CN113374330A - 一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔包括：塔身；以及设置于塔身上的塔窗，塔窗包括：中相横担，设置于塔窗的顶端，中相横担上有中相I串挂点，用于连接中相I型绝缘子串的一端，另一端连接有悬垂联板，以及边相横担，对称设置于塔窗的两侧，两侧边相横担上的塔窗的内侧分别设置有中相倒V串挂点，连接并通过中相倒V型绝缘子串与悬垂联板连接，两侧边相横担上的塔窗的外侧还分别设置有两个边相I串挂点，分别用于连接边相I型绝缘子串的一端，另一端连接有悬垂联板；以及设置有两侧辅助横担，均设置有两个边相倒V串挂点，连接并通过边相倒V型绝缘子串与悬垂联板连接，使用本发明的猫头塔，可减小铁塔尺寸，降低工程投资。

Description

一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔

技术领域

本发明涉及高压输电线路技术领域，特别是一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔。

背景技术

线路常规单回路直线塔，一般分为猫头型直线塔和酒杯型直线塔，猫头型直线塔相对占用电力走廊的宽度更小，随着目前电力廊道越来越紧张，目前单回路直线塔更多的使用猫头塔。

输电线路常规直线塔使用时，使用悬垂绝缘子I串或V串，I串的摇摆角度无制约，V串受到较大的水平风荷载后，只有一肢受力，其摆动原理与I串相同。摇摆角的大小与导线参数、风速、本塔与相邻塔的高差等因素有关。目前在输电线路设计中，选取合理的直线塔位后，需判断本塔的摇摆角是否满足小于该铁塔设计极限摇摆角的要求。

在电力线路设计中，一般为了直观的判断导线绝缘子串摇摆角水平，判断其是否超过允许的铁塔极限摇摆角，通常的办法是采用判断本塔的KV(导线垂直荷载)系数，当铁塔实际使用时的KV系数不低于铁塔设计时允许的KV系数，可认为铁塔摇摆角不超限。

当悬垂绝缘子串在摇摆角超过本塔允许的极限摇摆角，会造成线路跳闸事故。为避免电力运行中此种情况发生，在目前的输电线路设计中，限制导线悬垂串摇摆角不超过设计允许值，常规的方法有以下三种：

(1)不更换塔型，增加塔高，增大本塔的垂直档距，使LV(水平档距)增大，增大KV值。塔高的增加导致塔重的增加，造成投资增加。

(2)更换塔型，采用设计允许KV系数较小的直线塔，以满足铁塔KV值的要求。由于采用允许极限摇摆角较大的铁塔，其尺寸也会更大，导致塔重的增大，造成投资增加。

(3)更换耐张塔，耐张铁塔在设计时，铁塔可承受上拔力，不受摇摆角的限制，但铁塔塔重、绝缘子、金具串等需增加较多，造成投资增加。

俯摇摆角和KV系数概念：

当导线***根数、导线型号、绝缘子串类型均已确定的情况下，直线塔导线悬垂绝缘子串摇摆角φ的大小，由导线参数(N、G1、G4)、绝缘子参数(W1、W4)、直线塔使用条件(LH、LV)决定，摇摆角可由下面公式计算：

Φ＝tg^-1(N*GH*LH+WH/2)/(N*GV*LV+WV/2)

式中：

φ——直线塔导线悬垂绝缘子串摇摆角(°)

N——相导线***根数

GV——导线垂直比载(N/m)

GH——导线风压比载(N/m)

WV——绝缘子串重力(N/m)

WH——绝缘子串风压(N/m)

LH——直线塔水平档距(m)

LV——直线塔水平档距(m)

其中绝缘子参数(WV、WH)对φ的影响较小，可忽略绝缘子参数的影响，导线悬垂绝缘子串摇摆角φ和KV系数可按下面公式计算：

(1)Φ＝tg^-1(GH*LH/GV*LV)＝tg^-1(GH/GV*KV)

