原，針對西部地區地理特點及其能源發展規劃，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，會影響輸電線路的安全經濟運行。因此，高海拔地區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體產生不均勻的電場，當電壓升高到一定值，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生放電，形成電暈。電暈要消耗能量，電暈放電產生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信會產生干擾；還會使導體表面發生腐蝕，從而降低導體的使用壽命。目前，電磁環境問題已成為高海拔地區輸電線路設計、建設和運行中必須考慮的重要因素。
[0004]電暈噪聲是由導體局部放電或電暈而產生的，它與電壓等級的高低及輸電線路所處海拔高度密切相關，電壓等級高，電氣接線復雜，則帶電導體表面的局部場強越高，局部放電或電暈越易發生；海拔高度越高地區的金具，其表面越容易出現電暈放電。
[0005]帶電金具的設計和適用條件與其表面工作場強有關，當表面工作場強高于起暈場強，將會在金具表面產生電暈放電。金具工作場強的大小與金具結構密切相關，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，該處越容易出現電暈放電，從而產生電暈噪聲和電能損耗，不利于節能環保。
[0006]根據對大量330kV輸電線路電磁環境現場實測發現，常規的防振錘在海拔高度為100(T4000m范圍內電暈放電現象比較突出，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防治電暈的方法主要為通過特殊結構設計來實現，例如申請號為CN200910025011.4，發明名稱為“高壓輸電線路用防振錘”的發明專利申請，涉及電力行業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、至少一根預絞絲組成，線夾與鋼絞線固裝連接，所述的線夾為海馬狀結構形式；錘體為啞鈴狀結構形式，兩個錘體對稱傾斜固裝在鋼絞線的兩端；錘體表面進行了圓弧光滑處理；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，這會導致較小錘頭表面最大場強超過高海拔地區金具表面工作場強限值，出現電暈放電。
[0008]又如申請號為CN200910025013.3，發明名稱為“ 1000kV特高壓交流輸電線路用防振錘”的發明專利申請，涉及電力行業輸配電線路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，預絞絲將線夾固定在輸電線上，線夾為海馬狀結構，錘體為鋅合金葫蘆狀結構錘體；懸臂端錘頭的迎風面與錘頭之間的連接設計成圓弧狀，并將圓弧尺寸控制在一定范圍內，從而避免了尖端放電。此專利同上述專利的情況一樣，葫蘆狀結構錘體，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]上述技術主要是金具結構的改進，其改進效果有限。
[0010]申請號為200610048911.7，發明名稱為一種節能防振錘的發明專利，其改進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，沒有涉及防振錘的防暈性能和防振性能。
[0011]綜上所述，研發一款高海拔地區防暈性能良好的防振錘，對高海拔地區輸電線路的建設將起到推進作用。
【發明內容】
[0012]本發明目的在于提供一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，該防振錘錘頭為狗骨式結構，兩側錘頭端部球體尺寸設計相同，經優化設計，錘頭兩側端部球體曲率半徑設計合理，其應用可以有效降低330kV高海拔地區輸電線路的電暈可聽噪聲和電暈損耗，并且與常規的兩側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]為實現上述發明目的，本發明采取的技術方案為:
[0014]一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，所述防振錘包括錘頭、鋼絞線、預絞絲和壓固于所述鋼絞線上的線夾；其 改進之處在于:
[0015]所述錘頭為狗骨式結構，錘頭兩端對稱設置尺寸相同的球形，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]所述預絞絲橫截面為直徑是d的圓形。
[0018]本發明的另一優選技術方案為:所述錘頭的表面均為弧面之間的平滑過渡。
[0019]本發明的再一優選技術方案為:所述錘頭一端的球體上設有所述鋼絞線的安裝孔。
[0020]本發明的又一優選技術方案為:所述錘頭材料為鑄造鋅鋁合金。
[0021]本發明的又一優選技術方案為:所述線夾設置于所述鋼絞線的中心處。
[0022]本發明的又一優選技術方案為:所述預絞絲的兩端端部為光滑半球體。
[0023]本發明的又一優選技術方案為:所述預絞絲均勻的纏繞在線夾及所保護的導線上。
[0024]本發明的又一優選技術方案為:所述防振錘安裝完成后，所述錘頭以所述線夾為中心，左右呈八字型結構，所述鋼絞線和預絞絲以線夾為中心，左右呈對稱結構。
[0025]由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明的有益效果包括:
[0026]1)防暈性能
[0027]常規預絞式防振錘在330kV額定電壓下，經仿真計算，外側小錘頭表面最大場強達到了 30kV/cm，遠超過高海拔地區金具表面工作場強限值，必然會出現電暈現象，不能直接在高海拔地區使用。
