输电杆塔的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种输电杆塔，该输电杆塔包括支撑杆体和横担，支撑杆体的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料，横担与支撑杆体相连。本发明提供的输电杆塔的支撑杆体的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料，使输电杆塔强度高、质量轻、耐腐蚀以及耐疲劳性能的特点，能够有效地克服现有输电杆塔由于支撑杆体质量重而在山区地带运输、安装以及维护困难的技术问题。
【专利说明】输电杆塔
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力线路安装设备领域，特别地，涉及一种输电杆塔。
【背景技术】
[0002]丘陵、山区地带配电线路建设受环境因素的制约较大，常用的12M、15M输电杆塔的水泥支撑杆体(俗称电线杆)由于重量较大，在运输和组立时分别需要利用卡车和吊车，由于山区地带组立杆塔的施工作业面积及地形的限制，一方面工程车辆不容易到达施工地点，为输电杆塔的运输和安装带来困难，另一方面，在施工过程中，也比较容易发生事故。
[0003]另外，现有的输电杆塔不但支撑杆体质量重，还会出现易开裂的问题，同时，横担也会出现易腐烂、锈蚀等缺陷，导致输电杆塔耐久性差，使用寿命较短，这既增加了安全隐患，又给山区地带的输电杆塔的维护带来了更多的困难。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种输电杆塔，以解决现有输电杆塔由于支撑杆体质量重而在山区地带运输、安装以及维护困难的技术问题。、横担易腐烂锈蚀且
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种输电杆塔，包括支撑杆体和横担，支撑杆体的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料，横担与支撑杆体相连。
[0006]进一步地，玻璃纤维增强树脂基复合材料为以玻璃纤维增强环氧树脂基和玻璃纤维增强乙烯基脂树脂基为基体的复合材料。
[0007]进一步地，支撑杆体为通过缠绕成型工艺制成的支撑杆体。
[0008]进一步地，横担的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料。
[0009]进一步地，支撑杆体的底部套置有固定套筒，固定套筒的底端的外周设置有固定法兰；支撑杆体的底端的外周设置有与固定法兰配合并位于固定法兰下面的固定凸沿，固定法兰和固定凸沿上设置有位置相互对应的固定螺孔。
[0010]进一步地，横担通过卡箍与支撑杆体相连，卡箍包括套设在支撑杆体外周的环箍以及设置在环箍上的横担连接板。
[0011]进一步地，环箍包括对称设置的第一弧形环箍和第二弧形环箍；横担连接板包括从第一弧形环箍的两端对称且共面地伸出的两个第一横担连接板以及从第二弧形环箍的两端对称且共面地伸出的两个第二横担连接板，每个横担连接板的上边缘和下边缘均设置有与横担连接板垂直的凸沿，相对的一个第一横担连接板与一个第二横担连接板以及相应的凸沿之间形成横担插接通道，每个横担连接板上均设置有用于固定插入到横担插接通道内的横担固定螺孔。
[0012]进一步地，支撑杆体的顶端以及横担的上表面均设置有导线夹，导线夹包括与支撑杆体或横担相连的主夹体以及扣合在主夹体的导线夹持面上的夹盖板，主夹体的导线夹持面与夹盖板的扣合面之间形成有导线通孔。
[0013]进一步地，主夹体的导线夹持面上形成有开口朝上的截面呈半圆形的第一凹槽；夹盖板的扣合面上形成有开口朝下的截面呈半圆形的第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽相互配合构成导线通孔。
[0014]进一步地，导线夹通过贯穿夹盖板及主夹体的螺钉与横担相连。
[0015]进一步地，导线夹的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料。
