110～220kV复合绝缘子耐张串的联塔设计--中国期刊网

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110～220kV复合绝缘子耐张串的联塔设计

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：郭春晓1 杨忠波2 王茂成3

[导读] 摘要：复合绝缘子耐张串采取“三联三挂”设计理念，在正常工况下仅有联塔金具串受力，实现复合绝缘子耐张串的“双联单挂”,确保正常运行工况下两支复合绝缘子受力均衡；两个联塔辅助串设计为“软连接”，在正常工况下不受力，只有在联塔金具串断联后才受力，实现两个联塔辅助串和双联复合绝缘子的“双联双挂”。

        (1.国网山东省电力公司蓬莱市供电公司山东蓬莱 265600；2.长岛阳光园林绿化有限公司山东长岛 265800；3.国网山东省电力公司烟台供电公司山东烟台 264000)
        摘要：复合绝缘子耐张串采取“三联三挂”设计理念，在正常工况下仅有联塔金具串受力，实现复合绝缘子耐张串的“双联单挂”,确保正常运行工况下两支复合绝缘子受力均衡；两个联塔辅助串设计为“软连接”，在正常工况下不受力，只有在联塔金具串断联后才受力，实现两个联塔辅助串和双联复合绝缘子的“双联双挂”。
        关键词：110～220kV；复合绝缘子耐张串；联塔金具串
        1.前言
        目前，转角塔跨越铁路和高速路，电网公司要求110～220kV复合绝缘子耐张串像超/特高压线路导线耐张串那样双联双挂，即接地端侧去掉联板的两联独立的绝缘子串，分别挂到导线横担挂线板上，确保输电线路安全运行；然而，当线路转角为任意角度，现有联塔金具串的连接技术无法满足双联双挂的两支复合绝缘子受力均衡，以至于其中的一支复合绝缘子可能超出原设计条件，给电网埋下安全隐患：复合绝缘子长期超载运行，将会发生复合绝缘子断裂和导线掉线，最终导致线路停电。创新110～220kV复合绝缘子耐张串的联塔方案设计，已成为当务之急。
        2.复合绝缘子耐张串的联塔方案设计
        本实施例的复合绝缘子耐张串，包括导线挂线板1、联塔金具串2、联塔辅助串3、多孔联板4、第三U型挂环5、复合绝缘子6、WS型碗头挂板7、联板8、第一上U型挂环9、第一延长环10、第一下U型挂环11、第二上U型挂环12、第二延长环13、第二下U型挂环14、外侧联塔辅助串15、挂线板安装孔16、多孔联板安装孔17。

        图1：复合绝缘子耐张串图2：联塔金具串2   图3：联塔辅助串3
        安装连接关系：包括一端安装于导线挂线板1上、另一端安装于多孔联板4上的联塔金具串2，联塔金具串2的左右两侧分别设有内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15，内侧联塔辅助串3及外侧联塔辅助串15的两端分别安装于导线挂线板1、多孔联板4的两侧，外侧联塔辅助串15的长度大于内侧联塔辅助串3的长度，内侧联塔辅助串3的长度小于联塔金具串2的长度，多孔联板4的两侧均通过第三U型挂环5连接有复合绝缘子6、WS型碗头挂板7、联板8；联塔金具串2包括依次相连接的第一上U型挂环9、第一延长环10、第一下U型挂环11，其中，第一上U型挂环9安装于导线挂线板1上，第一下U型挂环11安装于多孔联板4上；内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15结构相同，均包括依次相连接的第二上U型挂环12、多个第二延长环13、多个第二下U型挂环14，其中，第二上U型挂环12安装于导线挂线板1上，第二下U型挂环14安装于多孔联板4上；联塔金具串2的长度为300～400mm，内侧联塔辅助串3的长度为100～400mm，外侧联塔辅助串15的长度为300～600mm（都是300mm ，相当于线路转角为0°，最理想）内侧联塔辅助串3、联塔金具串2、外侧联塔辅助串15之间的间距为200～250mm；导线挂线板1上开设有用于安装第一上U型挂环9、第二上U型挂环12的挂线板安装孔16；多孔联板4上开设有用于安装第一下U型挂环11、第二下U型挂环14的多孔联板安装孔17。
        本发明采取“三联三挂”方案，三联三挂即：接地端侧联板上设有三个联塔金具串，即联塔金具串2、内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15分别挂到导线横担挂线板上，联塔金具串在正常工况下受力，即“双联单挂”，双联双挂即：导线耐张串由两联绝缘子组成，设有两个联塔金具串，挂到导线横担挂线板上；内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15在导线挂线板1与多孔联板4之间为“软连接”，在正常工况下不受力，只有在联塔金具串2断联故障后才受力，实现“双联双挂”。
        本发明的复合绝缘子耐张串防坠落的联塔装置具有如下积极效果：
        对复合绝缘子耐张串采取“三联三挂”设计理念，在正常工况下仅有联塔金具串受力，实现复合绝缘子耐张串的“双联单挂”,确保正常运行工况下两支复合绝缘子受力均衡；两个联塔辅助串设计为“软连接”，在正常工况下不受力，只有在联塔金具串断联后才受力，实现两个联塔辅助串和双联复合绝缘子的“双联双挂”。通过以上措施，解决了双联双挂的复合绝缘子在任意线路转角工况下可能超出原设计条件的缺陷。
        本发明的一种复合绝缘子耐张串防坠落的联塔装置，能使两支复合绝缘子在正常运行工况下受力均衡，不超原设计条件，在联塔金具串故障下，耐张串不发生掉串，达到全寿命周期设计理念，抵御各种恶劣工况；联塔金具串和联塔辅助串间距大，避免飓风或覆冰舞动工况下相互碰撞磨损螺栓销子，确保电网更加安全可靠运行。
        3.与国外技术对比分析
        国外对比文件1（GB2233302A）中的耐张串联杆（塔）型式（导线横担31与所谓“导线挂线板10或11”之间）为1付联塔金具的单挂点结构，一旦联塔金具断裂或连接螺栓、螺母脱落，联板10（或11）与导线横担31脱离，将造成耐张串发生掉串事故，未从根本上解决掉串问题，因而，在“三跨”（跨高速路、跨铁路和跨重要输电通道）段内不具有实用性，因而存在局限性；本申请书中的耐张串联杆（塔）型式（导线横担的导线挂线板1与多孔联板4之间）为三挂点结构，联塔金具串在正常工况下受力，即“绝缘子双联单挂点”；内、外侧联塔辅助串在导线挂线板与多孔联板之间为“软连接”，在正常工况下不受力，只有在联塔金具串断联故障后才受力，实现“双联双挂”，确保不发生掉串；因此，本申请书中的结构形式与对比文件1（GB2233302A）所述的“构件14正常情况受力，当构件14受到破坏，构件12和13受力”在结构、功能上有本质上的区别。