[0028]本發明預絞式防振錘經過了結構上的改進，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。本結構的預絞式防振錘經仿真計算，表面最大場強降低到了 24kV/cm。電暈試驗的結果表面，在模擬4000米海拔高度條件下，防振錘的起暈電壓為410kV，遠高于330kV的額定運行電壓，有效的抑制了電暈的發生，實現了節能環保的目的。
[0029]2)防振性能
[0030]本結構的預絞式防振錘與常規預絞式防振錘相比，防振錘總質量稍微大一些；從同一類型的多個防振錘的功率特性試驗結果來看，常規的預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，大大高于其適配導線的微風振動的頻率范圍，即常規預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)，不完全滿足標準要求。本結構的預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，完全處于微風振動的頻率范圍，且峰谷比也完全滿足標準要求(小于5)。由此可見，本發明結構的預絞式防振錘防振性能較常規預絞式防振錘更為優良。
[0031]3)本發明防振錘適用于海拔4000米及以下地區。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0033]圖1是防振錘結構示意圖；
[0034]圖2是錘頭結構示意圖；
[0035]圖3是預絞式線夾主視圖；
[0036]圖4是預絞式線夾側視圖；
[0037]圖5是預絞絲結構示意圖；
[0038]圖6是常規防振錘功率特性曲線示意圖；
[0039]圖7是本發明防振錘功率特性曲線示意圖；
[0040]附圖標記:
[0041]1-錘頭，2-鋼絞線，3-線夾，4-預絞絲；
[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]下面結合實例對本發明進行詳細的說明。
[0044]本發明通過合理設計錘頭的結構型式，將每一側錘頭端部球體設計為相同尺寸。經過這種設計，優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330kV輸電線路中產生電暈損耗和電暈噪聲，達到節能環保的目的；同時可以使防振錘的諧振頻率的個數有所增加，提高了其防振性能。
[0045]本發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，結合防振錘的防振性能提出結構設計方案，發明了一種降噪節能狗骨型預絞絲式防振錘。由于其良好的防振性能和防暈性能，該發明在高海拔地區330kV輸電線路的應用中，將對改善線路的電磁環境起到顯著的成效，從而進一步推進實現“資源節約型，環境友好型”輸電線路的建設目標。
[0046]通過優化設計錘頭結構尺寸，合理確定錘頭表面曲率半徑，發明出一種新型預絞絲式防振錘，在保證其良好防振性能的同時，有效提高了防暈性能，從而實現降低高海拔地區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、預絞式線夾3和預絞絲4。如附圖1所示。
[0048]錘頭1為狗骨式結構，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，折疊和結疤等缺陷。見附圖5。如附圖5所示，預絞絲的長度為L、預絞絲的直徑為d，預絞絲的各尺寸參數和適用導線線徑的情況如表1所示。
[0052]表1預絞絲尺寸與適用導線線徑
[0053]
【權利要求】
1.一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，所述防振錘包括錘頭(1)、鋼絞線(2)、預絞絲(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)為狗骨式結構，錘頭兩端對稱設置尺寸相同的球形，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° ;所述預絞絲(4)橫截面為直徑是d的圓形。
2.如權利要求1所述的一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，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.如權利要求1所述的一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，其特征在于所述錘頭(1) 一端的球體上設有所述鋼絞線(2)的安裝孔。
4.如權利要求1所述的一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，其特征在于所述錘頭(1)材料為鑄造鋅鋁合金。
5.如權利要求1所述的一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，其特征在于所述線夾(3)設置于所述鋼絞線(2)的中心處。
6.如權利要求1所述的一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，其特征在于所述預絞絲(4)的兩端端部為光滑半球體。
7.如權利要求1所述的一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，其特征在于所述預絞絲(4)均勻的纏繞在線夾(3)及所保護的導線上。
8.如權利要求1所述的一種用于高海拔地區預絞絲式防振錘，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，左右呈八字型結構，所述鋼絞線(2)和預絞絲(4)以線夾(3)為中心，左右呈對稱結構。
【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 優先權日:2012年8月22日
【發明者】黃廷政, 劉勝春, 莫娟, 孫娜, 黃彭, 尹泉 申請人:中國電力科學研究院, 國家電網公司