可调节耗能的防风偏装置、绝缘子、输电塔及方法

1.本发明属于输电塔技术领域，尤其涉及一种可调节耗能的防风偏装置、绝缘子、输电塔及方法。


背景技术：

2.近年来，随着电网技术的快速发展和电网建设规模快速扩张，输电走廊变得越来越紧张。在对输电线路进行建设的过程里需要经历越来越复杂的地形和恶劣的天气条件。同时，因为自然环境条件对输电线路的影响，输电线路的发生风偏事故的概率大大增加，严重影响到了输电线路的安全性和稳定性。输电线路的风偏闪络过程主要包括以下形式：导线对铁塔部件放电，导线放电到周围物体。
3.发明人发现，现有的可调节耗能的防风偏装置及绝缘子，大部分是通过在绝缘子的两端设置弹簧等阻尼件实现防风偏的，其使用不灵活、阻尼效果差，且不能进行灵活调节。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述问题，提出了一种可调节耗能的防风偏装置、绝缘子、输电塔及方法，本发明中将阻尼腔体整体设置为半球状，连接外部装置的竖杆可在半球状的中间位置得到调节，竖杆可以连接外部装置的任何部位，使用灵活性较高，通过弹性件与活塞板的双重阻尼，保证了阻尼效果；同时，通过在管道上缠绕有线圈，以实现通过线圈内的电流大小来控制管道中的磁流变液的粘度和流动状态，实现灵活调节目的。
5.为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种可调节耗能的防风偏装置，采用如下技术方案：
6.可调节耗能的防风偏装置，包括：
7.半球腔体，所述半球腔体内装有环状活塞板，所述环状活塞板将所述半球腔体分为滑道和阻尼腔体；所述阻尼腔体用于盛放磁流变液；
8.分布在所述阻尼腔体周向的多个隔板，将所述阻尼腔体分为多个子阻尼腔体；每个子阻尼腔体至少与其他一个子阻尼腔体通过管道连通，所述管道上缠绕有线圈；
9.位于所述阻尼腔体内的弹性件，一端固定在所述环状活塞板上，另一端与半球腔体端部固定；
10.位于所述滑道中的多个系杆，一端固定在所述环状活塞板上，另一端固定有用于连接外部装置的竖杆。
11.箱体，所述箱体内一侧固定有环状支座，所述半球腔体固定在所述环状支座上。
12.进一步的，所述箱体位于所述环状支座的一侧上固定有球形连接支座，所述竖杆上设置有球形连接部；所述球形连接部转动连接在所述球形连接支座内。
13.进一步的，所述滑道内设置有环状挡板。
14.进一步的，子阻尼腔体为偶数个，每相对设置的两个子阻尼腔体之间通过管道连
通。
15.进一步的，所述系杆为弧形杆；所述管道为弧形管道。
16.进一步的，所述隔板为柔性隔板。
17.为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种可调节耗能的防风偏绝缘子，采用如下技术方案：
18.可调节耗能的防风偏绝缘子，包括防风偏装置和绝缘子本体，所述防风偏装置包括：
19.半球腔体，所述半球腔体内装有环状活塞板，所述环状活塞板将所述半球腔体分为滑道和阻尼腔体；所述阻尼腔体用于盛放磁流变液；
20.分布在所述阻尼腔体周向的多个隔板，将所述阻尼腔体分为多个子阻尼腔体；每个子阻尼腔体至少与其他一个子阻尼腔体通过管道连通，所述管道上缠绕有线圈；
21.位于所述阻尼腔体内的弹性件，一端固定在所述环状活塞板上，另一端与半球腔体端部固定；
22.位于所述滑道中的多个系杆，一端固定在所述环状活塞板上，另一端固定有用于连接所述绝缘子本体的竖杆。
23.为了实现上述目的，第三方面，本发明还提供了一种可调节耗能的防风偏输电塔，采用如下技术方案：
24.可调节耗能的防风偏输电塔，至少包括横担、防风偏装置和绝缘子本体，所述防风偏装置包括：
25.半球腔体，所述半球腔体内装有环状活塞板，所述环状活塞板将所述半球腔体分为滑道和阻尼腔体；所述阻尼腔体用于盛放磁流变液；
26.分布在所述阻尼腔体周向的多个隔板，将所述阻尼腔体分为多个子阻尼腔体；每个子阻尼腔体至少与其他一个子阻尼腔体通过管道连通，所述管道上缠绕有线圈；
27.位于所述阻尼腔体内的弹性件，一端固定在所述环状活塞板上，另一端与半球腔体端部固定；
