一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾的製作方法
2023-05-25 16:38:06 1
一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，包括線夾本體、鋼錨以及引流板和引流線夾，線夾本體是管狀件，其分別與鋼錨、引流板固定連接，引流板同時與引流線夾活動連接，引流板、引流線夾一端分別設置第二平板、第一平板，且第二平板與第一平板之間的接觸面積為20000-23000平方毫米。本實用新型根據500kV以上高壓輸電線路的特點，通過對耐張線夾受力危險部位的整體結構以及引流板與引流線夾之間接觸面積的綜合設計，既可保證耐張線夾的機械破壞強度，又可有效地避免引流線夾與引流板因接觸不好或者接觸面積太小而導致高溫，甚至將引流板和引流線夾燒紅的安全風險，提高500kV以上高壓輸電線路運行的安全性、可靠性。
【專利說明】—種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及輸電線路用的一種耐張線夾，尤其是涉及一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾。
【背景技術】
[0002]由於500kV以上高壓輸電線路所途經地區的氣候變化往往比較大，甚至也可能途經重覆冰地區，故其運行風險較大。在現有的高壓輸電線路工程中，國外未見大規模使用1000平方毫米以上的大截面輸電導線的相關報導，國內雖有高壓輸電線路工程選用了1250平方毫米的大截面輸電導線，且該輸電導線的外層均是鋁線，但目前該工程還處於金具(包括耐張線夾)研製階段。
[0003]為了保證高壓輸電線路的輸電能力不變，通常需要採用降低導線分裂數、增加導線截面積等方式來降低高壓輸電線路的運行風險。但500kV以上高壓輸電線路選用JLHAl/G1A-1250/100鋼芯鋁合金導線，這在國內外均屬於首次應用，具有很好的前瞻性和推廣價值。該導線直徑為47.85毫米，導線截面積達1250平方毫米，計算拉斷力達509130N。由於其自身重量很重，再加上其途經地區氣候條件往往比較惡劣，故對配套的耐張線夾金具的要求很高。而現有的耐張線夾金具用於500kV以上高壓輸電線路中，主要缺陷在於:一是其強度標準低，不能滿足500kV以上高壓輸電線路中所使用的1250平方毫米大截面輸電導線對耐張線夾的機械破壞載荷要求；二是導電性能不好，由於輸送電壓等級在500kV以上，很容易導致引流線夾與引流板的高溫，甚至將引流板和引流線夾燒紅，從而威脅到輸電線路運行的安全性與可靠性。因此，現有的耐張線夾金具不能對輸電導線起到有效的支撐、錨固、保護等作用，無法滿足500kV以上高壓輸電線路對耐張線夾的工程要求。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是:針對現有技術存在的問題，提供一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，在用於500kV以上高壓輸電線路中時，不僅機械破壞強度高於輸電導線的計算拉斷力標準，而且能有效地避免引流板和引流線夾發生高溫燒紅，保證輸電線路運行安全、可靠。
[0005]本實用新型要解決的技術問題採用以下技術方案來實現:一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，包括線夾本體、鋼錨以及引流板和引流線夾，所述線夾本體是管狀件，其分別與鋼錨、引流板固定連接，所述引流板同時與引流線夾活動連接，所述引流板、引流線夾一端分別設置第二平板、第一平板，且第二平板與第一平板之間的接觸面積為20000-23000平方毫米。
[0006]優選地，所述第二平板、第一平板均為方形平板，第一平板與引流線夾一體化連接，第二平板與弓I流板一體化連接。
[0007]優選地，所述第一平板、第二平板上分別設置第一通孔、第二通孔，所述引流板與引流線夾通過螺栓、螺母組成活動連接。
[0008]優選地，所述引流板與引流線夾通過6對螺栓、螺母組成活動連接。
[0009]優選地，所述鋼錨包括掛環、鋼錨壓接部和導線芯線安裝管，在掛環上開設眼孔，在掛環與鋼錨壓接部之間設置凸肩，所述鋼錨壓接部與線夾本體固定連接，所述導線芯線安裝管位於線夾本體內腔中。