[0016]进一步地，支撑杆体的顶端设置有用于安装导线夹的导线夹安装端帽，导线夹安装端帽包括相互对接构成圆环的第一环段和第二环段，第一环段和第二环段通过设置在第一环段两端的第一对接板与设置在第二环段两端的第二对接板定位在支撑杆体的顶端；第一对接板从第一环段的两端对称且共面地伸出，第二对接板从第二环段的两端对称且共面地伸出，第一对接板与第二对接板上设置有相互对应的螺栓对接孔；第一环段上设置有用于支撑连接导线夹的支撑连接板。
[0017]进一步地，输电杆塔为直线型输电杆塔。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明提供了一种输电杆塔，包括支撑杆体和横担，支撑杆体的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料，横担与支撑杆体相连。本发明提供的输电杆塔的支撑杆体的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料，使输电杆塔强度高、质量轻、耐腐蚀以及耐疲劳性能的特点，能够有效地克服现有输电杆塔由于支撑杆体质量重而在山区地带运输、安装以及维护困难的技术问题。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1是本发明优选实施例的输电杆塔的整体结构示意图；
[0023]图2是本发明优选实施例的横担与支撑杆体之间通过卡箍相连的结构示意图；
[0024]图3是本发明优选实施例的卡箍的俯视结构示意图；
[0025]图4是图3中的C-C方向的剖面图；
[0026]图5是本发明优选实施例的卡箍的主视结构示意图；
[0027]图6是图1中示意导线夹安装位置的A部分放大图；
[0028]图7是本发明优选实施例的导线夹结构示意图；
[0029]图8是本发明优选实施例的导线夹安装端帽俯视结构示意图；
[0030]图9是本发明优选实施例的导线夹安装端帽主视结构示意图；以及
[0031]图10是图1中示意支撑杆体的底部结构的B部分放大图。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0033]如图1所示，本发明提供了一种输电杆塔(本申请中主要针对直线型杆塔进行的设计)，该输电杆塔包括支撑杆体10以及与支撑杆体10相连的横担30，其中，为了降低支撑杆体10的重量，并提高支撑杆体10的强度，便于输电杆塔在山区地带运输、安装以及维护，支撑杆体10的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料。
[0034]玻璃纤维增强树脂基复合材料不但具有强度高、质量轻、耐疲劳性能等适合于制作输电杆塔的支撑杆体，还具有耐腐蚀、耐久性能和电绝缘性能好等特点，因此，本发明提供的输电杆塔的横担30的材质也采用了玻璃纤维增强树脂基复合材料。
[0035]这种可以在市场上购买到的玻璃纤维增强树脂基复合材料是以玻璃纤维增强环氧树脂基和玻璃纤维增强乙烯基脂树脂基为基体的复合材料，其中的环氧树脂具有优良的电绝缘性能、机械性能、粘接性能等，作为支撑杆体10和横担30的树脂基体具有良好的综合性能；乙烯基酯树脂的力学性能与环氧树脂相当，耐化学腐蚀性能比环氧树脂稍好，工艺性好，绝缘性能比环氧树脂稍差，同样可以用作支撑杆体10和横担30的基体树脂；玻璃纤维具有强度高、高性价比、绝缘等特点，是用于支撑杆体10和横担30较为理想的增强材料。这种复合材料中还加入有多种助剂以提高复合材料的抗紫外光老化、耐候性、耐水性能等。
[0036]为使材料发挥其最佳的承载功能，且同时考虑节省成本，支撑杆体10可采用变直径的结构形式，即在支撑杆体10的高载荷处直径较大，低载荷处直径较小。在配电线路中，输电杆塔按用途可分为:直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、分支杆等。本发明以最普通、最简单、最易加工制作直线杆进行实验。在实验中，确定支撑杆体10的底部直径为32.4mm,顶部直径为13mm。
[0037]支撑杆体10通过缠绕成型工艺制成。通常，缠绕成型的制品，纤维体积含量高，力学性能较高，周向强度高。
[0038]如图2所示，横担30通过卡箍20与支撑杆体10相连，卡箍20包括套设在支撑杆体10外周的环箍以及设置在环箍上的横担连接板。