(2)KV＝LV/LH

其中：GH-导线水平荷载；LH-水平档距；GV-导线垂直荷载；LV-垂直档距；KV系数的大小，直观的表达了直线塔的使用条件(LH、LV)，与直线塔导线悬垂绝缘子串的摇摆角直接关联，如果实际KV值过小，一般采取的方法是提高本塔高度或选择允许更大间隙的塔型，其代价就是通过增加塔重来满足电气间隙的要求，工程投资成本也进而增加。

发明内容

本发明所解决的技术问题即在提供一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，在山区等塔位高程较低的地区使用，在同样满足设计规程的情况下，相比传统的猫头塔，采用了全新的导线悬挂方式，限制其摇摆角，从而使得铁塔塔窗和塔头尺寸减小，节约了塔重，减少基础作用力，虽需增加部分绝缘子和悬挂金具的费用，但总体较传统的增加塔高或更换塔型的方案仍可节省工程投资。

本发明所采用的技术手段如下所述，

一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，包括：塔身；以及设置于塔身上的塔窗，塔窗包括：中相横担，设置于塔窗的顶端，中相横担上有中相I串挂点，用于连接中相I型绝缘子串的一端，中相I型绝缘子串的另一端连接有悬垂联板，用于悬挂中相导线，以及边相横担，对称设置于塔窗的两侧，两侧边相横担上的塔窗的内侧分别设置有中相倒V串挂点，用于连接中相倒V型绝缘子串的一端，中相倒V型绝缘子串的另一端与中相I型绝缘子串连接的悬垂联板连接，两侧边相横担上的塔窗的外侧还分别设置有两个边相I串挂点，分别用于连接边相I型绝缘子串的一端，边相I型绝缘子串的另一端连接有悬垂联板，用于悬挂边相导线；以及设置于塔窗下部的塔身两侧分别设置有辅助横担，两侧辅助横担上均设置有两个边相倒V串挂点，分别用于连接边相倒V型绝缘子串，边相倒V型绝缘子串与边相I型绝缘子串连接的悬垂联板连接。

作为优选，中相I串挂点和两中相倒V串挂点呈三角形布置于塔窗上，且中相I型绝缘子串和中相倒V型绝缘子串共同连接的悬垂联板位于由中相I串挂点和两中相倒V串挂点组成的三角形中。

作为优选，塔窗两侧上的任一侧边相横担上的边相I串挂点和对应侧的辅助横担上的两边相倒V串挂点呈三角形布置，且任一侧边相I型绝缘子串和边相倒V型绝缘子串共同连接的悬垂联板位于由对应侧边相横担上的边相I串挂点和辅助横担上的两边相倒V串挂点组成的三角形中。

其中，中相I串挂点和两中相倒V串挂点组成的三角形以及边相I串挂点和对应侧的两边相倒V串挂点组成的三角形，此处的三角形优选为直角三角形或锐角三角形，最优选为等腰或等边三角形，锐角三角形尤其等腰或等边三角形较直角三角形，在悬垂联板的摇摆过程中，I型绝缘子串和倒V型绝缘子的受力更均匀，可以统一检修，以免受力不均使绝缘子串依次坏掉，增加了维修成本，当该三角形为钝角三角形时，受力会更加不均匀，使其中受力较大的绝缘子串坏的可能性加大。

但无论是哪种三角形，只要是采用了本发明中的I型绝缘子串和倒V型绝缘子串连接的方式，当悬垂联板随风摆动时，倒V型绝缘子串均可提供逆风方向的拉力，为钝角三角形结构时也可以提供一侧的逆风方向的拉力，以减轻I型绝缘子串的负担，因此可以增加设备的使用年限。

而且I型绝缘子串和倒V型绝缘子串共同固定连接悬垂联板的连接方式，相较传统的I串或倒V串单独连接，可以更好的限制悬垂联板的摆动幅度，从而限制导线的摇摆幅度，降低了导线因摇摆角过限造成放电的风险，更具有可实用性。

