柔性电隔离装置的制作方法

本公开总体涉及柔性电隔离装置，其中的一个示例用于更换通电的电力线或用于在通电的电力线上方的光学地线或静线(static wire)的架线更换。

背景技术：

存在许多示例，在此提供了其中的一些，其中申请人认为提供有伸缩性载荷的、电绝缘的、柔性隔离构件是有益的，该构件是耐天气的并且有利地还可以提供以回转或沿着柔性构件的长度的其它相对运动的形式的旋转，以便减轻扭转载荷和/或剪切载荷。已经提到的一个示例是用于更换，或申请人分别称为的对电力线导体或静线的导体更换或重架线。其它示例可以包括例如当用于将架线工从直升机悬挂时以进行电力线维护工作的对在直升机下方的吊索线中的柔性隔离构件的使用。

如将公知的，架空电力线使用一个或多个相的导体来在电网内输送电力。架空电力线可以用于从发电厂到高需求的中心的大量输电，并且用于在高需求的中心内的配电。导体通常由支撑结构在地面上方支撑。随着时间的推移，在此称为通电导体的通电传输线可能暴露于恶劣的天气条件，或变得过载。劣化或过载的导体必须在之前称为导体更换的该一般流程中更换。静线可以穿过导体上方以将通电导体屏蔽于雷击。偶尔，可以是传统静线或另外可称为架空地线、屏蔽导线、地线等或可以是在此统称为静线的光学地线(OPGW)的静线必须在称为导线更换的过程中更换。在导体更换或导线更换过程期间，通常有利的是使用牵引导线而不是牵引绳索，该牵引绳索可熔化、断裂或另外地当暴露于高电压环境时如果潮湿或脏则失效。当牵引导体或静线时发生高电压环境，因为每一个可经受由于邻近于例如承载69kV或更大的一个或多个高电压通电导体的显著感应电压。因此，有用的是使用牵引导线而不是牵引绳索。牵引导线的使用使在牵引导线和导体或要被更换的静线之间的柔性电隔离连杆的使用成为必需。

技术实现要素：

本发明因此包括或包含(因为在此可互换使用这些术语)柔性的、绝缘的、隔离连杆，构件或装置(同样在此可互换使用这些术语)，以在一个示例中将旧的、要更换的、现有的导体或静线与牵引导线或导线绳索分离和电隔离，以便消除在旧的导体或静线和导线绳索之间的循环电流。

在一个方面中，本公开可概述为电隔离器，其包括：

a.柔性非导电膜，例如具有第一和第二相对端的管；

b.非弹性柔性介电构件，其具有第一和第二相对端，该介电构件轴颈式设置在膜中，并且从膜的第一端延伸到所述膜的所述第二端；

c.第一和第二耦接构件，其分别锚定到介电构件的第一端和第二端，膜的第一端和第二端以密封接合的方式与第一和第二耦接构件配合，以使得第一和第二耦接构件流体密封膜的第一端和第二端，也就是说，在膜的第一端和第二端周围提供流体密闭或防漏密封，并将介电构件流体密封在膜内，也就是说，提供将介电构件密封在膜内的的流体密闭或防漏密封；

d.膜填充有介电流体，以便排出在膜和介电构件中的任何空气；

e.第一和第二耦接构件适于耦接到电隔离器的相对端处的物体。

在一个示例中，第一和第二耦接构件包括锚定元件，并且其中一个锚定元件插入到介电构件的第一端和第二端中的每一端中，以便在其中锚定耦接构件。

锚定元件可包括至少一个粗锌件。每一个耦接构件可包括与粗锌件配合的至少一个凹粗锌耦接件。

锚定元件可包括当耦接构件安装到介电构件的端部时插入到介电构件的相应端并且沿着该相应端的长度对齐的细长轴构件。

至少一个粗锌件可包括第一和第二粗锌件，该第一和第二粗锌件端对端结合，或安装在粗锌件之间延伸的轴构件上，或另外地当安装到介电构件的端部中时位置彼此接近或邻近。

在粗锌件安装到轴构件上的实施例中，轴构件具有相对的第一端和第二端，并且第一粗锌件安装在第一端上。凹粗锌耦接件配合到第一粗锌件上。轴构件插入到介电构件的相应端中，以使得轴构件的第二端首先插入到介电构件的端部中，并且使得一旦插入到介电构件中，轴构件的第一端与介电构件的相应端的终端面相邻，以使得介电构件的相应端夹持在第一粗锌件和凹粗锌耦接件之间，从而在其间夹紧介电构件的相应端。第二粗锌件可安装或形成在轴构件的第二端上。