[0010]優選地，所述鋼錨上的鋼錨壓接部設置有粗牙螺紋。
[0011]優選地，所述鋼錨上的掛環呈圓餅狀，其厚度至少為38mm。
[0012]優選地，所述鋼錨上的鋼錨壓接部外徑至少為47mm。
[0013]優選地，所述鋼錨上的凸肩前端倒角為4*45°。
[0014]優選地，所述線夾本體的內徑為Φ51πιπι，外徑為Φ86πιπι，且線夾本體與引流板是焊接固定。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:根據500kV以上高壓輸電線路中輸電導線的自身特點，通過對耐張線夾的整體結構設計增強其機械破壞強度，對其中的引流板採用單板加強結構，增加其與引流線夾連接裝配後的接觸面積，不僅可以保證引流線夾和引流板之間具有良好的電氣接觸性能，而且可以有效地避免引流線夾與引流板因接觸不好或者接觸面積太小而導致高溫，甚至將引流板和引流線夾燒紅的不良現象，為500kV以上高壓輸電線路運行的安全性、可靠性提供了有力保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾的整體構造圖。
[0017]圖2為圖1中鋼錨的主視圖。
[0018]圖3為圖1中鋼錨的俯視圖。
[0019]圖4為圖1中線夾本體與引流板組裝件的主視圖。
[0020]圖5為圖4中A向視圖。
[0021]圖6為圖1中引流線夾的主視圖。
[0022]圖7為圖1中引流線夾的左視圖。
[0023]圖中部品標記名稱:1-線夾本體，2-鋼錨，3-引流線夾，4-螺栓，5-螺母，6_墊圈，7-彈簧墊圈，8-引流板，21-掛環，22-眼孔，23-鋼錨壓接部，24-凸肩，25-導線芯線安裝管，31-第一平板，32-第一通孔，81-第二平板,82-第二通孔。
【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0025]對於500kV以上高壓輸電線路而言，為保證其對電能的輸送能力和運行安全、可靠，必須選用大截面高強度的輸電導線。本實施例所採用的輸電導線選用幾HAl/G1A-1250/100鋼芯鋁合金導線，其直徑為47.85毫米，導線截面積達1250平方毫米，計算拉斷力達5O9I3ON11
[0026]如圖1、圖2所示的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，包括線夾本體1、鋼錨2以及引流板8和引流線夾3，其中的線夾本體I是內徑為Φ51πιπι、外徑為Φ86mm的熱擠壓鋁合金管，其強度不小於13010^，延伸率不小於20%。所述鋼錨2牌號為Q235A級，屈服強度為235MPa，抗拉強度為375-500 MPa,在進行機械強度校核時，為安全考慮，通常取最低值375MPa，鋼錨2採用整體鍛造工藝加工，並採用熱鍍鋅防腐。如圖2、圖3所示，所述鋼錨2包括掛環21、鋼錨壓接部23和導線芯線安裝管25，在掛環21上開設眼孔22，在掛環21與鋼錨壓接部23之間設置凸肩24，所述鋼錨壓接部23與線夾本體I直接壓接固定，壓接長度為130mm，所述導線芯線安裝管25位於線夾本體I內腔中。當耐張線夾與輸電導線裝配時，線夾本體I用於與鋼芯鋁合金導線中的鋁合金絞線部分連接，鋼錨2通過其端部的導線芯線安裝管25與鋼芯鋁合金導線中的鋼芯部分連接，線夾本體1、鋼錨2都是通過在一定壓力下產生塑性變形，從而分別與輸電導線中的鋁合金絞線和鋼芯結合成為整體；同時，線夾本體I 一端通過壓力連接在鋼錨2的根部，使得整個耐張線夾與輸電導線成為整體式結構，有利於提高耐張線夾的抗破壞能力。所述引流板8選用鋁純度不低於99.5%的熱擠壓型材製成V字形結構，其夾角為170°，如圖4所示，所述線夾本體I與引流板8焊接固定。
[0027]對於鋼錨2端部的導線芯線安裝管25，其內徑考慮到鍍鋅鋼絲的外徑誤差，按照GB/T3482-2002鋼芯鋁絞線用鍍鋅鋼絲直徑允許偏差的規定，鋼芯成型鋁合金絞線中的鋼芯單絲直徑允許偏差±0.05mm,因此，整個19根單絲組成的鋼芯的直徑偏差為±0.25mm,再綜合考慮剝鋁股後鋼芯外徑變化及方便穿管、壓縮比等因素，將導線芯線安裝管25內徑設計取值為14.2mm。鋼錨2壓接部分壓實後，中間部分可認為等同於鋼芯面積，導線芯線安裝管25外徑的設計要求為壓接後的導線芯線安裝管伸長I % (屈服)時的強度等於鋼芯成型鋁合金絞線的鋼芯伸長1%時的拉力，即:F鋼錨=F鋼芯。具體計算公式如下:
