一种上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔的制作方法

本实用新型涉及输电线路技术领域，特别是涉及一种上字型E玻璃纤维环氧树脂(简称复合材料)横担塔。

背景技术：

请参阅图1所示，目前输电杆塔结构主要采用全钢制结构，耗费大量钢材，消耗了大量的矿产能源，造成生态环境的严重污染。并且线路杆塔采用全钢制结构，存在质量重、施工运输和运行维护困难等问题，因此采用新型塔材成为输电杆塔领域的一种新趋势。

复合材料(FRP)由于具有高强、轻质、耐腐蚀、加工容易、可设计性和绝缘性能良好等优点，越来越为工程界所重视，特别是为输变电行业工程应用所亲睐，是取代钢材建造输电杆塔结构的理想材料之一。近年来，随着复合材料成本的进一步降低和工艺的不断进步，国内复合材料杆塔的研究日益增多，并逐渐成熟。

对于复合材料杆塔，以往国内外的研究主要集中在“单杆式”上，近年来，对格构式的研究也逐渐增多，这主要是因为复合材料的弹性模量和抗压强度均较低，单杆结构的承载力难以满足高电压大负荷杆塔的强度和刚度要求，因此特高压和超高压输电线路复合材料塔应采用“格构式”的结构型式。但格构式复合材料杆塔，但在横担中间位置上有悬浮电位产生，相对横担长度较长；采用全钢制结构，荷载对杆塔的弯扭作用大，影响杆塔结构的稳定性和使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔，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，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的：

一种上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔，包括顺次连接的塔腿、塔身和塔头；还包括设置于杆塔侧面的三组由斜拉绝缘子和支柱绝缘子组成的复合材料横担，三组横担成上字型分布于塔身两侧；每组复合横担包含两只斜拉绝缘子和两只支柱绝缘子以及连接用钢挂点装置；所述斜拉绝缘子的一端与所述塔身连接，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，其连接点位于所述斜拉绝缘子与所述塔身连接点的下方；所述支柱绝缘子与所述斜拉绝缘子连接的一端设有连接用钢挂点装置；所述支柱绝缘子与所述斜拉绝缘子的连接点不低于所述支柱绝缘子与所述塔身的连接点。

进一步，所述斜拉绝缘子为柔性件，两端通过U型环连接件分别与钢挂点装置和塔身螺栓连接。

进一步，所述支柱绝缘子为刚性件，支柱绝缘子包括复合材料构件、复合材料构件两端的钢套管和十字型插板连接件；两根复合材料端部钢套管均与钢挂点装置螺栓连接，两根复合材料的根部钢套管和十字型插板连接件与塔身通过螺栓连接；其一端与所述塔身用钢板连接。

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。

进一步，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，所述斜拉绝缘子或所述支柱绝缘子均为前后两根，钢挂点装置与所述的两根斜拉绝缘子或所述的两根支柱绝缘子之间连接后近似呈“V”形。

进一步，所述的斜拉绝缘子和支柱绝缘子上均带有伞裙；斜拉绝缘子和支柱绝缘子上端部均设有均压环。

进一步，复合横担在受电气间隙和绝缘距离影响范围内的构件均采用复合材料构件，所述复合材料构件的材质为玻璃钢。

本实用新型的上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔，包括顺次连接的塔腿、塔身和塔头；还包括设置于杆塔侧面的三组由斜拉绝缘子和支柱绝缘子组成的复合材料横担，采用复合材料横担减轻荷载对杆塔的弯扭作用，同时通过结构刚度弥补了材料刚度的不足，增加了复合材料塔的刚度和承载力，便于在高压、超高压以及特高压输电线路工程中推广应用，大幅减小走廊宽度，降低塔重，节约材料，有效降低工程造价。

进一步，通过树脂将钢套管式节点、U型环连接件以及十字型插板连接件分别固化连接在支柱绝缘子、受拉复合绝缘子端头。上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔的地线支架与地线相接，地线支架与塔身钢结构相连，实现接地引下，达到防雷的目地；通过保证导线挂点到任何金属件的距离均满足绝缘距离来达到塔头绝缘的目的；通过各构件组成空间桁架体系传递荷载；通过复合材料构件表面的伞裙，增加横担的爬电比距；通过均压环改善电场分布。

相对于现有技术，本实用新型还具有以下优点：

1、走廊宽度省:与常规角钢酒杯塔相比,走廊宽度节省21.2m，达52％，有利于减少房屋拆迁量和节省土地资源；

2、造价低：与常规角钢酒杯塔相比，铁塔重量降低约15.22％，基础混凝土方量降低9.3％，综合造价降低约6％；

3、型式美观：采用了改进型的上翘横担上字型方案，型式优美，构造简单。

4、降低风偏闪络事故机率：由于利用了复合材料的绝缘特性，取消了输电杆塔结构的悬垂绝缘子串，降低了输电线路风偏污闪事故机率，提高线路安全运行水平；

5、接地方便：通过合理的布置，使得钢结构部分连续，实现了接地防雷的目的。

6、运行维护成本低：由于复合材料具有耐腐蚀、耐高低温、被盗可能性小的特点，降低了线路的维护成本。

【附图说明】

图1为传统全钢制酒杯型输电杆塔的结构示意图；

图2为本实用新型上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔单线图；

图3为本实用新型上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔电气工作原理图；

图4a为本实用新型上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔横担主视图；

图4b为本实用新型上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔横担俯视图；

图中：支柱绝缘子1、斜拉绝缘子2、地线支架3、塔身4、塔腿6、钢挂点装置10、第一钢套管11、第二钢套管12、十字型插板连接件13、均压环14、U型环连接件15。