作为优选，悬垂联板上设置有I型连接点和两个倒V型连接点，I型连接点用于连接中相I型绝缘子串或边相I型绝缘子串，倒V型连接点用于连接中相倒V型绝缘子串或边相倒V型绝缘子串。

进一步优选，耐张联板上的I型连接点和两个倒V型连接点呈三角形设置，且I型连接点位于两倒V型连接点的上部。

作为优选，耐张联板还设置有若干导线固定部，可用于直接悬挂导线，或在导线固定部处连接设置外部金具，用于固定并悬挂导线。

该导线固定部可以是悬挂设置在悬垂联板的底部，且该导线固定部可以是环状或板状，导线可以通过缠绕的方式直接固定在导线固定部上，也可以在环状或板状的导线固定部的两侧设置联结金具，并连接耐张线夹，从而在导线固定部的两侧将导线固定，从而将导线悬挂在导线固定部上，另外导线固定部也可以是插接或焊接在悬垂联板上，同时也可以采用缠绕固定或通过耐张线夹固定的方式将导线悬挂在导线固定部上。

作为优选，中相倒V型绝缘子串和边相倒V型绝缘子串均包括绝缘子、第一调节板和第二调节板，绝缘子一端连接悬垂联板，另一端连接第一调节板的一端，第一调节板的另一端连接第二调节板的一端，第二调节板的另一端通过连接金具与中相倒V串挂点或边相倒V串挂点连接。

进一步优选，第一调节板为直板状，第一调节板上设置有多个第一调节孔，第二调节板为扇状或弧线状，第二调节板上设置有连接孔和多个第二调节孔，连接孔与第一调节孔连接，第二调节孔与连接金具连接。

其中，中相倒V型绝缘子串和边相倒V型绝缘子串结构相同，只是设置的位置不同，中相倒V型绝缘子串连接在边相横担上，其连接的悬垂联板用于悬挂中相导线，边相倒V型绝缘子串连接在辅助横担上，其连接的悬垂联板用于悬挂边相导线。

进一步优选，通过调整连接孔连接到各第一调节孔或调整连接金具连接到各第二调节孔可以实现中相倒V型绝缘子串和边相倒V型绝缘子串伸长或缩短。

另外，中相I型绝缘子串和边相I型绝缘子串可以设置成单纯一个绝缘子连接悬垂联板的形式，也可以设置为类似中相倒V型绝缘子串和边相倒V型绝缘子串的形式，好处在于，一方面在安装之前可以通过调节绝缘子片的个数来调节绝缘子串的长度，另一方面在安装于铁塔上之后，或经过一段时间使用之后，难免绝缘子串会发生偏离，则可以通过第一调节板和第二调节板的连接方式调节各绝缘子串的位置，以适应长时间使用，进而节约使用成本。

作为优选，中相横担上设置有地线支架，地线支架用于悬挂地线。

本发明的有益效果为：该塔型更能满足山区等塔位高程较低的地区使用，在同样满足设计规程的情况下，相比传统的猫头塔，采用了全新的导线悬挂方式，限制其摇摆角，从而使得铁塔塔窗和塔头尺寸减小，节约了塔重，减少基础作用力，虽需增加部分绝缘子和悬挂金具的费用，但总体较传统的增加塔高或更换塔型的方案仍可节省工程投资。

附图说明

图1为本发明整体猫头塔的结构示意图；

图2为本发明I型绝缘子串的结构示意图；

图3为本发明倒V型绝缘子串的结构示意图。

其中：

1塔身，2塔窗，21中相横担，211中相I串挂点，212地线支架，23边相横担，231中相倒V串挂点，232边相I串挂点，3辅助横担，31边相倒V串挂点，4中相I型绝缘子串，5中相倒V型绝缘子串，51绝缘子，52第一调节板，521第一调节孔，53第二调节板，531第二调节孔，532连接孔，6边相I型绝缘子串，7边相倒V型绝缘子串，8悬垂联板，81I型连接点，82倒V型连接点，83导线固定部。