[0028]σ I= aMSx
[0029]上述公式中:
[0030]σ i——鋼錨材料的屈服強度，Q235A為235N/mm2，
[0031]D2—導線芯線安裝管外徑(mm)，
[0032]K1—導線芯線安裝管壓成六角型後的內包面積，相當於外接圓的百分數，K1 ^ 0.83，
[0033]S1-鋼芯面積(101.65mm2)，
[0034]σ M——鋼芯單絲伸長I %時的強度(1140MPa)。
[0035]將參數代入上述公式，計算後取值:D2 = 30.2mm,即導線芯線安裝管25外徑大於30.2mm，則鋼錨強度滿足要求，因此，D2設計取值為32mm。
[0036]下面進行的是鋼錨壓接部分的導線芯線安裝管壓縮比檢查
[0037]壓縮比(K)是壓力的重要標誌，壓縮比小，意味著壓力達不到要求，甚至沒有壓力；但是，壓縮比過大又會導致壓接後的飛邊過大，造成材料浪費，甚至影響壓實。其計算公式為:
[0038]K= -.L..f—.g- X 100%
[0039]上述公式中:
[0040]S1-鋼管(導線芯線安裝管)壓前截面積，
[0041]S2-鋼管(導線芯線安裝管)壓後截面積，
[0042]S1=-D,2 Φ ; =645.88
4 二 4
[0043]S2=^-D22 Xk1 -S1- 565.88
[0044]K= X100%=12.4%
[0045]對於鋼錨2與輸電導線中的鋼芯線的壓接長度的設計，由於鋼芯鋁合金絞線中鋼芯的拉力是由鋼錨壓接部分的導線芯線安裝管來握緊的，要保證其有足夠的握著強度，則需要保持一定的壓接長度。該壓接長度的計算一般採用一個經驗係數，即對於19股鋼芯線，壓接長度約等於鋼絞線外徑的12倍，本實施例設計取值為160mm，如圖2所示。
[0046]對於鋼錨壓接部23部分的外徑D3的設計，鋼錨壓接部23部分的外徑應與鋼芯鋁合金絞線的外徑基本相同，且不得大於線夾本體I的內徑，同時，由於鋼錨壓接部23部分需要承受整個輸電導線的拉力，因此，其抗拉強度必須大於或者等於鋼芯鋁合金導線的計算拉斷力T，此處T = 509130N。即:
[0047]σ, X^D32 >Τ
[0048]σ I——鋼錨材料抗拉強度，取最低值375MPa，
[0049]D3——鋼錨壓接部外徑(mm)，
[0050]T——鋼芯鋁合金絞線(JLHA1/G1A-1250/100)的計算拉斷力509130N。
[0051]據此，當鋼錨2上的鋼錨壓接部23外徑D3取最小值為47mm時，代入上述公式，可以計算得:
[0052]σ, X 營 A2 = 650.6ΚΝ > 509.13ΚΝ,
[0053]故滿足抗拉強度條件。另外，在鋼錨2上的鋼錨壓接部23還設置有粗牙螺紋，通過粗牙螺紋可以增加鋼錨2與線夾本體I壓接後的咬合力，進一步提高鋼錨2裝配後的抗拉強度。所述鋼錨2上的凸肩24前端倒角為4*45°，其中的表示相乘，這樣既可以起到將鋼錨2定位到線夾本體I上的作用，並且保證在壓實後鋼錨2和線夾本體I的鋁合金管斷面接觸緊密，防止雨水進入線夾本體I。
[0054]如圖4、圖5所示，對於線夾本體I內徑的設計。線夾本體I內徑考慮到鋼芯鋁合金絞線的鋁合金層鋁合金單絲的直徑誤差，按照GB/T17048架空絞線用硬鋁線的直徑偏差的規定，鋁單絲的偏差不大於單絲直徑的±1%。因此，對於鋼芯鋁合金絞線，整體偏差為:
4.35X8X1%+0.25 = 0.6mm。因此，線夾本體 I 內徑不得小於:47.85+0.6 = 48.45mm。同時,考慮鋼芯鋁合金絞線外層鋁合金絞線共有4層，適當放大線夾本體I內徑，線夾本體I內徑按照約為鋼芯鋁合金絞線外徑的1.07倍左右取值，故設計取值為51_，如圖4所示。則前面設計的鋼錨2的鋼錨壓接部23的外徑D3滿足不大於線夾本體I內徑的條件。
[0055]對於線夾本體I外徑的設計。線夾本體I外徑的設計要求是:線夾本體I壓接後的拉斷力>鋼芯鋁合金絞線的拉斷力。即:
[0056] cr2 π^ X 0.83-5 二σν X S招
[0057]其中:
[0058]σ 2—招合金管強度130 N/mm2 (鋁合金管強度要求大於130N/mm2)
[0059]Dl——鋁合金管外徑(mm)