28.位于所述滑道中的多个系杆，一端固定在所述环状活塞板上，另一端固定有用于连接所述绝缘子本体的竖杆；
29.固定在所述横担上的箱体，所述箱体内一侧固定有环状支座，所述半球腔体固定在所述环状支座上。
30.为了实现上述目的，第四方面，本发明还提供了一种可调节耗能的防风偏方法，采用如下技术方案：
31.可调节耗能的防风偏方法，采用了如第一方面所述的可调节耗能的防风偏装置，包括：
32.外部装置带动竖杆摆动，与竖杆相连的系杆随着竖杆的移动推动环状活塞板，环状活塞板移动挤压阻尼腔体内部的磁流变液；每个子阻尼腔体与其连通的阻尼腔体内部的磁流变液通过管道循环流动；根据外部装置的摆动幅度控制线圈中的电流大小，使得管道中磁流变液的流动性和粘度发生变化；同时，阻尼腔内设的弹簧给环状活塞板提供阻尼力。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
34.本发明中将阻尼腔体整体设置为半球状，连接外部装置的竖杆可在半球状的中间
位置得到调节，竖杆可以连接外部装置的任何部位，使用灵活性较高，通过弹性件与活塞板的双重阻尼，保证了阻尼效果；同时，通过在管道上缠绕有线圈，以实现通过线圈内的电流大小来控制管道中的磁流变液的粘度和流动状态，实现灵活调节目的。
附图说明
35.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
36.图1为本发明实施例1的竖向剖面图；
37.图2为本发明实施例1的俯视图；
38.图3为本发明实施例1的横向剖面图；
39.图4为本发明实施例1的中球形连接的三维详图；
40.图5为本发明实施例3的输电塔防风偏装置的安装位置图；
41.其中，1、箱体；2、环状支座；3、环状活塞板；4、滑道；5、阻尼腔体；6、系杆；7、竖杆；8、球形连接部；9、绝缘子本体；10、球形连接支座；11、环状挡板；12、磁流变液；13、隔板；14、管道；15、弹性件；16、线圈；17、横担；18、导线；19、钢板。
具体实施方式：
42.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
43.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
44.实施例1：
45.通过对输电线路走廊进行有效地清理，可以解决导线向周围物体的放电；导线向杆塔构件放电比较的常见，有必要采取针对性地防范措施；因为在多风区域中的风的持续时间通常很长，所以在线路发生风偏故障的重新闭合操作期间的放电间隙仍然小于安全的距离；外，当执行重合闸时，系统激活过电压并再次在间隙放电；所以，如果在线路上发生由风引起的事故，则重合闸的成功率低，这会对线路的可靠性产生较大的影响；现阶段的防风偏的技术措施主要有加装防风拉线、使用氟硅橡胶导线护套、采用防风偏绝缘子、使用防风偏绝缘拉索等技术来对风偏进行限制；本发明提出的可调节耗能的防风偏装置，旨在减小输电线路绝缘子在风荷载作用下各个方向发生的风偏，以达到对输电线路进行保护的目的。
46.如图1所示，本实施例提供了一种可调节耗能的防风偏装置，包括：
47.半球腔体，所述半球腔体内装有环状活塞板3，所述环状活塞板3将所述半球腔体分为滑道4和阻尼腔体5；所述阻尼腔体5内可以灌装磁流变液12；所述滑道4为开放滑道，可以理解的为下方一侧开放，所述滑道4道表面光滑，方便所述环状活塞板3在其上较好地滑动；
48.分布在所述阻尼腔体周向的多个隔板13，将所述阻尼腔体5分为多个子阻尼腔体；每个子阻尼腔体至少与其他一个子阻尼腔体通过管道14连通，所述管道14上缠绕有线圈16，所述线圈可以为通电线圈，线圈与电源连接属于常规设置，在此不再详述；
49.位于所述阻尼腔体5内的弹性件15，一端固定在所述环状活塞板3上，另一端与半球腔体内部的端部固定；
50.位于所述滑道4中的多个系杆6，一端固定在所述环状活塞板3上，另一端固定有用于连接外部装置的竖杆7；所述竖杆7为中间竖杆，所述中间竖杆顶端光滑，可以理解的，将所述中间竖杆的顶端设置为光滑面，当所述中间竖杆顶部与所述滑道4内壁接触时便于滑动；
