CN102852370B

CN102852370B - 一种高压输电线路杆塔用的复合材料组合式横担

Info

Publication number: CN102852370B
Application number: CN201210380896.1A
Authority: CN
Inventors: 张雄军; 于成; 赵爱军; 郝春功
Original assignee: Beijing FRP Research and Design Institute Composite Co Ltd
Current assignee: Beibao Power Composite Co., Ltd.
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-10-10
Also published as: CN102852370A

Abstract

本发明公开了一种高压电力输送线路杆塔用的复合材料组合式横担，它包括2根抗弯复合绝缘部件和2根抗拉复合绝缘部件，4个端部金具和4个根部金具分别装在抗弯复合绝缘部件和抗拉复合绝缘部件的端部和根部；其中，与抗弯复合绝缘部件两端分别装的端部金具和根部金具均为粘接；与抗拉复合绝缘部件两端分别装的端部金具和根部金具均为压接；一端部金具连接板将4个所述端部金具通过螺栓固接其上组装成复合材料组合式横担。因其改进了复合绝缘部件的结构，有效减轻了复合横担的自重，缩短了导线和铁塔之间的电气间隙圆直径，降低走廊宽度和塔高。其结构简单、组装快捷，可排列成鼓型、伞形等塔型以缩短其杆塔高度及长度，节省占地，有益于推广应用。

Description

一种高压输电线路杆塔用的复合材料组合式横担

技术领域

本发明涉及一种复合材料组合式横担，主要应用于高压输电线路杆塔上。

背景技术

在现有的高压输电线路杆塔中，横担多采用金属结构，金属横担与主杆直接通过焊接方式连接，焊接量大，费焊材和工时，且在安装时经常出现横担和横担基座扭曲变形的情况。为了解决金属横担与主杆连接费时费工的缺陷，近年来用复合材料制作绝缘子横担的技术已经日趋成熟；复合材料横担具有自重轻、也可满足对横担的机械性能、电学性能要求；但该复合材料横担起载荷作用的芯棒通常为实心结构，虽然相对于金属横担自重轻多了，却没有将复合材料的性能优势充分发挥出来；实心芯棒的复合材料横担的长度和横担间的距离无法缩短，塔高和走廊宽度也无法改变；在目前城市用地日益紧缺的情况下，缩短高压输电线路的走廊宽度减少占地面积、降低塔高已势在必行。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种改变复合绝缘部件的芯棒的形状，减轻复合材料横担的自重，可降低塔高和走廊宽度的高压输电线路杆塔用的复合材料组合式横担。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高压电力输电线路杆塔用的复合材料横担，其特点为：一种高压输电线路杆塔用的复合材料组合式横担，其特征在于：它包括2根抗弯复合绝缘部件和2根抗拉复合绝缘部件，4个端部金具和4个根部金具；所述端部金具分别装在所述抗弯复合绝缘部件的端部和抗拉复合绝缘部件的端部；所述根部金具分别装在抗弯复合绝缘部件的根部和抗拉复合绝缘部件的根部；其中，与抗弯复合绝缘部件两端分别组装的端部金具和根部金具均为粘接；与抗拉复合绝缘部件两端分别组装的端部金具和根部金具均为同轴压接；一端部金具连接板将4个所述端部金具通过螺栓固定其上组装成所述复合材料横担。

上述的抗弯复合绝缘部件由芯棒和包覆层构成；所述芯棒的截面形状为十字形或⊥形；其中，十字形芯棒截面的最大宽度为80～100mm，最小宽度50～70mm；所述包覆层包裹在该芯棒的外部，该包覆层为伞裙状，该伞裙状由若干个大、小伞裙以大小相间的形式间隔排列而成；其大、小伞裙相间的距离均等，均为20～40mm；所述大伞裙的外径为130～150mm，小伞裙的外径为100～120mm，伞裙的平均厚度为5～7mm。

上述的抗拉复合绝缘部件由芯棒和包覆层构成；所述芯棒的截面形状为圆形，圆形截面的直径为40～70mm；所述包覆层为伞裙状，该伞裙状由若干个大、小伞裙以大小相间的形式排列间隔排列而成；其大、小伞裙相间的距离均等，均为20～40mm；所述大伞裙的外径为100～120mm，小伞群的外径为80～100mm，伞裙的平均厚度为5～7mm。

