CN101515706B - 一种防止输电塔因承重过载而倒塌的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其结构包括牵拉杆、延伸绳索和包裹它们的桶形外壳。其中，牵拉杆以导电材料制作，上端与输电塔绝缘子串下端固定连接，下端与悬垂线夹固定连接；延伸绳索缠绕于牵拉杆上或盘绕于桶形外壳的腔内，两端头固定于牵拉杆的两端部；桶形外壳以导电材料制作，密封包裹牵拉杆的主体部分和全部延伸绳索。当输电线承重达到自身破断力值的60％-80％时，牵拉杆折断，输电线坠地，保护输电塔不倒塌。

Description

一种防止输电塔因承重过载而倒塌的装置

技术领域

本发明属于高压输送电技术领域，具体涉及一种安装于输电塔与输电线之间，防止输电塔因承重过载而倒塌的装置。

背景技术

输电线路塔线体系是远距离电力供应的基础设施。在一些地区的某种气象条件下，输电塔与输电导线所构成的塔线体系会发生覆冰。覆冰的重量增加了塔线体系的负荷，覆冰还会引起塔线体系舞动及振动，使得塔与塔之间的张力发生低频风荷载下的不平衡，引发塔线体系某些部件发生断裂，严重者由于承载的重量大于塔身的设计值而发生整塔倒塌，造成整条输电线路输电中断。鉴于输电线路大多选址建设于人迹罕至的偏僻地带，抢修重建非常困难，一次设备破坏就会造成相当长时间的供电中断，给国民经济造成巨大损失，给人民生活带来巨大困难。2008年年初中国南方地区发生空前的大范围严重冰雪天气时就发生了大批线塔倒塌，造成严重灾害。

在现有输电线路中，输电塔与输电导线之间只有绝缘子和线夹等电力金具刚性连接，在建设输电塔时根据设计要求选取建造材料，没有在输电塔承重过载时对输电塔实施主动保护的结构与技术。当在条件恶劣地区建设输电塔时，只能靠提高设计标准，选用更坚固的建造材料来保证输电塔不致因覆冰造成的承重过载而倒塌。而提高设计标准会大幅增加输电塔的建设成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种配加于输电线路的装置，平时不影响输电线路运转功能，一旦在输电导线张力超过输电塔安全指数时，能自动解除或部分解除输电塔负荷，避免输电塔因承重过载而发生倒塌。

本发明防止输电塔在承重过载时倒塌的装置，安装在输电塔绝缘子串和悬垂线夹之间，其结构包括牵拉杆、延伸绳索和包裹它们的桶形外壳。其中，牵拉杆以导电材料制作，上端通过连接件与输电塔绝缘子串下端固定连接，下端通过连接件与悬垂线夹固定连接；延伸绳索在桶形外壳的腔内缠绕于牵拉杆上或盘绕于桶腔内，延伸绳索的两端头固定于牵拉杆的两端部；包裹牵拉杆和延伸绳索的桶形外壳密封包裹牵拉杆的主体部分和全部延伸绳索，保护它们不受锈蚀。

所述牵拉杆为圆柱形或方柱形或其它适宜的柱形，在输电运行中承受输电塔与输电线之间的牵引张力。牵拉杆折断的张力标准应当小于致使输电塔倒塌的重力值。即，当输电塔承重过载接近于倒塌时，牵拉杆首先折断，使输电线坠地，解除或部分解除输电塔负荷，避免输电塔倒塌。

为保证牵拉杆适时折断的功能，可在杆体设置缩径处。缩径处的直径小于牵拉杆主体的直径，当牵拉杆纵向张力过大时，牵拉杆首先从缩径处折断。牵拉杆杆体上所设置的缩径处一般设置一处，设置于牵拉杆的中部。鉴于延伸绳索在牵拉杆上缠绕的密度和状态、牵拉杆和延伸绳索可能发生的锈斑、外界附着物等因素可能影响牵拉杆适时折断，也可以在牵拉杆杆体上设置多个缩径处，以保证在输电塔承重过载时牵拉杆适时折断。

使牵拉杆折断，或使牵拉杆缩径处折断的张力标准根据对输电塔的保护需要而设定。一种设计计算方法是，根据所牵拉的输电导线的抗拉强度进行设计，优选范围为输电线破断力值的60％-80％，列技术公式为：Tp＝(60％-80％)RTS。其中，T为牵拉杆缩径处的计算拉断力；p表示峰值；RTS表示输电导线的计算拉断力。其意义在于，按目前输电设备设计标准，输电导线平时运行所承受的张力约为17-25％RTS。当发生输电线覆冰并且覆冰越来越厚时，输电线张力逐渐增大，当张力达到60％-80％RTS时，牵拉杆受力达到其杆体或缩径处的应力，牵拉杆折断。