51.箱体1，所述箱体1内一侧固定有环状支座2，所述半球腔体固定在所述环状支座2上；所述箱体1为外部箱体，组成材料可以为耐腐蚀绝缘材料，不易受雨雪环境的侵蚀，从而可以更好地保护固定内部装置。
52.如图1和图4所示，在本实施例中，所述箱体1位于所述环状支座2的一侧上固定有球形连接支座10，所述竖杆7上设置有球形连接部；所述球形连接部8转动连接在所述球形连接支座10内，即所述球形连接部8安装在所述球形连接支座10上，所述球形连接支座10可以固定在外部箱体底部中心处，所述球形连接支座10还可以通过约束中间竖杆的摆动幅度来防止外部设备(比如绝缘子)的风偏角过大。
53.如图1所示，所述滑道4内设置有环状挡板11；具体的，所述中间开放滑道的上底面固定一环状挡板11，环状挡板11通过约束中间竖杆的摆动幅度来防止绝缘子的风偏角过大，和所述球形连接支座协同工作。
54.如图3所示，子阻尼腔体可以为偶数个，每相对设置的两个子阻尼腔体之间通过管道14连通。
55.如图1所示，所述系杆6为弧形杆；所述管道14为弧形管道，即曲管。
56.如图3所示，所述隔板13为柔性隔板，本实施例中，所述阻尼腔体可以被柔性隔板等分为四个独立的子阻尼腔体，每个子阻尼腔体通过曲管与其对面的子阻尼腔体连通。
57.所述弹性件15可以为弹簧，具体的，四个独立子阻尼腔体内设有ti-ni形状记忆合金弹簧，该种弹簧阻尼与弹性模量较大，能提供高阻尼力，有很强的自动恢复功能；所述ti-ni形状记忆合金弹簧在绝缘子的左右摆动方向上进行了加强提供了更高阻尼力。
58.本实施例中，还可以设置有控制器，以及与其连接的电源和传感器等部件，所述传感器设置在外部装置(比如绝缘子9)上，用于检测外部装置的摆动信号传，控制根据接收到的传感器检测信号来控制电源是否通电，以及控制电流通电后电流大小等动作，可以理解的，所述电源可以与所述线圈连接；所述控制器、传感器和电源等根据需求现有产品中选取，以及控制器接收传感器信号以及控制电源的通断及电路中电流的大小均属于常规设置，在此不再展开详述。
59.本实施例的工作原理或过程如下：
60.在风荷载作用下，外部装置(比如绝缘子9)摆动，通过球形连接带动中间竖杆摆动，与中间竖杆相连的系杆6随着中间竖杆的移动而推动环状活塞板3，环状活塞板3移动从而挤压阻尼腔体5内部的磁流变液12，为了平衡腔体内的不均匀压强，每个子阻尼腔体与其对面的子阻尼腔体内部的磁流变液12通过曲管循环流动；传感器将绝缘子9的摆动信号传给控制器，控制器根据绝缘子9的摆动幅度控制通电线圈中的电流大小，使得曲管中磁流变液12的流动性和粘度发生变化；同时，阻尼腔内设的ti-ni形状记忆合金弹簧能提供高阻尼力，进一步提高了该支座装置的防风偏能力；为避免绝缘子9产生的风偏角过大对输电线路
造成损害，滑道4处的环状挡板11和球形连接支座10通过约束中部竖杆的摆动幅度，作为最后一道防线来防止绝缘子的风偏角过大。
61.实施例2：
62.本实施例提供了一种可调节耗能的防风偏绝缘子，包括防风偏装置和绝缘子本体，所述防风偏装置包括：
63.半球腔体，所述半球腔体内装有环状活塞板3，所述环状活塞板3将所述半球腔体分为滑道4和阻尼腔体5；所述阻尼腔体5内灌装磁流变液12；
64.分布在所述阻尼腔体5周向的多个隔板13，将所述阻尼腔体5分为多个子阻尼腔体；每个子阻尼腔体至少与其他一个子阻尼腔体通过管道14连通，所述管道14上缠绕有线圈16；
65.位于所述阻尼腔体5内的弹性件15，一端固定在所述环状活塞板3上，另一端与半球腔体5内的端部固定；
66.位于所述滑道4中的多个系杆6，一端固定在所述环状活塞板3上，另一端固定有用于连接所述绝缘子本体的竖杆7。
67.本实施例中的防风偏装置，还具备实施例1中所述可调节耗能的防风偏装置的其他所有特征。
68.实施例3：
69.本实施例提供了一种可调节耗能的防风偏输电塔，至少包括横担17、防风偏装置和绝缘子本体，所述防风偏装置包括：