上述的芯棒为由环氧树脂拉挤固化体系和无碱玻璃纤维纱经拉挤工艺成型，其中，环氧树脂拉挤固化体系和无碱玻璃纤维纱混合的质量比为25:75；上述的伞裙为硅橡胶经注射工艺一体成型。

上述的端部金具分设为连接板和连接部；其中连接部为管状，管状的壁厚为3～6mm，长度为70～100mm；该管状的内腔截面形状和与其连接的抗弯复合绝缘部件芯棒或抗拉复合绝缘部件芯棒的截面形状配合设置；所述连接板为一与连接部相接的直板和与该直板成15度角翻边的梯形筋板；在该梯形筋板上均匀间隔开有3个筋板通孔。

上述直板的长度为150～200mm，宽度为50～100mm，厚度为3～6mm；所述梯形筋板的长度为150～200mm，其底边长为150～200mm，顶边长为20～170mm，高度为50～70mm，梯形筋板的厚度为3～6mm；所述筋板通孔的直径为20mm；相邻两个通孔之间的距离为40～50mm。

与2根抗弯复合绝缘部件端部相接的2个端部金具，其连接板上梯形筋板的翻边方向互为反向；与2根抗拉复合绝缘部件端部相接的2个端部金具，其连接板上梯形筋板的翻边方向互为反向。

上述的根部金具分设为根部连接板和根部连接部；该根部连接板为与根部连接部相接的长板，长板的自由端为弧形状，在该长板的平面上均匀间隔开有2个长板通孔；所述根部连接部的内腔截面形状和与其连接的抗弯复合绝缘部件芯棒或抗拉复合绝缘部件芯棒的截面形状配合设置。

上述的端部金具连接板由一多边平板和与多边平板垂直设置的耳板一体铸造而成；其中多边平板为2边对称的异形板；沿长向中段的两侧为斜边，斜边向外伸的一端侧边为梯形边，斜边向内缩小的一端为三角边，与两侧斜边平行开设有2排通孔，每排通孔均匀间隔开有3个；耳板为矩形板，其一边与该三角边的底面垂直相接，与该相接边相对的另一边为弧形边；所述耳板的中部设有一挂接悬垂绝缘子的耳板通孔，该耳板通孔的直径为20mm。

其中，2排通孔中心连线的直线夹角为25～35度，相邻2个通孔的间隔距离与所述端部金具连接部的通孔间距相同；上述多边平板的长度为150～200mm，宽度为150～200mm，板厚为3～6mm；上述耳板的长度为50～80mm，宽度为40～70mm，板厚为3～6mm。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：1、由2根抗弯复合绝缘部件和2根抗拉复合绝缘部件通过端部金具连接组装在一起后，再将与2根抗弯复合绝缘部件根部和2根抗拉复合绝缘部件根部的根部金具用螺杆将其连接在杆塔塔身上。抗弯复合绝缘部件的芯棒采用十型截面或⊥形截面的拉挤棒；抗拉复合绝缘部件采用圆形截面的拉挤棒。解决了现有技术中只能是圆柱形实心杆作芯棒的缺陷，芯棒结构的变化可减轻复合材料横担的自重；同时，还可以采用低电压等级悬垂绝缘子甚至取消悬垂绝缘子，缩短了导线和铁塔之间的电气间隙圆直径，缩短了横担长度及横担间距离降低了走廊宽度和塔高，鼓型塔可压缩走廊宽度4m，降低全塔高度3m；伞型塔可压缩走廊宽度7m，降低全塔高度3m。2、组合式的复合材料横担，其结构简单，组装方法快捷简便，有效提高了复合材料横担的安装效率。3、该复合材料横担包括2个抗弯复合绝缘部件和2个抗拉复合绝缘部件的组合使用，并需用多个端部金具和根部金具连接在一起；各部件均属规格件，易于批量化生产；并且在塔上安装时，根据排列要求将塔身连接部分改变长度即可排列成为鼓型、伞型等不同塔型；有效减少了由该复合材料横担组合安装的高压输电杆塔占用的地面面积。4、使复合材料横担的性能优势以及良好的绝缘效果得到充分发挥；复合材料横担免去了酸腐蚀的危害，可弥补金属横担易腐蚀的不足；并具有良好的吸振能力，可达到交直流复合横担的运行要求相应的技术指标；易于推广应用。