凹粗锌耦接件可包括从其延伸的凹配合套环。套环大小设定为紧密地适配在膜周围。当第一粗锌件配合在凹粗锌耦接件中时套环可相对于第二粗锌件定位，以使得凹配合套环围绕第二粗锌件，其中介电构件夹持在第二粗锌件和凹配合套环之间，并且密封件形成在膜和凹配合套环之间。

介电构件可以有利地是例如由选自包含如下的组的绳制成的介电合成绳索：芳族聚酰胺、聚酯、聚乙烯、尼龙^TM(举出不旨在进行限制的示例)或其混合物，在此统称为合成绳索。

凹粗锌耦接件具有空腔。第一粗锌件配合在空腔内。空腔可填充有流体到固体凝成化合物，以便将第一粗锌件固定在空腔内。凝成化合物可以是两部分式树脂。

膜可以是至少部分半透明的，以使得在其中的流体的状况可以从管的外部检查。膜可以是加强管。流体可以是例如具有基本上为0.5厘斯的粘度的油。

压力均衡管可嵌套在膜或管内，并且基本上从膜或管的第一端延伸到第二端，以便提供流体在膜或管的第一端和第二端之间的流体连通。介电构件可具有芯。压力均衡管可沿着芯走向。介电构件可有利地基本上填充膜或管。

电绝缘体可以是将电力线导体或静线与牵引线电隔离的隔离连杆。提供了一种方法，其将隔离器耦接在导体或静线和牵引线之间。该方法和设备还适用于例如直升机吊索线等的其它应用中。

附图说明

参考附图，下面详细描述该设备的各种示例。附图可能不按比例绘制，并且描绘示例的一些特征或元件可以为了清晰起见特意修饰，或部分去除。附图内类似的参考数字指代类似或相同的元件。提供的附图仅作为示例，并且因此，附图应当被认为对本发明及其各个方面、实施例和选项是说明性的。附图不应被认为对本发明的范围的限制或约束。

图1是柔性的、电绝缘的隔离连杆的示例的一端的侧视图。

图1A是图1的一部分的放大的、局部剖开的视图。

图2是图1的隔离连杆的一部分的部分分解图。

图3是示出在牵引期间穿过滑车的隔离连杆的侧视图。

图4是如在图1A的耦接件中的粗锌插座中使用所示的组装粗锌锁。

图5在透视图中是根据本发明的另一个方面的隔离连杆的替代实施例。

图6是图5的一部分的放大视图。

图7是图6的放大的局部剖视图，示出回转件，去除球窝接头和一部分粗锌耦接件。

图8是图7的主和次粗锌件的视图。

具体实施方式

隔离连杆100是柔性的、耐天气并且优选是防天气的电绝缘体，其具有如下特性：其不仅不通过其长度传导电流，而且还将承载有伸缩性的载荷，并且还优选允许回转、旋转或沿着连杆、连杆的至少一个部分相对于另一部分的其他相对运动，以减轻在连杆的端部上或端部处的扭矩载荷，连杆的端部上或端部处的所述扭矩载荷归因于由于例如牵引线或牵引绳索而施加到连杆的任何扭矩。例如，隔离连杆100可以是具有介电特性的一段有伸缩性且经介电测试的绝缘的绳索，所述绳索优选被保护或屏蔽以免受天气或可能危害其介电特性的其它不利元素的影响。保护或屏蔽优选将保护整段绝缘绳索。虽然在更换导体或重架线期间，在好天气中可利用牵引绳索而不是牵引导线，但是申请人的观点是，在由于湿气、污染等导致的绳索的介电特性的意外的劣化的情况下，在这些情况下使用隔离连杆也是精明的。申请人已经发现，通电导体中的高电压电平(已经发现所述高电压电平在非通电导体或静线中感应电压和电流)，当结合由于在牵引绳索中或牵引绳索上的湿气和/或污垢等导致的对牵引绳索的介电特性的不利影响时，可导致牵引绳索熔化并断裂或要不然发生故障。当对牵引导线架线通过电力线系统时，隔离连杆100在牵引导线和相关的工人以及架线设备和要更换的导体或静线20之间电隔离。