[0039]如图3至图5所示，环箍包括对称设置的第一弧形环箍21和第二弧形环箍22 ;横担连接板包括从第一弧形环箍21的两端对称且共面地伸出的两个第一横担连接板23以及从第二弧形环箍22的两端对称且共面地伸出的两个第二横担连接板24，每个横担连接板的上边缘和下边缘均设置有与横担连接板垂直的凸沿25，相对的一个第一横担连接板23与一个第二横担连接板24以及相应的凸沿25之间形成横担插接通道26，每个横担连接板上均设置有用于固定插入到横担插接通道26内的横担固定螺孔27。第一弧形环箍21和第二弧形环箍22套在支撑杆体10的上部适当的位置，同一侧的一个第一横担连接板23与一个第二横担连接板24相对，两只之间形成一定的间距，由于凸沿25的存在，同侧的第一横担连接板23与第二横担连接板24之间形成一段方形的横担插接通道26，将一个的横担30的一端伸入到一个横担插接通道26内，并用螺钉同时穿过位于第一横担连接板23、待安装的横担30以及第二横担连接板24上的各个同轴的横担固定螺孔27，将横担30固定在第一横担连接板23与第二横担连接板24之间，实现横担30与支撑杆体10的连接。同样地，另一侧的横担30也采用相同的方式固定在支撑杆体10的另一侧。本发明提供的横担30为横截面为矩形的支撑臂。
[0040]如图6所示，为了实现横担30对导线的支撑定位的作用，本发明采用导线夹40代替原有陶瓷绝缘子的作用，对导线进行定位。导线夹40可以根据导线经过的位置，可选择地设置在支撑杆体10的顶端以及横担30的上表面。
[0041]为了增强输电杆塔的整体性能，导线夹40的材质也为玻璃纤维增强树脂基复合材料。
[0042]如图7所示，作为一种具体的结构，导线夹40包括与支撑杆体10或横担30相连的主夹体41以及扣合在主夹体41的导线夹持面上的夹盖板43，主夹体41的导线夹持面与夹盖板43的扣合面之间形成有导线通孔。导线穿过导线通孔，被夹持在夹盖板43与主夹体41之间。
[0043]主夹体41的导线夹持面上形成有开口朝上的截面呈半圆形的第一凹槽41a ;夹盖板43的扣合面上形成有开口朝下的截面呈半圆形的第二凹槽43a，第一凹槽41a与第二凹槽43a相互配合构成导线通孔。
[0044]横担30与支撑杆体10连接好之后，横担30的上表面基本呈一平面，主夹体41和夹盖板43通过同时贯穿两者的螺钉47与横担30的上表面相连，螺钉47的末端利用螺母49锁定，螺钉47的端帽与横担30之间以及螺母49与横担30之间还设置有钢质垫片45。
[0045]如图8和图9所示，为了防止安装导线夹40对支撑杆体10本身造成损坏，支撑杆体10的顶端设置有用于安装导线夹40的导线夹安装端帽50，导线夹安装端帽50包括相互对接构成圆环的第一环段51和第二环段53，第一环段51和第二环段53通过设置在第一环段51两端的第一对接板51a与设置在第二环段53两端的第二对接板53a定位在支撑杆体10的顶端；第一对接板51a从第一环段51的两端对称且共面地伸出，第二对接板53a从第二环段53的两端对称且共面地伸出，第一对接板51a与第二对接板53a上设置有相互对应的螺栓对接孔；第一环段51上设置有用于支撑连接导线夹40的支撑连接板52。第一环段51和第二环段53环绕在支撑杆体10的顶端的外周，同一侧的第一对接板51a与第二对接板53a相对扣合，并用螺栓固定，使第一环段51和第二环段53紧固在支撑杆体10的顶端的外周。为了便于导线夹40的拆装，第一环段51和第二环段53为长度不同的弧段，其中，第一环段51的长度大于第二环段53的长度，并且第一环段51上设置有支撑连接板52，支撑连接板52覆盖在支撑杆体10的顶端的端面上，导线夹40就安装在该支撑连接板52上。
[0046]绝缘的横担30通过导线卡40与绝缘导线直接接触，挂线时无需去除导线接触点的绝缘皮，可避免损坏导线；打破常规，不使用绝缘子，便于清扫，避免污闪情况出现，加长运行维护周期。