【具体实施方式】

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

请参考图2，本实用新型的上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔单线图，包括三套复合材料横担、两套钢结构地线支架3和塔身4、塔腿6。

三套复合材料横担设置于塔身4的侧面，三套由斜拉绝缘子2和支柱绝缘子1组成的复合横担沿塔身轴线按上字型布置。每套复合材料横担包括两根斜拉绝缘子2、两根支柱绝缘子1以及一套钢挂点装置10。

所述斜拉绝缘子2的一端与所述塔身4连接，另一端与所述支柱绝缘子1的一端连接，所述支柱绝缘子1的另一端与所述塔身4连接，其连接点位于所述斜拉绝缘子2与所述塔身4连接点的下方；所述支柱绝缘子1与所述斜拉绝缘子2连接的一端设有连接用钢挂点装置10；所述支柱绝缘子1与所述斜拉绝缘子2的连接点不低于所述支柱绝缘子1与所述塔身4的连接点。支柱绝缘子1与所述塔身4的连接点及斜拉绝缘子2与所述塔身4的连接点位于塔身4中部或塔身4外侧面。

请参阅图4a和图4b所示，支柱绝缘子1包括复合材料构件，复合材料构件两端分别设有第一钢套管11和第二钢套管12和十字型插板连接件13。

复合材料横担包括两根支柱绝缘子1，两根支柱绝缘子1的第二钢套管12和十字型插板连接件13通过螺栓与钢挂点装置10连接固定；第二钢套管12上固定有均压环14。两根支柱绝缘子1的钢套管11和十字型插板连接件13与塔身4固定连接。钢挂点装置10、两根支柱绝缘子1之间连接后近似呈“V”形状。

复合材料斜拉绝缘子2的两端通过U型环连接件15分别与钢挂点装置10和塔身4固定连接。

复合材料支柱绝缘子1、复合材料斜拉绝缘子2的材质均为玻璃钢。

钢挂点装置10包括一个钢管、若干块连接板、两块挂线板和加劲板。

钢结构地线支架3和塔身4均由若干角钢构件组成。钢结构地线支架3与地线相接，钢结构地线支架与塔身4相连，钢结构地线支架与塔身4电性连接。

复合横担在受电气间隙和绝缘距离影响范围内的构件均采用复合材料构件，所述复合材料构件的材质为玻璃钢。

按照上述技术方案实现的上字型E玻璃纤维环氧树脂横担塔，通过树脂将钢套管式节点、端头法兰、U型环连接件以及十字型插板连接件分别固化连接在复合材料支柱绝缘子、复合斜拉绝缘子端头，并用螺栓将复合材料支柱绝缘子、复合斜拉绝缘子连接成整体，构成复合材料横担。通过结构刚度弥补了材料刚度的不足，增加了复合材料塔的刚度和承载力，便于在高压、超高压以及特高压输电线路工程中推广应用。

(1)复合材料构件端部连接件

复合材料构件端部连接件为全钢制结构，通过树脂将钢制连接件—钢套管式节点、U型环连接件以及十字型插板连接件分别固化连接在复合材料支柱绝缘子、复合斜拉绝缘子端头。

(2)复合材料绝缘横担

通过螺栓将复合材料构件端部连接件将两根复合材料支柱绝缘子、两根复合材料斜拉绝缘子和一套导线挂点装置连接成整体，构成复合材料绝缘横担。

(3)上字型复合横担塔的受力原理

上字型复合横担塔为一个空间桁架体系统，它是利用复合材料本身的绝缘特性，实现绝缘的目的，同时通过表面的伞裙，增加横担的爬电比距；通过均压环改善电场分布。同时将导线荷载以及塔身风荷载转换成上字型复合横担塔构件的轴向荷载，将荷载传递至塔身。横担和塔身其中压力由两根复合材料支柱绝缘子传递至塔身；而拉力通过两根复合材料斜拉绝缘子传递到塔身。

(4)上字型复合横担塔的防雷和接地

上字型复合横担塔的接地是通过外部钢结构构件实现的，由钢结构地线支架3与地线相接，钢结构地线支架3和塔身4相连，达到接地防雷的目的。

(5)上字型复合横担塔的绝缘配置

上字型复合横担塔通过保证导线挂点到任何金属件的距离均满足绝缘距离来达到塔头绝缘的目的。绝缘距离主要是通过对不同电压、海拔高度和污秽等级进行绝缘配置而确定。同时，对于操作过电压和空气间隙影响的空气间隙圆的范围内，均采用复合材料构件，实现绝缘的目的，如图3所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。