具体实施方式

请参阅图1-3，本发明提供一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔的实施例，包括塔身1，在塔身1的上部或顶部设置一个塔窗2，塔窗2可以设置为方形、圆形或其他类似窗口的中间带有口径的其他形状，且该塔窗2沿塔身1所在的竖直线对称分布在两侧，且在塔窗2的下部的塔身1上左右两侧设置有两个辅助横担3，该辅助横担3的形状也不受限制，可以是直线形或弧形，最优是两侧辅助横担3也沿塔身1所在的竖直线对称分布，这样辅助横担3加上塔窗2的结构，会使整个铁塔顶部呈现猫头的形状。

在一个实施例中，塔窗2可以设置为中相横担21和边相横担23两部分，中相横担21设置在塔窗2的最顶部，边相横担23对称设置在塔窗2的两侧，且两边相横担23之间的最大距离大于塔身1的宽度，使得边相横担23会相对塔身1突出一部分，刚好在辅助横担3的正上方。

在一个实施例中，中相横担21上设置有中相I串挂点211，用来连接中相I型绝缘子串4，中相I型绝缘子串4另一端连接或悬挂连接一个悬垂联板8，用来悬挂中相导线，然后在两侧边相横担23的塔窗2的内侧上分别设置有一个中相倒V串挂点231，分别用来连接中相倒V型绝缘子串5，其中中相倒V型绝缘子串5是由两个绝缘子串组成，两个绝缘子串的相同结构侧分别连接在两侧边相横担23上的两个中相倒V串挂点231上，而两个绝缘子串的另一侧共同连接在同一个悬垂联板8上，这样在一个塔窗2内，中相倒V型绝缘子串5的两个绝缘子串可以共同连接在中相I型绝缘子串4连接的悬垂联板8上，这样一个悬垂联板8可以同时被中相I型绝缘子串4和中相倒V型绝缘子串5固定于塔窗2中间，且在一个实施例中，中相I串挂点211所在的竖直线位于两个中相倒V串挂点231之间，最优是处在两个中相倒V串挂点231的最中间位置，这样可以使悬垂联板8固定在一个中相I串挂点211和两个中相倒V串挂点231组成的三角形的中间位置，从而使中相I型绝缘子串4和中相倒V型绝缘子串5的各个绝缘子串的受力更加均匀，增加绝缘子串的使用年限。

在其中一个实施例中，塔窗2中的悬垂联板8因受中相I型绝缘子串4和中相倒V型绝缘子串5的共同连接，即受三个绝缘子串三个方向共同连接，所以在一个实施例中悬垂联板8上设置有三个连接点，分别对应连接三个方向的绝缘子串，悬垂联板8上可以设置I型连接点81，对应中相I串挂点211的位置，用于连接中相I型绝缘子串4，然后两侧设置两个倒V型连接点82，对应两中相倒V串挂点231，用于连接中相倒V型绝缘子串5，且I型连接点81在两个倒V型连接点82之上，这样悬垂联板8被三角固定，更具有稳定性。

在一个实施例中，悬垂联板8还设置有悬挂导线的导线固定部83，该导线固定部83可以是设置在悬垂联板8的下部，即作为悬挂在悬垂联板8上的一个部件用于悬挂导线，该导线固定部83也可以是设置在悬垂联板8上，通过板状或环状结构，或插接或焊接在悬垂联板8上，且可以是仅有单独的板状或环状结构，然后将导线简单缠绕在板状或环状结构上，也可以是在板状或环状的结构基础上额外设置联结金具，并连接耐张线夹的复杂结构，将导线固定并悬挂在导线固定部83上，且该板状或环状结构可以是设置在悬垂联板8的一侧，也可以在悬垂联板8的两侧均设置该板状或环状结构，然后分别设置有耐张线夹等结构，将导线固定悬挂，形式比较灵活，可以根据不同的地形已经环境要求采用对应的设置方式。