附图说明

图1为高压输电线路塔复合材料组合式横担的组装结构示意图。

图2为抗弯复合绝缘部件1、1’的结构示意图。

图3为抗拉复合绝缘部件2、2’的结构示意图。

图4为图1中端部金具6的结构示意图。

图5为图1中端部金具7的结构示意图。

图6为图1中根部金具3、3’的结构示意图。

图7为图1中端部金具8的结构示意图。

图8为图1中端部金具9的结构示意图。

图9为图1中根部金具4、4’的结构示意图。

图10为图1中端部金具连接板5的结构示意图。

图11为本发明复合材料横担与高压输电线路塔组装结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的高压输电线路杆塔的复合材料组合式横担，包括2根抗弯复合绝缘部件1、1’和2根抗拉复合绝缘部件2、2’；每根复合绝缘部件的端部分别装有端部金具6、端部金具7、端部金具8、端部金具9；将4根复合绝缘部件的端部金具组装为一体的端部金具连接板5；每根复合绝缘部件的根部分别装有根部金具3、3’、根部金具4、4’组装而成；其中，抗弯复合绝缘部件1、1’与端部金具6和端部金具7分别粘接固定，粘接所用的环氧粘接胶为由瀚森特种化学公司生产，型号为135G3T-M16a环氧粘接胶；抗拉复合绝缘部件2、2’与端部金具8和端部金具9分别由同轴压机压接固定，该同轴压接机由江苏无锡雷鸣机械厂生产，其型号为800T型。

如图2所示，2根抗弯复合绝缘部件1、1’结构相同，其芯棒的截面形状为十字型，十字截面的最大宽度为80～100mm，最小宽度50～70mm；在芯棒的外部包覆有硅橡胶伞裙，伞裙由若干个大、小伞裙以大小相间的顺序间隔排列形成，其大、小伞裙相间的距离均等，均为20～40mm；其中，大伞裙的外径为130～150mm，小伞裙的外径为100～120mm；伞裙的平均厚度为5～7mm；

其中，芯棒采用通用的环氧树脂拉挤固化体系和无碱玻璃纤维纱，其中，环氧树脂选用市售的任一种，本发明的环氧树脂采用由中国石化巴陵石化分公司生产，型号为CYD-128的环氧树脂；无碱玻璃纤维纱选用由重庆国际复合材料有限公司生产、型号为ER469P的无碱玻璃纤维纱，通过传统的拉挤工艺成型。本发明中所用的环氧树脂拉挤固化体系是指玻璃钢行业常规使用的热固性树脂产品，该热固性树脂产品由环氧树脂、固化剂和促进剂混合而成，固化剂和促进剂选用市售的任一种，本发明的固化剂选用嘉兴联兴化工新材料有限公司公司的甲基四氢苯酐，本发明的促进剂选用嘉兴联兴化工新材料有限公司公司的DMP-30，环氧树脂、固化剂和促进剂的质量比为100:90:3。

伞裙通过现有的硅橡胶注射工艺一体成型，其中所用的硅橡胶选用市售的任一种，本发明的硅橡胶采用由美国道康宁公司生产，型号为RBL-1510-30的硅橡胶。

如图3所示，2根抗拉复合绝缘部件2、2’的结构相同，其芯棒的截面形状为圆形，圆形截面的直径为40～70mm；在芯棒的外部包覆有硅橡胶伞裙，伞裙由若干个大、小伞裙以大小相间的顺序间隔排列形成，其大、小伞裙相间的距离均等，均为20～40mm；伞裙的平均厚度为5～7mm，大伞裙的外径为100～120mm，小伞群的外径为80～100mm；

