一种复合材料转动横担塔的制作方法

本发明涉及输电线路技术领域，特别是涉及一种复合材料转动横担塔。

背景技术：

目前，国内外输电线路的杆塔，均采用固定横担，即将横担水平布置在塔身的上部，横担下方设置绝缘子串，用于悬挂导线，导线由于自身重量、覆冰或风的作用、安装或事故工况会对杆塔产生荷载。

横担和塔身的连接点为杆塔塔身所受导线荷载的作用点，为了保证导线对地或被跨越物有足够的安全距离，使得导线荷载的作用点较高，从而使横担和塔身受到的弯扭作用较大，影响杆塔结构的稳定性和使用寿命。

由于受到气象条件变化、或不均匀档距、前后档高差等引起的荷载改变，特别是在断线工况和不均匀覆冰工况下，固定横担和塔身会承受较大的纵向不平衡张力，由于导线荷载的作用点高，对塔身的弯扭作用愈加明显。

此外，断线或不均匀覆冰情况下导线对杆塔产生的纵向不平衡张力，是输电线路杆塔的主要控制荷载。为了承担这些荷载，需要设计有一定冗余承载能力的杆塔，因而需要使用大量钢铁，提高了输电线路工程造价。

有鉴于此，如何降低杆塔承受导线荷载的作用点，减小杆塔承受的纵向不平衡张力，以减小导线荷载对杆塔的弯扭作用，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种复合材料转动横担塔，以减小导线荷载对杆塔的弯扭作用，从而降低塔重，节约材料，有效降低工程造价。

为达到上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种复合材料转动横担塔，包括顺次连接的塔腿、塔身和塔头；还包括分别设置于杆塔两个侧面的至少一组由斜拉绝缘子和支柱绝缘子组成的组合绝缘子，所述斜拉绝缘子一端与塔身连接，另一端与所述支柱绝缘子的一端连接，所述支柱绝缘子的另一端与所述塔身连接，支柱绝缘子与塔身的连接点位于所述斜拉绝缘子与塔身连接点的下方；支柱绝缘子与斜拉绝缘子连接的一端设有挂线金具；所述支柱绝缘子与所述斜拉绝缘子的连接点不低于支柱绝缘子与塔身的连接点；支柱绝缘子与所述塔身铰接，支柱绝缘子能够绕竖直轴线转动。

进一步，所述支柱绝缘子和斜拉绝缘子均与所述塔身铰接，支柱绝缘子和斜拉绝缘子能够绕竖直轴线和水平轴线转动。

进一步，所述斜拉绝缘子与所述塔身的连接点位于塔身中部或塔身外侧面；所述支柱绝缘子与所述塔身的连接点位于塔身中部或塔身外侧面。

进一步，所述斜拉绝缘子或支柱绝缘子为单根或多根并联。

进一步，杆塔两个侧面的组合绝缘子沿塔身轴线对称设置或非对称设置。

进一步，所述支柱绝缘子通过套筒组件与所述塔身铰接；套筒组件包括转动轴和转动套筒，转动轴竖直固定在所述塔身上，转动套筒套装于转动轴上，支柱绝缘子与转动套筒的连接耳板铰接，支柱绝缘子能够绕水平轴线转动。

进一步，所述斜拉绝缘子通过耳轴挂板与所述塔身铰接；耳轴挂板包括铰轴和耳板，铰轴竖直固定于所述塔身上，耳板一端与铰轴铰接、且能够绕铰轴转动，斜拉绝缘子述耳板的另一端铰接，斜拉绝缘子能够绕水平轴线转动。

进一步，所述塔身与支柱绝缘子和斜拉绝缘子铰接点的位置设置有由角钢构件构成的四棱台，四棱台下底面的四个角分别与塔身的主材固接，铰接件设置于四棱台顶面的中心。

进一步，所述斜拉绝缘子为柔性件，其一端与所述塔身固接或铰接；所述斜拉绝缘子为刚性件。

进一步，所述支柱绝缘子和斜拉绝缘子均采用带硅橡胶伞群的复合材料制成。

本发明的复合材料转动横担塔，杆塔侧面设置有至少一组由斜拉绝缘子和支柱绝缘子组成的组合绝缘子横担，斜拉绝缘子的一端与塔身连接，另一端与支柱绝缘子的一端连接，支柱绝缘子的另一端与塔身连接，且其连接点位于斜拉绝缘子与塔身连接点的下方，支柱绝缘子与塔身的连接点相对于导线横担与塔身的连接点下移；使得导线荷载对塔身的作用点下移，且导线荷载直接作用于塔身，降低了塔高，减小了导线荷载对塔身的弯扭作用。