牵拉杆和其两端的连接件采用高强度金属类导电材料制作，以保持它们与输电线等电位。其中，牵拉杆优选冷拔钢杆材料制作。

所述延伸绳索均匀缠绕于牵拉杆上或盘绕于桶形外壳的腔内，其缠绕或盘绕方式应利于在牵拉杆折断时顺利脱落、伸展。延伸绳索的长度与输电塔所挂输电线高度成正比，延伸绳索适宜的长度为相当于输电塔挂线点离地高度的70％--90％。延伸绳索长度还应根据输电塔所处的地势、地形进行调整。当两塔之间是平坦地带时延伸绳索长度需要较短，当两塔之间地面有起伏时延伸绳索长度需要较长，如果恰遇两塔之间是一山谷时延伸绳索长度需要特别加长。按目前国内外输电塔、线的实际情况，将延伸绳索设计为6--80米可满足大多数情况的需要。

延伸绳索采用高强度导电材料或绝缘材料制作，优选绝缘材料制作，进一步优选采用抗拉强度大的聚乙烯材料制作。

桶形外壳为圆柱形或方柱形或多边形桶，将牵拉杆的主体和全部延伸绳索密封包裹于腔内，牵拉杆的端头伸出桶外。桶形外壳采用导电、质地较轻又有较好刚度的材料制作，优选密封效果好的不锈钢材料制作。桶形外壳的作用在于保护延伸绳索不受光照和雨淋，保护牵拉杆不受腐蚀，同时起结构支撑作用，增加结构刚度，避免牵拉杆承载偏心扭矩而产生变形。

本发明装置工作机理是，在输电线路正常运行时，牵拉杆承受输电塔与输电线之间的正常重力荷载。当输电线覆冰后，重力荷载或不平衡张力对本装置的荷载达到预设定值时，牵拉杆受力达到自身破坏应力或其缩径处的破坏应力，牵拉杆折断，桶形外壳破裂，受牵拉杆牵引的输电线向下坠落，缠绕于牵拉杆上或盘绕于桶形外壳腔内的延伸绳索同时得以释放，伸展延长。延伸绳索延伸到自身长度极限时，其重力冲击达到最大，冲击力超过绳索额定拉力，将延伸绳索拉断。延伸绳索对输电线的牵拉起到缓冲输电线下坠速度的作用。坠落速度得到缓冲的输电线在砸向地面时被地面坚硬物损伤的几率减小，其与地面的有限撞击又可以将输电线上的覆冰摔碎破除。当输电线坠落到地面后，单独一相的导线会由于短路瞬时断电保护。由于输电塔没有受损，输电导线与悬垂线夹的连接关系没有变化，对线路抢修时可以轻松利用延伸绳索断裂端，将落地输电线对应安装到绝缘子串上。

作为优化，桶形外壳的腔内充以耐低温润滑油，既可以防止牵拉杆锈蚀，保证其使用寿命，又可以保证牵拉杆适时折断，充分分离，保证延伸绳索从牵拉杆上顺利脱落，充分伸展。所灌注的低温润滑油优选低温钼基润滑油。

作为优化，在牵拉杆的一端或两端设置风振响应阻尼隔振结构。将隔振器和阻尼器融为一体，具有实时的频率响应，特别在低频响应时性能优秀，可以阻隔输电线覆冰后因低频风振而发生的舞动和振动，保护输电线路免遭破坏。阻尼隔振结构可以采用叠层阻尼隔振结构、弹簧阻尼隔振结构或液压阻尼隔振结构。

按本发明技术方案制作的装置属于导电体，与高压输电线路等电位，不会产生尖端放电等负面影响。在每个输电塔安装3-6个本发明装置，在野外环境下可以与线路同寿命。本发明装置适用于如中国东北、中南等雾及冻雨多发地区的输电线路，保护输电塔在如导线覆冰等荷载极端加大时不被拉倒破坏，避免重建输电塔所需花费的大量人力物力；可以大幅度减少抢修输电线路所需要的时间和成本，因而减少大面积长时间停电带来的损失。本发明技术方案，较之以提高输电塔建造标准来提高输电塔承载力的方法要经济得多。