该芯棒的成型采用与抗弯复合绝缘部件相同的材质，相同的拉挤成型工艺以及相同的伞裙包覆层成型的硅橡胶注射工艺整体成型。

如图4、5、7、8所示，端部金具6、7、8、9均由连接部和连接板一体铸成；其连接板均由一直板和与该直板成15度翻边的梯形筋板构成，其中，直板的板厚为3～6mm，长度为150～200mm；梯形筋板长度为150～200mm，其底边长为150～200mm，顶边长为120～170mm，高度为50～70mm，梯形筋板的厚度为3～6mm，在梯形筋板上均匀间隔开有3个直径为20mm的通孔。在端部金具6和端部金具7中梯形筋板的翻边互为反向；端部金具8和端部金具9的梯形筋板的翻边互为反向。

而连接部的形状和与该端部金具连接的复合绝缘部件的截面形状不同而不同；其中，端部金具6、7的连接部与抗弯复合绝缘部件端部连接，其内腔形状与抗弯复合绝缘部件芯棒的横截面形状相同且配合套接，均为十字筒形；该十字筒形粘接部分的壁厚为3～6mm，长度为70～100mm。连接方式为粘接，即采用环氧粘接胶粘接。

端部金具8、9的连接部与抗拉复合绝缘部件端部连接，其形状与抗拉复合绝缘部件芯棒的横截面形状相同且配合连接，均为圆筒形；该圆筒形粘接部分的壁厚为3～6mm，长度为70～100mm。连接方式为压接，即采用同轴压接机压接而成。

如图6、9所示，根部金具3、3’和根部金具4、4’均由根部连接板和根部连接部一体铸造而成；该根部连接板为与根部连接部相接的长板，长板的自由端为半圆弧状，在该长板的平面上均匀间隔开有2个长板通孔；根部连接部的内腔截面形状和与其连接的抗弯复合绝缘部件芯棒或抗拉复合绝缘部件芯棒的截面形状配合设置。

根部金具3、3’的根部连接管为与抗弯复合绝缘部件横截面形状配合的十字筒形，其壁厚为3～6mm，长度为70～100mm；其根部连接板为一与根部连接管轴向连接一体的筋板，其板厚为3～6mm，长度为150～200mm；在该筋板的长向上均匀间隔开有2个直径为20mm的通孔；该根部连接管与抗弯复合绝缘部件根部相接处为粘接，即采用环氧粘接胶粘接。

根部金具4、4’的根部连接管为与抗拉复合绝缘部件横截面形状配合的圆筒形，其壁厚为3～6mm，长度为70～100mm。其根部连接板为一与根部连接管轴向连接的筋板，其板厚为3～6mm，长度为150～200mm；在该筋板的长向上均匀间隔开有2个直径为20mm的通孔；该根部连接管与抗拉复合绝缘部件根部相接处用同轴压接机压接。

除上述实例外，本发明的抗弯复合绝缘部件芯棒的截面形状还可以是⊥形（图中未示），在该截面形状外侧包覆的伞裙状为三角形，与该端部相接的端部金具的连接部的筒形和与其根部相接的根部金具的根部连接部应与抗弯复合绝缘部件的横截面形状对应设置，连接方式均采用环氧粘接胶粘接。

如图10所示，端部金具连接板5由一多边平板和与多边平板垂直设置的耳板一体铸造而成；其中多边平板为2边对称的异形板；沿长向中段的两侧为斜边，斜边向外伸的一端侧边为梯形边，斜边向内缩小的一端为三角边，与两侧斜边平行开设有2排通孔，每排通孔均匀间隔开有3个；耳板为矩形板，其一边与该三角边的底面垂直相接，与该相接边相对的一边为弧形边，所述耳板的中部设有一挂接悬垂绝缘子的耳板通孔，该耳板通孔的直径为20mm；

上述的多边平板上的两排通孔的直线夹角为25～35度，该直线夹角是指两排通孔的中心连线汇交后的夹角；通孔间隔距离与端部金具6、端部金具7、端部金具8、端部金具9的通孔间距相同；多边平板的板厚为3～6mm，长度为150～200mm，宽度为150～200mm；耳板在多边平板的中间下方，垂直于多边平板固接；该耳板的板厚为3～6mm，长度为50～80mm，宽度为40～70mm。