所述支柱绝缘子与塔身铰接，以便所述支柱绝缘子能够绕竖直轴线转动。由于支柱绝缘子能够绕竖直轴线即杆塔轴向转动，在断线工况和不均匀覆冰工况下，通过支柱绝缘子的转动调节，能够降低各档导线之间的张力差，减小塔身所承受的纵向不平衡张力，从而减小塔身的弯扭作用，同时也减小了杆塔基础荷载，有利于节约材料，降低工程造价。

进一步，所述支柱绝缘子和所述斜拉绝缘子在能够绕竖直轴线转动的基础上，还能够绕水平轴线转动，对于不同输电电压等级来说，对导线水平距离的要求不同，由于支柱绝缘子和斜拉绝缘子能够绕水平轴线转动，所以可以根据不同的输电电压来调节导线水平距离，提高所述杆塔的通用性。

【附图说明】

图1为本发明所提供输电线路杆塔一种具体实施方式的正视图；

图2为本发明所提供杆塔与现有杆塔受力作用点的位置对比示意图；

图3为支柱绝缘子与塔身铰接点实施例的结构示意图；

图4为图3中组合铰接件的俯视图；

图5为支柱绝缘子与塔身铰接点第二种实施例的结构示意图；

图6为本发明所提供输电线路杆塔应用于直流输电系统的示意图；

图7为本发明所提供输电线路杆塔应用于交流输电系统的示意图；

图中：杆塔1、塔头11、塔身12、塔腿13、支柱绝缘子2、挂线金具21、斜拉绝缘子3、组合铰接件7、平板71、铰接板72、球铰8、碗头81、球头82。

【具体实施方式】

本发明的核心是提供一种复合材料转动横担塔，该杆塔的设计能够减小导线荷载对杆塔的弯扭作用，从而降低塔重和基础荷载，节约材料，有效降低工程造价。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，本发明的复合材料转动横担塔，该输电线路的杆塔1包括顺次连接的塔腿13、塔身12和塔头11；杆塔1的侧面设有斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2；这里，斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2组成组合绝缘子，作为悬挂导线的承载组件，设置在杆塔1侧面，根据需要，可以设置一组或多组斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2。具体地，斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2设置于塔身12，斜拉绝缘子3的一端与塔身12连接，另一端连接支柱绝缘子2的一端，支柱绝缘子2的另一端与塔身12连接；其中，支柱绝缘子2与塔身12的连接点位于斜拉绝缘子3与塔身12的连接点的下方；支柱绝缘子2与斜拉绝缘子3连接的一端设有挂接导线的挂线金具21；这里，金具是指送电线广泛使用的金属附件。导线可通过金具串挂接在支柱绝缘子2的挂线金具21上。其中，斜拉绝缘子3主要承受拉力，支柱绝缘子2主要承受压力。

显然，支柱绝缘子2为刚性件。

在上述结构设置中，导线荷载对于塔身12的作用点为支柱绝缘子2与塔身12的连接点，与现有技术中设置横担的结构相比，导线荷载的作用点下移。具体地，可参考图2，图2为本发明所提供杆塔与现有杆塔受力作用点的位置对比示意图。

从图2中可以看出，采用现有技术中的横担2’结构挂接导线，导线荷载对塔身12的作用点为A；在保证导线对地距离d的前提下，采用本发明的斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2组合结构挂接导线，导线荷载对塔身12的作用点为B，显然作用点B的位置低于作用点A的位置，也就是说，采用上述实施方案后，导线荷载对塔身12的作用点下移，且导线荷载直接作用于塔身，降低了塔高，减小了对塔身12的弯扭作用，相应地减小了塔腿荷载，更有利于节约材料，降低工程造价。

优选的实施方案中，支柱绝缘子2与斜拉绝缘子3的连接点不低于支柱绝缘子2与塔身12的连接点。在保证导线对地距离的前提下，该种结构的设置更有利于将支柱绝缘子2与塔身12的连接点下移，即更利于降低导线荷载对塔身12的作用点的高度，进一步减小塔身12的弯矩和扭矩。

在上述实施例的基础上，支柱绝缘子2与塔身12铰接连接，以便所述支柱绝缘子2能够绕竖直轴线即杆塔1轴向转动。在断线工况和不均匀覆冰工况下，各档导线所受张力不平衡，由于支柱绝缘子2能够绕杆塔1轴向转动，所以可以通过支柱绝缘子2的转动带动导线位置变化，从而调节各档导线的张力，使之趋于均匀，减小杆塔1承受的纵向不平衡张力，进一步减小导线荷载对塔身的弯扭作用。

