一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其應(yīng)用可以有效降低330kV高海拔地區(qū)輸電線路的電暈可聽噪聲和電暈損耗，且防振錘具有良好的防振性能。防振錘包括錘頭，鋼絞線和線夾，錘頭為圓筒體結(jié)構(gòu)，錘頭一端內(nèi)部開有直徑為Φ3的減重孔，錘頭另一端內(nèi)部開有長度為L2的安裝孔，錘頭在所述減重孔外側(cè)的圓環(huán)處開有沿徑向貫通所述圓環(huán)的外徑為Φ4的排水孔。本發(fā)明鐘罩式防振錘，經(jīng)仿真計算，表面最大場強(qiáng)降低到了22kV/cm，比常規(guī)鐘罩式防振錘表面最大場強(qiáng)降低了19%；防振錘在模擬4000米海拔高度條件下，起暈電壓為390kV，遠(yuǎn)高于330kV的額定運(yùn)行電壓，有效的抑制了電暈的發(fā)生，且防振錘具有良好的防振效果。
【專利說明】一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輸電線路金具領(lǐng)域，具體涉及一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘。
【背景技術(shù)】
[0002]我國西部地區(qū)地處高原，針對西部地區(qū)地理特點及其能源發(fā)展規(guī)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(yīng)，會影響輸電線路的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，高海拔地區(qū)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(dǎo)體產(chǎn)生不均勻的電場，當(dāng)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(qiáng)度超過空氣分子的擊穿強(qiáng)度時就會發(fā)生放電，形成電暈。電暈要消耗能量，電暈放電產(chǎn)生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信會產(chǎn)生干擾；還會使導(dǎo)體表面發(fā)生腐蝕，從而降低導(dǎo)體的使用壽命。目前，電磁環(huán)境問題已成為高海拔地區(qū)輸電線路設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)行中必須考慮的重要因素。
[0004]電暈噪聲是由導(dǎo)體局部放電或電暈而產(chǎn)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(guān)，電壓等級高，電氣接線復(fù)雜，則帶電導(dǎo)體表面的局部場強(qiáng)越高，局部放電或電暈越易發(fā)生；海拔高度越高地區(qū)的金具，其表面越容易出現(xiàn)電暈放電。
[0005]帶電金具的設(shè)計和適用條件與其表面工作場強(qiáng)有關(guān)，當(dāng)表面工作場強(qiáng)高于起暈場強(qiáng)，將會在金具表面產(chǎn)生電暈放電。金具工作場強(qiáng)的大小與金具結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，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(qiáng)越高，該處越容易出現(xiàn)電暈放電，從而產(chǎn)生電暈噪聲和電能損耗，不利于節(jié)能環(huán)保。
[0006]防振錘有多種型式，如鐘罩式、音叉式、預(yù)絞絲式等。各種防振錘在輸電線路上都可以使用，但是其防振性能略有不同，因為不同的防振錘有不同的諧振頻率。根據(jù)對大量330kV輸電線路電磁環(huán)境現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn)，常規(guī)的防振錘在海拔高度為100(T4000m范圍內(nèi)電暈放電現(xiàn)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力口，其放電強(qiáng)度和電暈噪聲隨之增大。
[0007]綜上所述，研發(fā)一款高海拔地區(qū)防暈性能良好的防振錘，對高海拔地區(qū)輸電線路的建設(shè)將起到推進(jìn)作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明目的在于提供一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，錘頭為設(shè)有中空內(nèi)腔的類似圓柱型，本發(fā)明錘頭兩側(cè)端部球體曲率半徑設(shè)計合理，其應(yīng)用可以有效降低330kV高海拔地區(qū)輸電線路的電暈可聽噪聲和電暈損耗，且防振錘具有良好的防振性能。