        图4：国外对比文件1的耐张串图5：国外对比文件1的联塔金具串
        如果对比文件1（GB2233302A）中的耐张串的联板10（或11）与导线横担31固定连接，当出现线路转角时，联板10（或11）受力不科学，应该通过联板10（或11）的中间预留孔与导线横担31铰接，以便联板10（或11）随线路转角方向而改变，从而具有实用性。本申请书中的导线挂线板1（也称节点连接板）与导线横担牢固连接在一起；因此，一审意见中的联板10（或11）不能称之为本申请书中的“导线挂线板1”。导线挂线板应与杆塔导线横担固定在一起。
        对比文件1（GB2233302A）中的构件12、13应该等长，确保联板10、11在正常运行情况下平行布置；联板10、11分上下两层，即联板10a、10b、11a、11b，结构比较复杂，成本比本申请书提高1倍。如果构件12、13不等长，并且构件12比构件13长，靠近绝缘子一端的联板11将会触碰甚至撞碎绝缘子，尤其线路转角较大情况下；显然，对比文件1（GB2233302A）的结构型式失去了实用性。本申请书中的联塔金具串2和内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15无论等长还是不等长，多孔联板4都不会触碰绝缘子，结构合理，具有实用性。
        对比文件1（GB2233302A）中的构件12、13和14均由单一构件组成，连接方案单一；联板10、联板11和构件12、13和14形成两端均为动绞，两端的X、Y坐标均是动态的，这种结构对设计要求不高。本申请书中的联塔金具串2和内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15均由多个金具衔接而成，可以组成多种不同型式的连接方案；导线横担的导线挂线板1、多孔联板4与联塔金具串2、内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15形成的结构，一端（接地端）为定绞，即3个挂线孔的X、Y坐标是不变的，另一端为动绞，X、Y坐标是动态的，这就造成了内、外侧联塔辅助串在设计创新方面更加复杂，更具挑战性，是以往公开文献中所没有的。
        如果对比文件1（GB2233302A）中，由构件12、13、14和联板10、11组成的结构型式改为三挂点（如同本申请书），构件12、13与构件14的长度差值（或裕度）很小，限于构件18、19之间的间隙，无法适合于线路转角较大情况，因而存在局限性；本申请书中，由导线挂线板1、联塔金具串2、内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15和多孔联板4组成的结构型式既适合于线路转角为0度情况，通过调节内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15的长度和金具之间衔接伸缩改变内侧联塔辅助串3、外侧联塔辅助串15长度，也适合于各种线路转角情况，这是对比文件1（GB2233302A）所做不到的，因而具有创造性，这是以往公开文献所没有的。
        复合绝缘子是绝缘子中的一种，具有瓷、玻璃绝缘子不具备的绝缘爬距大、免清扫的优点，但复合绝缘子中的玻璃纤维芯棒不抗扭，由于内侧联塔辅助串3和外侧联塔辅助串15的长度根本不可能适合于任意线路转角，因此在“三跨”（跨高速路、跨铁路和跨重要输电通道）段内的转角塔上，无法采取电网公司要求的瓷、玻璃绝缘子串“双联双挂点”的结构型式，只能另辟蹊径，本申请书提出的“双联三挂点”是以往公开文献中所没有的，因此，具有新颖性。
        4.结论
        复合绝缘子耐张串采取“三联三挂”方案，既满足正常工况下“双联单挂”,确保两支复合绝缘子受力均衡；又满足了联塔金具串断联后，两个联塔辅助串实施“双联双挂”，实现了双保险，确保不发生不掉串事故。