[0047]如图10所示，由于本发明提供的支撑杆体10的质量相对较轻，为了保证支撑杆体10能够稳定地定位，支撑杆体10的底部套置有质量较重的固定套筒60，固定套筒60的底端的外周设置有固定法兰61 ;支撑杆体10的底端的外周设置有与固定法兰61配合并位于固定法兰61下面的固定凸沿11，固定法兰61和固定凸沿11上设置有位置相互对应的固定螺孔。固定套筒60及固定法兰61的材质均为钢。固定法兰61和固定凸沿11的固定螺孔内设置有用于固定的底角螺栓，底角螺栓分布直径必须与结构图对比无误后，方可进行基础浇筑，并应在浇制过程中反复校正底脚螺栓分布直径，基础须一次浇筑完成。基坑开挖不得超深，一般情况下土质类基坑不要一次挖到设计埋深，应预留300毫米，在浇制混凝土前才挖至设计深度。如出现基坑超深不得用土回填，超深部分必须采取铺石灌浆处理，严禁在浮土上浇制基础。基础混凝土强度达到设计强度的100%时，方可进行整体立杆。立杆后，底角螺栓部分须浇筑盖住端头，以防止底角螺栓被盗。
[0048]本发明提供的输电杆塔，能够满足山区电网建设的需要，运输、组立都不需利用大型机械，可使用三角架人工进行杆塔组立，降低了复合杆塔对组立现场的要求，占地面积小，便于山区施工，且满足配电网运行要求。结合复合材料输电杆塔的特性，对于郊区等山区、丘陵较多的地带，可充分发挥其优势，克服建设环境条件的同时，减少前期占地成本，满足用电需求，杆塔推广前景良好。
[0049]支撑杆体10的底部外表面与固定套筒60的内壁之间可以通过粘接材料粘连固定。
[0050]安装输电杆塔时，首先将横担30用滑轮绳索绑扎好拉上就位，横担30安装时，须保证横担30与输电线路方向垂直，且紧固螺栓必须拧紧，把环箍套入支撑杆体10顶端以下0.5米的位置，但不需要绝缘子，因为横担30本身就具有较强的绝缘强度；然后，人力组立支撑杆体10:人力稳机组立支撑杆体10必须使用布套，吊点在杆体顶端以下4.5米处，立杆前，杆体顶端先固定三条晃绳。起吊前，为避免稳机钢丝绳及吊钩与杆身形成摩擦，须在杆体顶端以下4.5米用棉布及棉纺品保护好。当杆底部离开地面后，三条晃绳形成三角形，以保证支撑杆体10的垂直度，然后将其底部法兰孔与地脚螺栓吻合联接；最后，由于横担30本身属于绝缘体，将其绝缘导线直接放入导线夹40的导线安装孔内，用夹盖板紧固，需要即可。
[0051]本申请中要求保护的输电杆塔的一些结构仅适用于直线型杆塔，对于耐张型杆塔需要重新设计，但是本申请中将输电杆塔的支撑杆体10以及相应的部件(如横担、导线夹)采用玻璃纤维增强树脂基复合材料作为制作材料，以减轻输电杆塔整体的重量、增强输电杆塔的强度、提高耐腐蚀性的思想是可以应用到其他类型的输电杆塔上的。
[0052]与传统的木质、混凝土和钢质杆塔相比，复合材料杆塔具有以下特点:第一，轻质高强；第二，良好的耐腐蚀性；第三，温度适应性强；第四，良好的电绝缘性；第五，良好的可设计性；第六，易于成型；第七，维护性好；第八，环境性能好；第九，复合材料杆还有一些其它优势，如透电磁波、隔热、热胀系数小等。除此之外，复合材料杆塔还具有良好的防撞和抗冲击性能及耐细菌性能。在特殊地区，还可以有效地防止塔材盗窃等人为外力破坏。
[0053]在本发明提供的复合材料输电杆塔的设计研制过程中，为了确保其在示范工程中的安全可靠性,对复合材料输电杆塔开展了全面的试验工作。其中主要包括原材料试验、电气性能试验和结构力学试验三个方面:
[0054]一，原材料试验
[0055]试验内容包括:层间剪切强度试验、拉伸强度试验、拉伸弹模试验、压缩强度试验、压缩弹模试验、弯曲强度试验、弯曲弹模试验、耐酸、碱、盐腐蚀试验、高低温湿热老化试验、紫外线试验、臭氧试验。通过试验得出复合材料的各种性能参数。
[0056]二，电气性能试验
[0057]试验内容包括:干湿态表面电阻率、干湿态体积电阻率、介电常数、耐电痕化、水扩散试验、Ih淋雨、100h盐雾、工频污秽等。
[0058]三,结构性能试验:
[0059]针对复合材料输电杆塔的结构性能要求，进行了整杆各个部分的抗弯、抗拉、抗压试验等。
[0060]四，横担与导线卡连接性能试验
[0061]经过对X轴、Z轴、Y轴的120%载荷的加载试验，材料没有发生破坏，说明连接性能可靠；γ轴加载100%时导线滑移1cm，这是由导线的滑移和导线皮的变形共同造成的，符合使用要求。因此，1kV复合材料横担与线夹连接性能满足使用要求。
[0062]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种输电杆塔，其特征在于，包括支撑杆体(10)和横担(30)，所述支撑杆体(10)的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料,所述横担(30)与所述支撑杆体(10)相连。