申请人提出的隔离连杆100的一个示例使用包封在柔性的介电膜中的一段介电绳索。所述膜填充有介电油或其它惰性介电流体，例如介电液体或凝胶，以便浸泡、完全浸湿或围绕或浸透介电绳索，并排除在介电绳索的纤维之间的间隙中以及在绳索和柔性的介电膜之间的任何空隙中的空气。在一个实施例中，隔离连杆的每个端部(如本领域技术人员所公知的，连杆的长度取决于所要求的电绝缘)被密封，以将油或其它电介质保持在膜中和在绳索中。端部安装在到接头(诸如球窝接头和/或回转接头等)的终接装置中，以便减轻施加到连杆的扭转力，并允许在密封的膜/绳索组合的端部和例如牵引导线的端部或导体或静线的端部或吊索绳的端部之间的相对运动，这视情况而定。隔离连杆的描述在申请人的于2014年3月21日提交的题为“Flexible Isolation Device for Wire Stringing”的美国临时专利申请No.61/968543中以及申请人的题为“Stringing Procedure to Replace Existing Static Line with OPGW”的美国专利申请No.14/633749中提供，所述临时申请和申请在此通过引用整体并入，并且本申请部分地要求所述临时申请和申请的优先权。

本领域的技术人员将理解，隔离连杆100提供在(要更换的)旧导体或静线和牵引导线之间的电绝缘连接，所述电绝缘连接将电回路断开，例如可循环通过大地并且沿着旧导体静线和牵引导线的接地循环电流。隔离连杆100的典型长度对于低电压导体更换(例如小于25kV)可以是1-2英尺，或对于高电压导体更换(例如大于345kV)为8-20英尺的量级，对于悬吊在直升机下方的架线工为50-250英尺。

在牵引到占据的导线位置中的更换导线的实例中，通过将它定位在滑车(dolly)或滑移动式滑环(traveler)中，将其连接到新导线并牵引例如利用v形槽或牵引器滑轮组的现有导线，在占据导线位置中的现有导线用作牵引线。所有牵引和张紧设备和输电线材料位于牵引的每一端处的等电位区(EPZ)上。延伸的接地放置在导线牵引器端处的牵引线上，并且另一个延伸的接地放置在张紧端(放线(payout))处的新导线上。紧密接近的架线以相同的方式执行，例外的是，正更换的电路、避雷或OPGW(在此统称静线)被断电，但是与通电电路共同定位。

虽然正安装的导线没有(例如在供电的正常过程中由公用事业公司)直接通电，但是通电相的紧密接近产生了将感应电压和电流赋予到牵引线上和到新导线上的通电环境。使用延伸的接地以便保护设备和需要紧密接近导线的工人。然而，与感应电压和电流结合的多个接地电位点产生了具有未知和不可预知的电力的接地循环电流。单点接地将极大减少这种效应，但将使得整个牵引操作的一端，或简单地说牵引未受到保护。

如上所述，在牵引线和新导线之间安装的介电测试的绳索的使用可用于隔离接地，然而由于绳索的电位因为空气中的颗粒、高湿度或使得绳索导电的降水而变得受到污染，从而消除所需的在牵引线和新导线之间的隔离，所以绳索本身带来安全危害。

隔离绝缘体连杆或隔离连杆100在一个方面的特征可以为包括柔性细长强伸缩的绝缘体，例如具有安装在任一端处的终接耦接件的膜包封的介电柔性构件。耦接件分别提供例如在隔离连杆的一端处的牵引线和在隔离连杆的另一端处的新导线之间的相对扭力减轻和相对弯矩减轻。在一个实施例中，在细长隔离绝缘体连杆的任一端处的耦接件每一个包括允许在耦接件的两个部分(例如两半)之间的相对双向运动的第一接头。可提供第二接头，以允许围绕耦接件的纵向轴线的相对旋转或回转。