如图1-10所示，本发明复合材料横担的组装方法为：1）粘接抗弯复合绝缘部件1、1’；取环氧粘接胶，均匀涂敷在端部金具6、端部金具7及根部金具3、3’连接部的内腔中，然后，将端部金具6插入抗弯复合绝缘部件1的端部，将根部金具3插入抗弯复合绝缘部件1的根部；端部金具7插入抗弯复合绝缘部件1’的端部，根部金具3’插入抗弯复合绝缘部件1’的根部，静置到环氧粘接胶完全固化后待用；2）同轴压接抗拉复合绝缘部件2、2’；将端部金具8套装在抗拉复合绝缘部件2的端部、根部金具4套装在抗拉复合绝缘部件2的根部；将端部金具9套装在抗拉复合绝缘部件2’的端部，根部金具4’套装在抗拉复合绝缘部件2’的根部；将上述套装好的金具用同轴压接机加压压接固定，其压力为30MPa，待用；3）取端部金具连接板5，将步骤1）组装后带有端部金具6的抗弯复合绝缘部件1放置在端部金具连接板5左下方，端部金具6的3个通孔与端部金具连接板5平板一侧的3个通孔对应，将步骤2）组装后带有端部金具8的抗拉复合绝缘部件2放置在端部金具连接板5左上方，3个通孔与端部金具连接板5平板一侧和端部金具6对应的3个通孔对应好位置后，用M18螺栓穿过通孔将端部金具6和端部金具8固定在端部金具连接板5的平板上；将组装完毕的带有端部金具7的抗弯复合绝缘部件1’放置在端部金具连接板5右下方，端部金具7的3个通孔与端部金具连接板5平板另一侧的3个通孔对应，将组装完毕的带有端部金具9的抗拉复合绝缘部件2’放置在端部金具连接板5右上方，3个通孔与端部金具连接板5平板另一侧和端部金具7对应的3个通孔对应好位置后，用M18螺栓穿过通孔将端部金具7和端部金具9固定在端部金具连接板5上；组装成本发明的复合材料组合式横担。

其中，所用的根部金具3、3’，根部金具4、4’，端部金具连接板5，端部金具6，端部金具7，端部金具8，端部金具9均采用北京先帮铸造有限公司精密铸造成型的产品；所用的环氧粘接胶采用由瀚森特种化学公司生产的型号为135G3T-M16a环氧粘接胶；所用的同轴压接机为由江苏无锡雷鸣机械厂生产的型号800T型的同轴压接机。

如图11所示，本发明的实施方式中，将六组组装完成且规格相同的复合材料组合式横担，分上、中、下三层成对组装在整体的高压输电线路塔上的横担底座上，横担底座分设有6个，2个一对固定焊接在该塔上的同一层，横担底座为通用设计，每个横担底座上设有4个通孔，该通孔与根部金具3、3’和根部金具4、4’的通孔大小对应，在其通孔上用M18螺栓将根部金具3、3’、根部金具4、4’分别与其固定；将复合材料组合式横担与塔身固装为一体。

为了均匀分布复合横担上的高压，在抗拉绝缘部件和抗弯绝缘部件的端部及根部还可加装相配合的均压环。

若中层横担底座宽度大于上层和下层横担底座，则整体塔形为鼓型；若中层横担底座宽度大于上层横担底座，下层横担底座宽度大于中层横担底座，则整体塔形为伞型。本实例中，中层横担底座宽度大于上层和下层横担底座，为鼓型塔式高压输电线路塔。

Claims

1.一种高压输电线路杆塔用的复合材料组合式横担，其特征在于：它包括2根抗弯复合绝缘部件和2根抗拉复合绝缘部件，4个端部金具和4个根部金具；所述端部金具分别装在所述抗弯复合绝缘部件的端部和抗拉复合绝缘部件的端部；所述根部金具分别装在抗弯复合绝缘部件的根部和抗拉复合绝缘部件的根部；其中，与抗弯复合绝缘部件两端分别组装的端部金具和根部金具均为粘接；与抗拉复合绝缘部件两端分别组装的端部金具和根部金具均为同轴压接；一端部金具连接板将4个所述端部金具通过螺栓固定其上组装成所述复合材料横担。