2.根据权利要求1所述的输电杆塔，其特征在于， 所述玻璃纤维增强树脂基复合材料为以玻璃纤维增强环氧树脂基和玻璃纤维增强乙烯基脂树脂基为基体的复合材料。
3.根据权利要求2所述的输电杆塔，其特征在于， 所述支撑杆体(10)为通过缠绕成型工艺制成的支撑杆体。
4.根据权利要求2所述的输电杆塔，其特征在于， 所述横担(30)的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料。
5.根据权利要求1所述的输电杆塔，其特征在于， 所述支撑杆体(10)的底部套置有固定套筒(60)，所述固定套筒(60)的底端的外周设置有固定法兰(61); 所述支撑杆体(10)的底端的外周设置有与所述固定法兰(61)配合并位于所述固定法兰(61)下面的固定凸沿(11)，所述固定法兰(61)和所述固定凸沿(11)上设置有位置相互对应的固定螺孔。
6.根据权利要求1所述的输电杆塔，其特征在于， 所述横担(30 )通过卡箍(20 )与所述支撑杆体(10 )相连，所述卡箍(20 )包括套设在所述支撑杆体(10)外周的环箍以及设置在所述环箍上的横担连接板。
7.根据权利要求6所述的输电杆塔,其特征在于， 所述环箍包括对称设置的第一弧形环箍(21)和第二弧形环箍(22)； 所述横担连接板包括从所述第一弧形环箍(21)的两端对称且共面地伸出的两个第一横担连接板(23)以及从所述第二弧形环箍(22)的两端对称且共面地伸出的两个第二横担连接板(24)，每个所述横担连接板的上边缘和下边缘均设置有与所述横担连接板垂直的凸沿(25)，相对的一个所述第一横担连接板(23)与一个所述第二横担连接板(24)以及相应的所述凸沿(25)之间形成横担插接通道(26)，每个所述横担连接板上均设置有用于固定插入到所述横担插接通道(26)内的横担固定螺孔(27)。
8.根据权利要求1所述的输电杆塔，其特征在于， 所述支撑杆体(10)的顶端以及所述横担(30)的上表面均设置有导线夹(40)，所述导线夹(40)包括与所述支撑杆体(10)或所述横担(30)相连的主夹体(41)以及扣合在所述主夹体(41)的导线夹持面上的夹盖板(43)，所述主夹体(41)的所述导线夹持面与所述夹盖板(43)的扣合面之间形成有导线通孔。
9.根据权利要求8所述的输电杆塔，其特征在于， 所述主夹体(41)的所述导线夹持面上形成有开口朝上的截面呈半圆形的第一凹槽(41a)； 所述夹盖板(43)的所述扣合面上形成有开口朝下的截面呈半圆形的第二凹槽(43a)，所述第一凹槽(41a)与所述第二凹槽(43a)相互配合构成所述导线通孔。
10.根据权利要求8所述的输电杆塔，其特征在于， 所述导线夹(40)通过贯穿所述夹盖板(43)及所述主夹体(41)的螺钉(47)与所述横担(30)相连。
11.根据权利要求8所述的输电杆塔，其特征在于， 所述导线夹(40)的材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料。
12.根据权利要求8所述的输电杆塔，其特征在于， 所述支撑杆体(10)的顶端设置有用于安装所述导线夹(40)的导线夹安装端帽(50)，所述导线夹安装端帽(50)包括相互对接构成圆环的第一环段(51)和第二环段(53)，所述第一环段(51)和所述第二环段(53)通过设置在所述第一环段(51)两端的第一对接板(51a)与设置在所述第二环段(53)两端的第二对接板(53a)定位在所述支撑杆体(10)的顶端； 所述第一对接板(51a)从所述第一环段(51)的两端对称且共面地伸出，所述第二对接板(53a)从所述第二环段(53)的两端对称且共面地伸出，所述第一对接板(51a)与所述第二对接板(53a)上设置有相互对应的螺栓对接孔； 所述第一环段(51)上设置有用于支撑连接所述导线夹(40 )的支撑连接板(52 )。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的输电杆塔，其特征在于， 所述输电杆塔为直线型输电杆塔。
【文档编号】E04H12/02GK104453332SQ201310432432
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】李铮, 曹增新, 王硕, 徐扬 申请人:国家电网公司, 国网北京市电力公司