第一接头可以是万向接头或球窝接头，或包封在耦接件内强伸缩的柔性阀杆(stem)。第二接头可以例如是回转件。可以提供单个接头以取代第一和第二接头二者的功能。

如上所述，本申请人提出的隔离连杆100中的柔性构件的一个示例使用包封在柔性膜、软管或管(在此统称柔性膜)中的一段介电绳索，其中柔性膜填充有介电油，以便浸透介电绳索并且排除在绳索的纤维之间的间隙中以及在绳索和膜壁之间的任何空隙中的空气。在一个实施例中，如将由本领域的技术人员知晓的，隔离连杆(其长度取决于在牵引导线和输电线或静线之间所需的绝缘)的每一端被密封以将油保持在膜和绳索中，并且安装在到如上所述的一个接头或多个接头的终接装置中，以便抵抗施加到隔离连杆的伸缩力并允许在柔性构件的端部和牵引导线的端部或静线的端部之间的相对运动，这视具体情况而定。

因此，如现在可以理解的，在提供牵引的两端上的电保护时对循环电流的消除可以通过使用这种隔离连杆将牵引线或牵引导线与新导线电隔离来实现。这允许在牵引的两端上的延伸的接地的安装，而不产生循环电流。

柔性构件是柔性的或可弯曲的，或另外地在抵抗由于伸缩载荷的拉长时是非弹性地可变形的(在此统称为柔性)，以适应例如移动式滑环或滑车(如在此可互换使用的那些术语)的完全半径，并且在一个基本示例中由具有在每一端上的附接接头或耦接件的柔性高伸缩强度的介电材料构成。安装在柔性构件的任一端处的隔离连杆的附接接头或耦接件以这种方式构造，以便在不旨在进行限制的优选实施例中控制由电缆赋予的旋转和当连接或附接点穿过滑车时导致的双向剪切力二者。当正确维护时，隔离连杆有利地不受湿气、污垢和空气中的颗粒(包括灰尘)的影响，从而减轻了装置的电位，并且特别地柔性构件在使用期间变得导电。例如以复合物编织的绳索形式的增强型复合物聚合物或芳族聚酰胺或它们的组合或其它合成绳索纤维是可在柔性构件中使用的柔性材料的示例。包封柔性构件的柔性膜可以例如是明澈的或透明的，以便于检查在管中空气的存在或绳索的状态，或者可以是部分明澈(例如，如果该膜是具有沿着其长度的检查窗口条的管)或半透明的。该管还可以例如被增强，如例如在传统的绝缘液压软管中发现的那样。

因此，如借助于在图1-4中的示例可见的，隔离连杆100包括在一段柔性构件(例如,柔性介电绝缘体114)的任一端处的附接耦接件112。耦接件本身并不——至少不必——由介电材料构成，并且可以例如由不锈钢制成。细长介电柔性绝缘体114具有足够的长度，以对介电柔性绝缘体114将被暴露的额定系统电压提供电隔离，而无需连接接头或耦接件112是介电的。在隔离连杆100被用于导线更换程序中的不旨在进行限制的实例中，耦接件112在第一耦接件112处将柔性绝缘体114附接到牵引导线104，并且在第二耦接件112处耦接到新导线106，其中第一和第二耦接件112在隔离连杆100的相对端处。

耦接件112中的一个可在图1A中放大地可见。耦接件112中的一个在图2中的部分分解图中可见。尽管不旨在进行限制，但是在这些实施例中，导致在柔性绝缘体114和附接到其上的任何线或附接到其上的任何导线(例如牵引导线104或新导体或静线106)之间绕纵向轴线C在方向B上的相对旋转的扭力由在双向接头116内的回转接头减轻。可利用的回转耦接件对本领域的技术人员是已知的，但可以例如包括借助于回转安装件116c可旋转地安装到杆116b的端部上的钩眼116a。回转耦接件还可例如是例如由美国华盛顿州的太平洋Morpac工业^TM出售的LH104^TM回转件类型的回转耦接件，如一般在图5-8中表示的。如本将由领域中技术人员知晓的，这样的回转耦接件可利用内部轴承，优选被密封或多少被密封以抑制例如湿气、砂砾、冷/热等的严酷的环境要素或因素的侵入或影响。虽然没有示出，但应该理解的是，回转件的使用将有利地还包括对这样的轴承的使用，以使得在方向B上的回转旋转并不单单由处于在其插座内的球118a在方向B上的旋转来决定。