2.如权利要求1所述的复合材料组合式横担，其特征在于：所述抗弯复合绝缘部件由芯棒和包覆层构成；所述芯棒的截面形状为十字形或⊥形；其中，十字形芯棒截面的最大宽度为80～100mm，最小宽度50～70mm；所述包覆层包裹在该芯棒的外部，该包覆层为伞裙状，该伞裙状由若干个大、小伞裙以大小相间的形式间隔排列而成；其大、小伞裙相间的距离均等，均为20～40mm；所述大伞裙的外径为130～150mm，小伞裙的外径为100～120mm，伞裙的平均厚度为5～7mm。

3.如权利要求1所述的复合材料组合式横担，其特征在于：所述抗拉复合绝缘部件由芯棒和包覆层构成；所述芯棒的截面形状为圆形，圆形截面的直径为40～70mm；所述包覆层为伞裙状，该伞裙状由若干个大、小伞裙以大小相间的形式排列间隔排列而成；其大、小伞裙相间的距离均等，均为20～40mm；所述大伞裙的外径为100～120mm，小伞群的外径为80～100mm，伞裙的平均厚度为5～7mm。

4.如权利要求2或3所述的复合材料组合式横担，其特征在于：所述芯棒为环氧树脂拉挤固化体系和无碱玻璃纤维纱经拉挤工艺成型，其中，环氧树脂拉挤固化体系和无碱玻璃纤维纱混合的质量比为25:75；所述伞裙为硅橡胶经注射工艺一体成型。

5.如权利要求4所述的复合材料组合式横担，其特征在于：所述端部金具分设为连接部和连接板；其中连接部为管状，管状的壁厚为3～6mm，长度为70～100mm；该管状的内腔截面形状和与其连接的抗弯复合绝缘部件芯棒或抗拉复合绝缘部件芯棒的截面形状配合设置；所述连接板为一与连接部相接的直板和与该直板成15度角翻边的梯形筋板；在该梯形筋板上均匀间隔开有3个筋板通孔。

6.如权利要求5所述的复合材料组合式横担，其特征在于：所述直板的长度为150～200mm，宽度为50～100mm，厚度为3～6mm；所述梯形筋板的长度为150～200mm，其底边长为150～200mm，顶边长为120～170mm，高度为50～70mm，梯形筋板的厚度为3～6mm；所述筋板通孔的直径为20mm；相邻两个通孔之间的距离为40～50mm。

7.如权利要求6所述的复合材料组合式横担，其特征在于：与2根所述抗弯复合绝缘部件端部相接的2个所述端部金具，其连接板上梯形筋板的翻边方向互为反向；与2根所述抗拉复合绝缘部件端部相接的2个所述端部金具，其连接板上梯形筋板的翻边方向互为反向。

8.如权利要求7所述的复合材料组合式横担，其特征在于：所述根部金具分设为根部连接板和根部连接部；该根部连接板为与根部连接部相接的长板，长板的自由端为半圆弧状，在该长板的平面上均匀间隔开有2个长板通孔；所述根部连接部的内腔截面形状和与其连接的抗弯复合绝缘部件芯棒或抗拉复合绝缘部件芯棒的截面形状配合设置。

9.如权利要求8所述的复合材料组合式横担，其特征在于：所述端部金具连接板由一多边平板和与多边平板垂直设置的耳板一体铸造而成；其中多边平板为2边对称的异形板；沿长向中段的两侧为斜边，斜边向外伸的一端侧边为梯形边，斜边向内缩小的一端为三角边，与两侧斜边平行开设有2排通孔，每排通孔均匀间隔开有3个；耳板为矩形板，其一边与该三角边的底面垂直相接，与该相接边相对的另一边为弧形边；所述耳板的中部设有一挂接悬垂绝缘子的耳板通孔，该耳板通孔的直径为20mm。

10.如权利要求9所述的复合材料组合式横担，其特征在于：2排所述通孔的直线夹角为25～35度，相邻2个通孔的间隔距离与所述端部金具连接部的通孔间距相同；所述多边平板的长度为150～200mm，宽度为150～200mm，板厚为3～6mm；所述耳板的长度为50～80mm，宽度为40～70mm，板厚为3～6mm。