[0009]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0010]一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，所述防振錘包括錘頭，鋼絞線和線夾；其改進(jìn)之處在于:
[0011]所述錘頭為圓筒體結(jié)構(gòu)，筒體長度U，外徑為，所述錘頭沿其中心軸線方向依次開有錐形凹孔、長度為L2的所述鋼絞線的安裝孔和直徑為φ3的減重孔；
[0012]所述錘頭在所述減重孔外側(cè)的圓環(huán)處開有沿徑向貫通所述圓環(huán)的外徑為Φ4的排水孔；
[0013]所述錘頭設(shè)有減重孔的端部弧面半徑為R2，所述錘頭設(shè)有安裝孔的端部弧面半徑為札，所述減重孔位于錘頭內(nèi)部的內(nèi)側(cè)弧面半徑為R3，所述R2〈Ri，所述。
[0014]本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述減重孔和安裝孔與所述錘頭同中心軸線；所述排水孔的中心軸線垂直于所述錘頭的中心軸線。
[0015]本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述減重孔的一端與錘頭端面平齊，所述減重孔另一端位于所述錘頭內(nèi)部，其端面與所述安裝孔的一端接觸；所述錐形凹孔的一端與所述錘頭端面平齊，所述錐形凹孔的另一端與所述安裝孔的端面平齊。
[0016]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述錐形凹孔的錐度大于。
[0017]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述錘頭的制備材料為灰鑄鐵。
[0018]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述鋼絞線以鉚接方式固定在所述錘頭上。
[0019]本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述線夾包括線夾本體和線夾蓋板。
[0020]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述線夾壓固于所述鋼絞線的軸線中心處。
[0021]本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為:所述錘頭和鋼絞線以所述線夾為中心，左右呈對稱結(jié)構(gòu)。
[0022]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:
[0023]1)防暈性能
[0024]常規(guī)鐘罩式防振錘在330kV額定電壓下，經(jīng)仿真計算，表面最大場強(qiáng)達(dá)到了 27kV/cm，遠(yuǎn)超過高海拔地區(qū)金具表面工作場強(qiáng)限值，必然會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，不能直接在高海拔地區(qū)使用；
[0025]本發(fā)明鐘罩式防振錘經(jīng)過了錘頭外部結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，增大了薄弱點的曲率半徑，優(yōu)化了錘頭的長度和外徑，大大提高了防振錘的防暈性能。本結(jié)構(gòu)的鐘罩式防振錘經(jīng)仿真計算，表面最大場強(qiáng)降低到了 22kV/cm。電暈試驗的結(jié)果表面，在模擬4000米海拔高度條件下，本結(jié)構(gòu)防振錘的起暈電壓為390kV，遠(yuǎn)高于330kV的額定運(yùn)行電壓，有效的抑制了電暈的發(fā)生，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目的。
[0026]2)防振性能
[0027]本發(fā)明的鐘罩式防振錘與常規(guī)鐘罩式防振錘相比，錘頭內(nèi)部設(shè)有減重孔、安裝孔和排水孔，減少錘頭重量到接近常規(guī)防振錘重量，并調(diào)整了錘頭的質(zhì)心位置。從功率特性試驗結(jié)果來看，本發(fā)明和常規(guī)結(jié)構(gòu)都有兩個諧振頻率，頻率差別不大，都在導(dǎo)線微風(fēng)振動的頻率范圍內(nèi)，并且峰谷比均滿足要求(小于5)，具有良好的防振效果。