附图说明

图1是本发明产品结构和安装部位示意图；

图2是本发明连接件的一个实施例结构示意图。

图中标号所表示的部件或部位为，1-绝缘子。图中显示绝缘子串的最下一片；2-叠层阻尼隔振结构；3-金属拉环；4-密封套环；5-延伸绳索；6-牵拉杆缩径处；7-桶形外壳；8-牵拉杆；9-悬垂线夹。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明防止输电塔在承重过载时倒塌的装置，其结构包括牵拉杆8、延伸绳索5和包裹它们的桶形外壳7。牵拉杆8通过连接件，上与绝缘子串1连接，下与悬垂线夹9连接，牵拉杆8承受输电塔与输电线之间的牵引张力。

图2显示牵拉杆8两端的连接件实施例，为以金属拉环3为主体的结构。金属拉环3采用45#钢制作，一端设有底座，另一端设有安装孔。金属拉环3的底座与牵拉杆8的端部螺纹连接。在该连接处设有密封套环4，将金属拉环3的底座、牵拉杆8的端部与桶形外壳7的端部密封包裹。本装置上部金属拉环3通过安装孔与绝缘子1螺栓连接，下部的拉环3通过安装孔与下方的悬垂线夹9螺栓连接。

如图1所示，在上部拉环3与绝缘子1之间和下部拉环3与悬垂线夹9之间，分别设置一叠层阻尼隔振结构2。叠层阻尼隔振结构2由抗氧化和抗老化橡胶材料制成，用于降低因刮风或覆冰导致的输电塔线体系的舞动和振动。橡胶叠层阻尼隔振结构2是在多层橡胶结构中设置圆柱铅芯，多层橡胶结构承担载荷物重量和水平位移，铅芯在多层橡胶结构剪切变形时靠塑性变形吸收能量。发生振动或舞动时，铅芯又通过动态恢复与再结晶过程以及橡胶的剪切拉伸力作用，使得载荷物自动恢复原位。

牵拉杆8为圆柱形或方柱形，采用高强优质冷拔钢制作，在杆体中部设置精确缩径处6，缩径处6为一弧形缩径，长度在30mm左右。牵拉杆缩径处6折断的张力标准按Tp＝(60％-85％)RTS设计。

延伸绳索5缠绕于牵拉杆8上或盘绕于桶形外壳7腔内。延伸绳索5采用聚乙烯材料制作的迪尼玛绳，其强度比钢丝绳大三倍。延伸绳索5的长度根据输电塔所处的地形及输电线距离地面的高度选择，通常为6-80米。延伸绳索5的两端头在桶形外壳7的腔内分别固定连接于牵拉杆8两端部。

桶形外壳7采用密封效果好的1Cr18Ni9食品级不锈钢管材料制作，管壁厚为2mm，外表不需要做防锈处理。该材料重量轻又有较好的刚度，内外表面均有较高的光洁度。

桶形外壳7的腔内充以低温优质钼基润滑油，使牵拉杆8和延伸绳索5浸于润滑油中。

Claims (8)

1.一种防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，安装在输电塔绝缘子串和线夹之间，其特征在于，其结构包括牵拉杆、延伸绳索和包裹它们的桶形外壳；牵拉杆上端通过连接件与输电塔绝缘子串下端固定连接，下端通过连接件与线夹固定连接；延伸绳索在桶形外壳的腔内缠绕于牵拉杆上或盘绕于桶形外壳的腔内，两端头固定于牵拉杆的两端部；桶形外壳以导电材料制作，密封包裹牵拉杆的主体部分和全部延伸绳索；牵拉杆在杆体设置一处或多处缩径处，牵拉杆缩径处破断力值为所牵拉输电线破断力值的60％-80％，列技术公式为：Tp＝(60％-80％)RTS；其中，T为牵拉杆缩径处的计算拉断力，p表示峰值，RTS表示输电导线的计算拉断力。

2.根据权利要求1所述的防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其特征在于，延伸绳索的长度相当于输电塔挂线点离地高度的70％--90％。

3.根据权利要求1所述的防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其特征在于，桶形外壳以不锈钢材料制作。

4.根据权利要求1或3所述的防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其特征在于，桶形外壳的腔内充以耐低温润滑油。

5.根据权利要求4所述的防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其特征在于，桶形外壳的腔内灌充的耐低温润滑油为低温钼基润滑油。

6.根据权利要求1所述的防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其特征在于，在牵拉杆的一端或两端设置阻尼隔振结构。

7.根据权利要求6所述的防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其特征在于，所述阻尼隔振结构为叠层阻尼隔振结构、弹簧阻尼隔振结构或液压阻尼隔振结构。

8.根据权利要求7所述的防止输电塔因承重过载而倒塌的装置，其特征在于，所述叠层阻尼隔振结构为橡胶叠层阻尼隔振结构。

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