其中，斜拉绝缘子3可以设置为柔性件，也可以设置为刚性件。当斜拉绝缘子3为柔性件时，所述斜拉绝缘子3的一端与塔身12可以固接，不会影响支柱绝缘子2的转动，当然为了避免在转动过程中对斜拉绝缘子3的磨损，也可以将斜拉绝缘子3的一端与塔身12铰接；当斜拉绝缘子3为刚性件时，显然，为了不影响支柱绝缘子2的转动，斜拉绝缘子3的一端与塔身12铰接。

进一步地，支柱绝缘子2和斜拉绝缘子3均与塔身12铰接，以便在绕竖直轴线转动的基础上，支柱绝缘子2和斜拉绝缘子3还能够绕水平轴线转动；这里的水平轴线是指以图1所示为基准，与竖直轴线垂直且垂直于纸面的轴线，下文所述与此类似，不再赘述。

对于不同输电电压等级来说，对导线水平距离的要求不同，由于支柱绝缘子2和斜拉绝缘子3可以绕水平轴线转动，所以可以根据不同的输电电压来调节导线水平距离，提高杆塔1的通用性。

下面简要介绍斜拉绝缘子3与塔身12铰接点及支柱绝缘子2与塔身12铰接点的具体结构形式，该铰接点的设置使斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2既能够绕竖直轴线转动，又能够绕水平轴线转动；在实际设置中，若只要求斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2绕竖直轴线转动，在上述基础上限制其绕水平轴线转动的自由度即可，不再赘述。

如图3和图4所示，为斜拉绝缘子、支柱绝缘子与塔身铰接点一种实施方式的结构示意图；支柱绝缘子2与塔身12铰接点的可采用组合铰接件7来实现。当然支柱绝缘子2与塔身12的铰接还可通过球铰8来实现，如图5所示，图5为支柱绝缘子与塔身铰接点第二种实施例的结构示意图。

比较而言，采用组合铰接件7时，铰接板72与平板71之间存在较大的摩擦力，有可能阻止铰接点绕竖直轴线的转动；采用球铰8时，球头82与碗头81之间的摩擦力也较大，可能妨碍铰接点的转动，而且球头82与碗头81的接触处磨损较严重，不利于维护；

进一步地，可以将支柱绝缘子2与塔身12的铰接点内置于塔身中部，斜拉绝缘子3与塔身12的连接点也内置于塔身中部；这里的塔身中部是指塔身横截面的中心；即将塔身12的受力点设置于塔身中部，可以使塔身12的受力均匀，进一步降低对塔身12的弯扭作用；此外，支柱绝缘子2的整体长度受绝缘长度控制，将支柱绝缘子2的铰接点内置于塔身中部，能够减小走廊宽度。具体地，可以在塔身铰接点的位置设置由角钢构件构成的四棱台，四棱台下底面的四个角分别与塔身12的主材固接，铰接件设置于四棱台顶面的中心，如此，不仅可以增加支柱绝缘子2与塔身12铰接点的可靠性，四棱台结构的设置也可以起到加强筋的作用。当然，铰接件与塔身12的连接也可通过其他方式。在实际设置中，将斜拉绝缘子3或支柱绝缘子2与塔身12的连接点设置于塔身外侧面也是可以的。

上述各实施例中，斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2均可采用带硅橡胶伞群的复合材料制成，斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2均为绝缘件。

根据实际所需，还可以将组合绝缘子的斜拉绝缘子3或支柱绝缘子2设置为多根并联，保证斜拉绝缘子3或支柱绝缘子2的受力合理，多根支柱绝缘子2之间可以通过金具将其联动，避免支柱绝缘子2转动不同步造成导线弯折。

这里还需要指出的是，上述输电线路的杆塔1可以应用于直流输电系统，此时，若为直流单极，则杆塔1侧面至少设置一组斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2；若为直流双极，则杆塔1侧面至少设置两组斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2，如图6所示；所述输电线路的杆塔1还可以应用于交流输电系统，此时，杆塔1侧面至少设置三组斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2，如图7所示。

为了确保杆塔1受力平衡，在杆塔1侧面的多组斜拉绝缘子3和支柱绝缘子2可以沿塔身轴线对称设置，如图6和图7中所示，当然，在实际设置时不可能保证数学意义上的严格对称，这里只要使得杆塔1受力合理即可。

以上对本发明所提供的复合材料转动横担塔进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。