[0028]3)本發(fā)明鐘罩式防振錘在防暈性能上得到了很大改善，適用于海拔4000米及以下地區(qū)，同時其防振性能也得到了保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0030]圖1是防振錘整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是錘頭沿中心線剖面示意圖；[0032]圖3是線夾結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是常規(guī)鐘罩式防振錘結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5是常規(guī)鐘罩式防振錘功率特性曲線圖；
[0035]圖6是本發(fā)明防振錘功率特性曲線圖；
[0036]附圖標(biāo)記:
[0037]1-錘頭，2-鋼絞線，3-線夾，4-減重孔，5-排水孔，6_安裝孔，7_線夾本體，8_線
夾蓋板。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0039]本發(fā)明是一種架空輸電線路的減振裝置，屬于司托克布里奇(Stockbridge)防振錘，為鐘罩式結(jié)構(gòu)，由一根鋼絞線2兩端軸向水平固定的一對空心圓筒形錘頭1構(gòu)成，并以鋼絞線2的中心為支點通過線夾3懸掛于導(dǎo)線上。防振錘安裝在導(dǎo)線上以后，兩個錘頭1隨著導(dǎo)線的振動而振動，這就使得鋼絞線股間相對滑移而產(chǎn)生摩擦阻尼力。防振錘就是利用鋼絞線2的股間摩擦產(chǎn)生的阻尼來消耗導(dǎo)線系統(tǒng)振動能量的。防振錘的振動功率特性主要與錘頭質(zhì)量、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)動慣量和鋼絞線長度有關(guān)；防暈性能主要與錘頭端部大弧面曲率半徑和開口處小弧面曲率半徑有關(guān)。
[0040]本發(fā)明運(yùn)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(jié)合防振錘的防振性能提出結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，發(fā)明了一種降噪節(jié)能鐘罩式防振錘。由于其良好的防振性能和防暈性能，該發(fā)明在高海拔地區(qū)330kV輸電線路的應(yīng)用中，將對改善線路的電磁環(huán)境起到顯著的成效，從而進(jìn)一步推進(jìn)實現(xiàn)“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”輸電線路的建設(shè)目標(biāo)。
[0041]本發(fā)明針對鐘罩式結(jié)構(gòu)的防振錘，通過合理設(shè)計防振錘錘頭結(jié)構(gòu)，將錘頭內(nèi)腔設(shè)計為特定型式的中空類似圓柱型，從而獲得理想的防振性能；優(yōu)化設(shè)計錘頭端部外表面的曲率半徑，合理確定錘頭端部大弧面半徑和開口處小弧面半徑，從而有效地防止錘頭兩端在4000m以下高海拔地區(qū)330kV輸電線路中產(chǎn)生電暈損耗和電暈噪聲，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
[0042]該防振錘由三部分組成:錘頭1、鋼絞線2和中間固定線夾3，見附圖1。
[0043]錘頭1為圓筒體結(jié)構(gòu)，筒體長度100mm < Q < 350mm,外徑為40mm < Φ l ^ 105mm,錘頭1 一端的內(nèi)腔設(shè)有直徑為小3的圓柱形減重孔4,這里取20mm≤Φ3<80πιπι,且Φ3〈Φ1Ι5錘頭1另一端的內(nèi)腔開有鋼絞線2的安裝孔6，安裝孔直徑Φ2與鋼絞線直徑相匹配，一般比鋼絞線直徑略大即可，這里取15mm≤Φ2<30πιπι，且Φ2〈 Φ 3〈 Φ丨安裝孔6的長度為L2，
L/2〈Li ο
[0044]錘頭1開有安裝孔6的一端，設(shè)有錐形凹孔，錘形凹孔的傾斜角α大于20°，即錐形凹孔的錐度大于
[0045]錘頭1設(shè)置安裝孔6的端部弧面半徑為Rp這里取10mm ^ R1 ^ 60mm ;錘頭1設(shè)置減重孔4的端部弧面半徑為R2,這里取3mm≤R2≤25mm ;且RZRp減重孔4的內(nèi)側(cè)弧面半徑為R3，這里取3mm≤R3≤20mm ;且W
[0046]減重孔4外側(cè)的圓環(huán)面上，設(shè)有沿徑向貫通所述圓環(huán)面的排水孔5，排水孔5的直徑為Φ 4，這里取3_ ^ Φ4 ^ 20_。錘頭1和鋼絞線2的壓接長度20_ ( L285mm。
[0047]減重孔4、安裝孔6和錘頭具有相同的中心軸線，排水孔5的中心軸線垂直減重孔4的中心軸線。