双向接头116在这个意义上是双向的——其允许在绕轴线C在方向B上的旋转以及同样还允许在方向D上的旋转二者，后者例如由接头116中的球窝接头118提供，以便在耦接件112穿过(如例如在方向Z上)并且越过如在图3中可见的滑车时，适应由剪切和弯曲导致的相对双向运动。在所示示例中，球118a螺合地安装到杆116b上。球118a被安装用于在插座壳体122内形成的球插座120内旋转。特别地，球118a紧靠插座120中的肩部120a。如将对本领域的技术人员来说已知的，双向接头116可以具有各种设计。例如且不旨在进行限制，双向接头116可以是万向接头的形式，或者例如所示的球窝接头和回旋件的组合，或可包括具有足够伸缩强度被包封的窄的、柔性阀杆(未示出)，并且其中耦接件将耦接件112的一个部分耦接到耦接件112的另一个部分。

如上所述，在一个实施例中柔性构件114包括包封在管中并且在其每一端处安装到相应的耦接件112的合成绳索。因此，如在图1A和2中所示，绳索124紧贴地笼罩在柔性管126中。管126比绳索124的端部的长度短，以便将端部124a从管的端部暴露。粗锌插座128沿着轴线C是中空的，并且提供了在螺纹式凸端部128b和相对设置的凹端128C之间的截头圆锥形楔形空腔128a。凸端128b与插座壳体122的螺纹式凹端122a螺合地接合。凹端128c与管126的端部126a接合。在并不旨在进行限制的该实施例中，在方向E上(即沿着轴线C)在柔性构件114上的伸缩载荷由作用于粗锌插座128上的绳索124提起，并且被管126没有到明显程度地提起。管126可以安装到粗锌插座128中，并且具体来说以由密封件130适配密封的紧贴摩擦被安装到凹端128C中。密封件130可以是例如O型环或如本领域中技术人员已知的这样的其它密封件，以创建和保持管126的端部126a和凹端128c的内部环形表面之间的流体密封。

绳索124的端部124a相对于轴线C径向向外张开，这是作为沿着绳索124的芯插入最佳地示于图4和图8中的锥形的第一或主粗锌插头132的结果并且以便适应沿着绳索124的芯插入最佳地示于图4和图8中的锥形的第一或主粗锌插头132。主粗锌插头132被提供以辅助将绳索124的端部124a锚定进入粗锌插座128。粗锌插头在本文中也称作粗锌件。在不旨在进行限制的所示实施例中，可以具有相对于在主粗锌插头上的锥度的小的相反锥度的第二或次粗锌插头134也被提供以也辅助将绳索124的端部124a锚定进入粗锌插座128中，并且在绳索在欠伸缩载荷时辅助保持密封件130的安置。粗锌插头134可刚性地安装到粗锌插头132，或另外地接近或邻近于粗锌插头132安装。安装例如可以借助于在图4中可见的棒136，但是可以理解的是，这样的杆的使用不是必需的。棒136的端部可以是螺纹式的，且粗锌插头132、134中空，以便容纳轴颈式通过各段粗锌插头棒136，以及由螺母138锚定到棒上的粗锌插头。定位螺母138a可用于将粗锌插头134保持在沿着棒136的期望位置中。