[0060]S——鋼芯鋁合金絞線總面積(1350.04mm2)
[0061]σ N——招合金絞線強度，在此取值為315 N/mm2
[0062]Slg-招合金絞線截面積(1248.39mm2)
[0063]代入相應參數可計算得Dl = 81.93mm,即線夾本體I外徑大於81.93mm時，其強度滿足要求，再綜合考慮壓縮比及設計裕度，此處Dl設計取值為86mm，如圖4所示。
[0064]對於線夾本體I的壓縮比檢查如下:
[0065]K=X100%
[0066]其中:
[0067]S1-招管壓前截面積
[0068]S2-招管壓後截面積
[0069]S1=-D12 --0^=3765.98Lj 4 4
[0070]Si=^D12 xk} - S = 3471.27
[0071]X100%=7.8%
*^1
[0072]根據類似耐張線夾的壓縮比驗算，取值約為8%，與本次設計取值接近。
[0073]對於線夾本體I的壓接長度設計。按照經驗公式，該壓接長度約為鋼芯鋁合金絞線外徑的9倍，即為:7X47.85+100(拔稍長度)=464.95，取整為LI = 465mm，如圖1、圖4所示。
[0074]為了保證耐張線夾的整體機械強度，必須對鋼錨2尾部的掛環21進行強度校核。如圖2、圖3所示，所述掛環21呈圓餅狀，其外徑為R55，厚度t至少為38mm。位於掛環21上的眼孔22的強度應該不小於鋼芯鋁合金絞線的計算拉斷力，即:
[0075]
P2.05
破壞-仏
[0076]上述公式中:
[0077]F-眼孔側截面面積，F = ht,
[0078]h-眼孔壁厚(mm)，
[0079]t——眼孔處板件的厚度(mm)，
[0080]K——孔的彎曲度，K = h/R,
[0081]R——孔壁的平均半徑，
[0082]σ b——鋼錨材料的抗拉強度，此處σ b = 375MPa (取最低值)。
[0083]如圖2所示，位於掛環21上的眼孔22的直徑為Φ45，t = 38mm，則h = 55-45/2=32.5mm, R = (45+h)/2 = 38.75mm, F = ht = 1235mm2, K = 0.8387。將上述參數代入公式，可以計算得到=Psw= 668902N > 509130N，因此，其強度設計合理，能夠滿足使用要求。
[0084]由於耐張線夾是與輸電導線連接，而輸電導線中鋼芯的導電能力和鋁合金絞線相比可以忽略，因此，可以認為鋼芯鋁合金絞線中電流主要傳輸為鋁合金絞線，同樣耐張線夾的電流傳輸導線也可以近似認為是線夾本體1，在線夾本體I的鋁管與鋁合金絞線的壓接部分之後的耐張線夾部分的電流傳輸能力則全部取決於鋁管，這就需要保證線夾本體I的最小橫截面積不能小於鋼芯鋁合金絞線的鋁合金絞線部分的截面積。線夾本體I的最小橫截面積位於其與鋼錨2上的鋼錨壓接部23相互壓接段，其橫截面積為:
[0085]Si=7^D11K1-LD'1 = 3086.36 mm2
44
[0086]顯然，計算出來的S3大於鋼芯鋁合金絞線的鋁合金絞線部分截面積(1248.39平方毫米)，故其導電性能滿足條件。
[0087]在500kV以上高壓輸電線路中，由於電壓等級很高，耐張線夾中的引流線夾3與引流板8因為接觸不好或者接觸面積太小而很容易引起局部高溫，甚至將引流板8和引流線夾3燒紅，這將對500kV以上高壓輸電線路的正常運行造成巨大的安全隱患和安全威脅。為了避免出現上述危險情況，同時考慮到節省成本，所述的引流板8與引流線夾3的接觸面積必須在20000-23000平方毫米之間，具體的接觸面積數值根據高壓輸電線路的電壓等級的高低而不同，該電壓等級比500kV越高，引流板8與引流線夾3的接觸面積也就相應地越大，通常取值為21000平方毫米、21500平方毫米、22000平方毫米、22500平方毫米，這樣既便於耐張線夾的加工，也便於合格性標準檢測。