[0048]上述參數(shù)的具體尺寸根據(jù)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。整個錘頭材料為灰鑄鐵，表面結(jié)構(gòu)平滑過渡，無鑄造缺陷，表面做防腐處理。見附圖2。
[0049]鋼絞線2通常以鉚接方式固定在錘頭上，其抗拉強(qiáng)度不得低于lOOOMPa。
[0050]線夾3包括線夾本體7和線夾蓋板8，線夾本體7和線夾蓋板8采用鑄造鋁合金制造，表面結(jié)構(gòu)平滑連接，無鑄造缺陷，與鋼絞線壓固時無裂紋，線夾示意圖見附圖3所示。
[0051]圖4為常規(guī)鐘罩式防振錘結(jié)構(gòu)示意圖，常規(guī)鐘罩式防振錘的功率特性曲線如圖5所示。功率特性試驗一組采用3個平行試樣，圖中的3條曲線對應(yīng)3個平行試樣。功率特性曲線上通常有兩個諧振頻率，各防振錘之間在一頻、二頻及其所消耗功率上差別較明顯，具有較大的離散性，即常規(guī)鐘罩式防振錘的諧振頻率分布不夠穩(wěn)定。
[0052]圖6是本發(fā)明結(jié)構(gòu)防振錘功率特性曲線圖。同樣的，功率特性試驗一組采用3個平行試樣，圖中的3條曲線對應(yīng)3個平行試樣。本結(jié)構(gòu)的防振錘與常規(guī)鐘罩式防振錘相比，防振錘總質(zhì)量稍微大一些，但差別在10%以內(nèi)。功率特性曲線上也是兩個諧振頻率，各防振錘之間在一頻、二頻及其所消耗功率上差別很小，吻合度較高，說明本結(jié)構(gòu)的鐘罩式防振錘的諧振頻率分布比較穩(wěn)定。同時，本結(jié)構(gòu)的 鐘罩式防振錘峰谷比均小于5，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，總體而言，保持了良好的防振效果。
[0053]此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，所述防振錘包括錘頭(1)，鋼絞線(2)和線夾(3);其特征在于:所述錘頭(1)為圓筒體結(jié)構(gòu)，筒體長度U，外徑為Φ i，所述錘頭(1)沿其中心軸線方向依次開有錐形凹孔、長度為L2的所述鋼絞線(2)的安裝孔(6)和直徑為Φ3的減重孔(4)；所述錘頭(1)在所述減重孔(4)外側(cè)的圓環(huán)處開有沿徑向貫通所述圓環(huán)的外徑為Φ4的排水孔(5)；所述錘頭(1)設(shè)有減重孔(4)的端部弧面半徑為R2，所述錘頭(1)設(shè)有安裝孔(6)的端部弧面半徑為&，所述減重孔(4)位于錘頭(1)內(nèi)部的內(nèi)側(cè)弧面半徑為民，所述R2〈Ri，所述R3^Ri ο
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述減重孔(4)和安裝孔(6)與所述錘頭(1)同中心軸線；所述排水孔(5)的中心軸線垂直于所述錘頭(1)的中心軸線。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述減重孔(4)的一端與錘頭(1)端面平齊，所述減重孔(4)另一端位于所述錘頭(1)內(nèi)部，其端面與所述安裝孔(6)的一端接觸；所述錐形凹孔的一端與所述錘頭(1)端面平齊，所述錐形凹孔的另一端與所述安裝孔(6)的端面平齊。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述錐形凹孔的錐度大于
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述錘頭(1)的制備材料為灰鑄鐵。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述鋼絞線(2)以鉚接方式固定在所述錘頭(1)上。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述線夾(3)包括線夾本體(7)和線夾蓋板(8)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述線夾(3)壓固于所述鋼絞線(2)的軸線中心處。
9.如權(quán)利要求1所述的一種用于高海拔地區(qū)鐘罩式防振錘，其特征在于所述錘頭(1)和鋼絞線(2)以所述線夾(3)為中心，左右呈對稱結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02G7/14GK103633607SQ201210300802
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】莫娟, 劉勝春, 黃廷政, 孫娜, 黃彭, 尹泉 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司