主粗锌插头132具有锥形或圆锥形楔形表面132a，其大小设定为当伸缩力在方向E上施加到的绳索124时均匀地在空腔128a的表面与主粗锌插头132的表面132a之间夹持绳索124的端部124a，即基本上均匀地将压力载荷分布到绳索124的端部124a。插头132的锥度相对于轴线C是倾斜的，例如相对于轴线C成与在粗锌插座128中的截头圆锥空腔128b的表面相同的角，但是这并不进行限制。次粗锌插头134有利地沿棒136定位，以使得一旦粗锌锁140(在该实施例中为粗锌件132、134和棒136)被推入并沿着绳索124的端部124a的质心芯，并且粗锌锁140和绳索124的端部滑入粗锌插座128中，则不仅绳索124的端部124a在主粗锌件132上方张开，而且覆盖次粗锌件134的绳索的部也分径向向外压缩。因此，正如主粗锌件紧靠截头圆锥形空腔128a压缩绳索124的端部，次粗锌件也压缩紧靠凹端128c(在此也称为粗锌插座或耦接件的凹配合套环)的内表面，夹持在次粗锌件134和粗锌插座128的凹端128c的内表面之间的绳索124和管126的部分。在粗锌插座的凹配合套环、端部128c中的绳索和管的该径向向外压缩在绳索124在方向E上欠伸缩并且在因此绳索可以为减小的直径时可辅助保持密封件130的流体密封。这种径向向外压缩也可以增加次粗锌件在绳索124中的摩擦接合，以辅助将绳索保持在粗锌插座128中。在替代实施例中，次粗锌件134可以用液压软管替代，所述液压软管螺纹式适配，或以其它方式结合到粗锌插座128的端部128c中。

粗锌锁140还可以包括颈部142和环形锁定凸缘144。颈部142具有相对于主粗锌件132的最宽端部的径向直径并且相对于锁定凸缘144的直径的减小的径向直径。颈部142的长度是这样的：使得例如介电软管夹具(其中的一个示例是塑料带)的第一介电夹具146(在图2中以虚线示出)可用于将绳索124的端部124a的相应环形部分124a'收紧或压缩到在主粗锌件132和锁定凸缘144之间形成在颈部142周围的环形通道中。这将绳索的端部锁定到粗锌锁140上。第二介电夹具148(也以虚线示出)可用于通过将绳索部分124a”向下夹紧到颈部142的锁定凸缘144的相对侧上的棒136的端部上，而进一步将绳索端部124a的第二绳索部分124a”锁定到粗锌锁上。

在利用棒136的实施例中，因为棒136可以是金属的，如可如同主和/或次粗锌件132、134以及实际上所有的粗锌锁140，所以应提供导电连接，例如在棒136和与表面128a相邻的粗锌插座128的内表面之间在图4中可见的蜘蛛形或星形垫圈150。蜘蛛形或星形垫圈150可以通过垫圈或垫片136a与锁定凸缘144分离。一个或多个固定螺钉122b可以有利地设置，例如在壳体122和粗锌插座128的凸端128b之间作用，以抵抗壳体122从粗锌插座128的无意旋松。

介电流体，例如诸如油的介电流体(例如，约0.5厘斯的粘度)，或诸如流体硅酮的粘稠惰性流体或凝胶，或将为本领域的技术人员已知的其它介电流体，被浸透到绳索124中并且填充到在绳索124和管126之间的间隙中，以便不留下任何气泡或气穴。介电流体填充管并且在沿着绳索的整个长度绳索的纤维和在延伸在耦接件之间并进入耦接件的管之间浸透。为阻止介电流体从空腔128a内逸出并且经过夹具146、148(夹具146、148本身将用作抑制介电流体沿着绳索纤维的运动从而泄漏到壳体122的空腔内的密封件)，可提供进一步的密封件(未示出)。这种进一步的密封件的一个示例，且不旨在进行限制，是用环氧树脂在树脂处于其流体状态时填充在粗锌插座中的空腔，并且在完全填充粗锌插座空腔中的任何空隙并且例如通过树脂经由孔132b侵入粗锌件而锚定粗锌件132时让环氧树脂硬化。

在一个实施例中，在图2中虚线中可见的中空柔性脊柱构件152(其可以是窄直径的柔性管)沿绳索124的芯的长度插入。脊柱构件152的功能是当介电流体在一端处变得受压时，如例如当连杆100越过滑车102时，将介电流体从柔性构件114的一端再循环到柔性构件114的另一端。

虽然以上公开描述了本发明的某些示例，但是对所述示例的各种修改对于本领域的技术人员也将是显而易见的。权利要求书的范围不应该由上面提供的示例限制；相反，权利要求的范围应给予与作为整体的本公开一致的最广泛的解释。