70.半球腔体，所述半球腔体内装有环状活塞板3，所述环状活塞板3将所述半球腔体分为滑道4和阻尼腔体5；所述阻尼腔体5内灌装磁流变液12；
71.分布在所述阻尼腔体5周向的多个隔板13，将所述阻尼腔体5分为多个子阻尼腔体；每个子阻尼腔体至少与其他一个子阻尼腔体通过管道14连通，所述管道14上缠绕有线圈16；
72.位于所述阻尼腔体5内的弹性件15，一端固定在所述环状活塞板3上，另一端与半球腔体5内的端部固定；
73.位于所述滑道4中的多个系杆6，一端固定在所述环状活塞板3上，另一端固定有用于连接所述绝缘子本体的竖杆7；
74.固定在所述横担17上的箱体1，所述箱体1内一侧固定有环状支座2，所述半球腔体固定在所述环状支座2上；具体的，所述箱体1可以安装在铁塔的横担17与钢板19上，所述铁塔的横担17与钢板19可以采用焊接连接。
75.具体的，将实施例2中可调节耗能的防风偏绝缘子的所述箱体1安装固定在铁塔的所述横担17与延伸出来的所述钢板19上；在风荷载作用下，所述绝缘子9摆动，通过所述球形连接部8带动所述竖杆7摆动，与所述竖杆7相连的所述系杆6随着所述竖杆7的移动而推动所述环状活塞板3，所述环状活塞板3移动从而挤压所述阻尼腔体5内部的所述磁流变液12，为了平衡所述阻尼腔体5内的不均匀压强，每个子阻尼腔体与其对面的子阻尼腔体内部的所述磁流变液12通过曲管循环流动；传感器将所述绝缘子9的摆动信号传给控制器，控制器根据所述绝缘子9的摆动幅度控制通电线圈中的电流大小，使得曲管中所述磁流变液12的流动性和粘度发生变化；同时，阻尼腔内设的ti-ni形状记忆合金弹簧能提供高阻尼力，
进一步提高了该支座装置的防风偏能力；为避免所述绝缘子9产生的风偏角过大对输电线路造成损害，所述滑道4处的所述环状挡板11和所述球形连接支座10通过约束所述竖杆7的摆动幅度，作为最后一道防线来防止所述绝缘子9的风偏角过大。
76.该防风偏支座装置利用液体在细长曲管中流动时具有的惯性效应，并与活塞式液压阻尼器相结合，形成“惯容-阻尼”减振单元实现高效耗能的目的。该防风偏支座装置利用磁流变液的瞬时流变特性，采用半主动控制技术理论，根据结构响应状态，实时调节细长曲管中磁流变液的粘度和流动状态，使得该防风偏装置具有稳定的工作状态。因该支座装置内部是一个半球阻尼腔体，故可以防止绝缘子在风荷载作用下产生的各个方向的风偏现象。
77.本实施例中的防风偏装置，还具备实施例1中所述可调节耗能的防风偏装置的其他所有特征。
78.实施例4：
79.本实施例提供了一种可调节耗能的防风偏方法，采用了如实施例1中所述的可调节耗能的防风偏装置，包括：
80.外部装置带动竖杆7摆动，与竖杆7相连的系杆6随着竖杆7的移动推动环状活塞板3，环状活塞板3移动挤压阻尼腔体内部的磁流变液12；每个子阻尼腔体与其连通的子阻尼腔体内部的磁流变液通过管道14循环流动；根据外部装置的摆动幅度控制线圈16中的电流大小，使得管道中磁流变液12的流动性和粘度发生变化；同时，阻尼腔内设的弹性件15给环状活塞板3提供阻尼力。
81.本发明的有益效果为：
82.本发明利用液体在细长曲管中流动时具有的惯性效应，并与活塞式液压阻尼器相结合，形成“惯容-阻尼”减振单元实现高效耗能的目的；
83.本发明利用磁流变液的瞬时流变特性，采用半主动控制技术理论，根据结构响应状态，实时调节细长曲管中磁流变液的粘度和流动状态，使得该防风偏装置具有稳定的工作状态；
84.本发明中涉及的弹簧采用智能材料形状记忆合金制作而成，当绝缘子发生摆动时，配合“惯容-阻尼”单元实现多重减振防风偏的目的。同时，形状记忆合金利用其显著的可恢复变形能力，将该防风偏装置恢复到初始状态，保证下次应用时的正常工作；
85.因本发明装置内部是一个半球阻尼腔体，故可以防止绝缘子在风荷载作用下产生的各个方向的风偏现象。
86.本发明可适用于大多数情况下的输电塔结构，在风荷载和地震作用下仍能保证该装置主结构满足所要求的的安全性和耐久性，能够产生较好的社会效益和经济效益。
87.以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。