在一个实施例中，中相I型绝缘子串4或中相倒V型绝缘子串5的任一或每一绝缘子串既可采用绝缘子直接连接悬垂联板8的方式，也可在绝缘子串上分别设置绝缘子51、第一调节板52和第二调节板53，可以用来调节绝缘子串的长度，以使用不同的环境或位置要求，其中绝缘子51一端固定连接在塔窗2上，另一端连接第一调节板52的一端，然后第一调节板52的另一端连接第二调节板53的一端，第二调节板53的另一端连接在悬垂联板8上，其中第一调节板52为直板状结构，上面沿绝缘子串方向设置有若干第一调节孔521，第二调节板53为扇状或弧状结构，上面设置连接孔532和第二调节板孔531，连接孔532与第一调节孔521连接，第二调节板孔531通过连接金具连接在悬垂联板8上，因此通过调整连接孔532与各第一调节孔521连接位置或调整连接金具与第二调节板孔531的连接位置可以实现绝缘子串的伸长缩短，进而使该种绝缘子串可以使用各种安装环境，更具可适用性。

在一个实施例中，左右两侧辅助横担3上的塔窗2的外侧上设置有边相I串挂点232，用于连接边相I型绝缘子串6，边相I型绝缘子串6的另一端同样用于连接一个悬垂联板8，在两侧辅助横担3的每一侧辅助横担3上均设置有两个边相倒V串挂点31，用于连接边相倒V型绝缘子串7，这样塔身1的每一侧，由辅助横担3和对应侧边相横担23组成的空间中，边相I型绝缘子串6和边相倒V型绝缘子串7可以连接在同一个悬垂联板8上，优选还是边相I串挂点232所在的竖直线位于对应侧辅助横担3上的两个边相倒V串挂点31的中间，边相I型绝缘子串6连接的悬垂联板8与中相I型绝缘子串4连接的悬垂联板8的结构相同，这样塔身1两侧的悬垂联板8可以被边相I型绝缘子串6和边相倒V型绝缘子串7三角固定，分别用于固定悬挂边相导线。

这样在一个实施例中，整个猫头被分成了三个区域，分别是塔窗2所在区，位于塔身1的顶部，塔身1的两侧的每一侧辅助横担3和对应侧边相横担23组成的区域，分列在塔身1的两侧，且在塔窗2所在区的下方，每个区域内设置绝缘子串、悬垂联板8等结构固定中相导线和边相导线，并能很好的限制导线的摇摆角度，以及优化了导线的磨损和绝缘子串的损耗问题，提高了整个猫头塔的耐用性。

在其中一个实施例中，在中相横担上还设置有至少一个地线支架212，用于悬挂地线以保护导线。

本塔型较常规单回路猫头铁塔增加了下层左右两辅助横担3，并为每相导线设置了三个挂点，每相导线均采用悬挂I型绝缘子串和倒V绝缘子串的技术手段，限制导线绝缘子串的摇摆，使塔头电气间隙始终满足设计要求，可以满足原需要加高铁塔或选取更大极限摇摆角塔型的塔位要求。使用本发明设计的猫头塔，可减小铁塔尺寸，降低基础作用力，可降低输电线路工程的投资。

Claims (10)

1.一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，包括：

塔身(1)；

以及设置于所述塔身(1)上的塔窗(2)，所述塔窗(2)包括：

中相横担(21)，设置于所述塔窗(2)的顶端，所述中相横担(21)上有中相I串挂点(211)，用于连接中相I型绝缘子串(4)的一端，所述中相I型绝缘子串(4)的另一端连接有悬垂联板(8)，用于悬挂中相导线，以及