[0088]上述引流板8與引流線夾3在增加兩者的相互接觸面積的同時，還必須保證引流線夾3和引流板8之間具有良好的電氣接觸，為了兼顧安裝方便和測量準確，如圖4、圖5、圖6、圖7所示，通常，將引流板8、引流線夾3—端分別採用擠壓成型方式設置第二平板81、第一平板31，且所述第二平板81、第一平板31均為方形平板，第一平板31與引流線夾3 —體化連接，第二平板81與引流板8 一體化連接，以保證引流板8、引流線夾3具有較高的機械強度。在第一平板31、第二平板81上分別設置第一通孔32、第二通孔82，所述引流板8與引流線夾3通過螺栓4、螺母5組成活動連接，以方便耐張線夾的整體裝配。為了提高引流線夾3與引流板8之間的連接強度，保證連接部位良好的電氣接觸，引流板8採用6對螺栓4、螺母5與引流線夾3活動連接，為了進一步地防止引流線夾3與引流板8的連接部位出現鬆動，在螺栓4、螺母5的基礎上再增加墊圈6和彈簧墊圈7，如圖1所示。在實施例中，所述第一平板31、第二平板81均為方形平板，其長、寬分別是140mm、155mm，因此，引流線夾3與引流板8之間的接觸面積是:155*140 = 21700平方毫米，而所用鋼芯鋁合金絞線的截面積為1250平方毫米，滿足引流板8的接觸面積大於鋼芯鋁合金絞線的截面積，符合設計需要。另外，引流板8單板厚度增加至38mm，以保證引流板8具有足夠的強度。
[0089]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，應當指出的是，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，包括線夾本體(I)、鋼錨(2)以及引流板(8)和引流線夾(3)，所述線夾本體⑴是管狀件，其分別與鋼錨(2)、引流板⑶固定連接，所述引流板⑶同時與引流線夾⑶活動連接，其特徵在於:所述引流板(8)、引流線夾(3)一端分別設置第二平板(81)、第一平板(31)，且第二平板(81)與第一平板(31)之間的接觸面積為20000-23000平方毫米。
2.根據權利要求1所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述第二平板(81)、第一平板(31)均為方形平板，第一平板(31)與引流線夾(3) —體化連接，第二平板(81)與引流板(8) —體化連接。
3.根據權利要求1或者2所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述第一平板(31)、第二平板(81)上分別設置第一通孔(32)、第二通孔(82)，所述引流板⑶與引流線夾⑶通過螺栓(4)、螺母(5)組成活動連接。
4.根據權利要求3所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述引流板(8)與引流線夾(3)通過6對螺栓(4)、螺母(5)組成活動連接。
5.根據權利要求1所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述鋼錨⑵包括掛環(21)、鋼錨壓接部(23)和導線芯線安裝管(25)，在掛環(21)上開設眼孔(22)，在掛環(21)與鋼錨壓接部(23)之間設置凸肩(24)，所述鋼錨壓接部(23)與線夾本體(I)固定連接，所述導線芯線安裝管(25)位於線夾本體(I)內腔中。
6.根據權利要求5所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述鋼錨(2)上的鋼錨壓接部(23)設置有粗牙螺紋。
7.根據權利要求5所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述鋼錨⑵上的掛環(21)呈圓餅狀，其厚度至少為38mm。
8.根據權利要求5所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述鋼錨(2)上的鋼錨壓接部(23)外徑至少為47mm。
9.根據權利要求5-8任一項所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述鋼錨(2)上的凸肩(24)前端倒角為4*45°。
10.根據權利要求1所述的一種500kV以上高壓輸電線路用耐張線夾，其特徵在於:所述線夾本體(I)的內徑為51mm,外徑為C>86mm,且線夾本體(I)與引流板(8)是焊接固定。
【文檔編號】H02G7/02GK203983913SQ201420411881
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】馬昆麟, 李育兵, 王勁, 王永剛, 甘睿, 龔森廉, 杜楨, 劉彬 申請人:中國電力工程顧問集團西南電力設計院, 成都電力金具總廠