边相横担(23)，对称设置于所述塔窗(2)的两侧，两侧所述边相横担(23)上的所述塔窗(2)的内侧分别设置有中相倒V串挂点(231)，用于连接中相倒V型绝缘子串(5)的一端，所述中相倒V型绝缘子串(5)的另一端与所述中相I型绝缘子串(4)连接的所述悬垂联板(8)连接，两侧所述边相横担(23)上的所述塔窗(2)的外侧还分别设置有两个边相I串挂点(232)，分别用于连接边相I型绝缘子串(6)的一端，所述边相I型绝缘子串(6)的另一端连接有所述悬垂联板(8)，用于悬挂边相导线；

以及设置于所述塔窗(2)下部的所述塔身(1)两侧分别设置有辅助横担(3)，两侧所述辅助横担(3)上均设置有两个边相倒V串挂点(31)，分别用于连接边相倒V型绝缘子串(7)，所述边相倒V型绝缘子串(7)与所述边相I型绝缘子串(6)连接的所述悬垂联板(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，所述中相I串挂点(211)和两所述中相倒V串挂点(231)呈三角形布置于所述塔窗(2)上，且所述中相I型绝缘子串(4)和所述中相倒V型绝缘子串(5)共同连接的所述悬垂联板(8)位于由所述中相I串挂点(211)和两所述中相倒V串挂点(231)组成的三角形中。

3.根据权利要求1所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，所述塔窗(2)两侧上的任一侧所述边相横担(23)上的所述边相I串挂点(232)和对应侧的所述辅助横担(3)上的两所述边相倒V串挂点(31)呈三角形布置，且任一侧所述边相I型绝缘子串(6)和所述边相倒V型绝缘子串(7)共同连接的所述悬垂联板(8)位于由对应侧所述边相横担(23)上的所述边相I串挂点(232)和所述辅助横担(3)上的两所述边相倒V串挂点(31)组成的三角形中。

4.根据权利要求1所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，所述悬垂联板(8)上设置有I型连接点(81)和两个倒V型连接点(82)，所述I型连接点(81)用于连接所述中相I型绝缘子串(4)或所述边相I型绝缘子串(6)，所述倒V型连接点(82)用于连接所述中相倒V型绝缘子串(5)或所述边相倒V型绝缘子串(7)。

5.根据权利要求4所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，耐张联板上的所述I型连接点(81)和两个所述倒V型连接点(82)呈三角形设置，且所述I型连接点(81)位于两所述倒V型连接点(82)的上部。

6.根据权利要求1所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，耐张联板还设置有若干导线固定部(83)，可用于直接悬挂导线，或在所述导线固定部(83)处连接设置外部金具，用于固定并悬挂导线。

7.根据权利要求1所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，所述中相倒V型绝缘子串(5)和所述边相倒V型绝缘子串(7)均包括绝缘子(51)、第一调节板(52)和第二调节板(53)，所述绝缘子(51)一端连接所述悬垂联板(8)，另一端连接所述第一调节板(52)的一端，所述第一调节板(52)的另一端连接所述第二调节板(53)的一端，所述第二调节板(53)的另一端通过连接金具与所述中相倒V串挂点(231)或所述边相倒V串挂点(31)连接。

8.根据权利要求7所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，所述第一调节板(52)为直板状，所述第一调节板(52)上设置有多个第一调节孔(521)，所述第二调节板(53)为扇状或弧线状，所述第二调节板(53)上设置有连接孔(532)和多个第二调节孔(531)，所述连接孔(532)与所述第一调节孔(521)连接，所述第二调节孔(531)与连接金具连接，进而与所述悬垂联板(8)连接。

9.根据权利要求8所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，通过调整所述连接孔(532)连接到各所述第一调节孔(521)或调整连接金具连接到各所述第二调节孔(531)可以实现所述中相倒V型绝缘子串(5)和所述边相倒V型绝缘子串(7)伸长或缩短。

10.根据权利要求1所述的一种适用于摇摆角超限塔位的输电线路猫头塔，其特征在于，所述中相横担(21)上设置有地线支架(212)，所述地线支架(212)用于悬挂地线。

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