CN103174321B - 电网输电线用复合杆塔及其复合横担结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电塔领域，提供一种电网输电线用复合杆塔的复合横担结构及包括该结构的复合杆塔，复合横担结构包括一组横担绝缘子和两组斜拉绝缘子，该组横担绝缘子呈一字型布置，其一端连接塔身另一端悬垂适于连接输电线；这两组斜拉绝缘子相对于彼此布置成V字型，其位于V字型顶点处的第一端连接横担绝缘子的另一端而位于V字型开口处的第二端在横担绝缘子的上方连接至塔身。由于仅采用一组横担绝缘子，结构简单、施工安装方便；而由于采用两组斜拉绝缘子，利用三角形的稳定性能使横担结构强度更高，以承受导线断线或拉动时左右摆动所产生的受力。

Description

电网输电线用复合杆塔及其复合横担结构

技术领域

本发明总地涉及输电塔，更具体地涉及一种电网输电线用复合杆塔。

背景技术

输电塔是支持高压架空送电线路的导线和避雷线的构筑物。现有的高压输电塔均采用钢铁材质，由塔头、塔身和塔腿三大部分组成。如中国发明专利申请CN201010297983.1，其公开了一种高压干字型的典型结构模式。从电气接地的塔身伸展出导电性的金属材质横担用于悬挂输电导线，以承受导线的重量。由于输电导线需要与接地点保持一定的电气安全距离，以避免对地放电，发生闪络事故，这就要求金属横担要具备足够的长度，同时在横担的自由端加设较长的绝缘子串，以间隔带电的输电导线和接地的金属横担，保证绝缘距离。

由于现有高压输电塔均采用全钢制结构，存在质量重、易锈蚀或开裂、低温性能差等缺陷，还存在施工运输和运行维护困难等问题。另外，考虑到正常运行过程中风荷载会使悬垂绝缘子串呈一定风偏角度导致输电线与输电塔塔身空气间隙减小的因素，为确保输电线(带电体)与塔身部分(接地体)之间的空气间隙不被击穿，须在设计横担时考虑风偏角的影响，相应的增长横担长度，这必然增加了整个输电通道走廊的宽度，增加了整条输电线路的占地面积。

考虑到钢质杆塔的上述缺陷，本发明的申请人曾经提出一种电网输电线用复合绝缘塔，见中国发明专利申请CN201010115171.0。在该专利申请所公开的复合绝缘塔中，由于使用了复合材料制造的横担作为输电线的支撑件，从而可以减少绝缘子串的长度或者避免使用悬垂绝缘子串，进而减小了横担的长度，降低杆塔的成本以及重量，并降低输电塔的占地面积。这种复合杆塔的横担不仅只由一个绝缘杆构成，而且该绝缘杆还仅通过一个吊杆连接至复合杆塔的主杆，整体结构比较单薄，无法满足对高压输电线的支撑。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种结构简单、施工方便且具有较高支撑稳定性的电网输电线用复合杆塔的复合横担结构及使用该复合横担结构的复合杆塔。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种电网输电线用复合杆塔的复合横担结构，其中，所述复合横担结构包括：一组横担绝缘子，其呈一字型布置，该组横担绝缘子的一端连接所述复合杆塔的塔身另一端悬垂适于连接所述电网输电线；两组斜拉绝缘子，该两组斜拉绝缘子相对于彼此布置成V字型，每组斜拉绝缘子的位于V字型顶点处的第一端连接所述横担绝缘子的所述另一端而位于V字型开口处的第二端在所述横担绝缘子的上方连接至所述塔身。

在本发明的该方面，由于复合横担结构仅采用一组横担绝缘子，结构简单、施工安装方便；同时，由于采用了两组斜拉绝缘子，从而能够利用三角形的稳定性使复合横担结构的强度更高，以承受导线断线或拉动时左右摆动所产生的受力。

优选地，两组斜拉绝缘子在V字型顶点处形成的夹角为15°～75°。夹角越大，产品能够承受的机械强度越大；但产品夹角过大后，在保证横担的绝缘距离的基础上，会使斜拉绝缘子的长度和塔身的宽度同时增加，导致成本大大增加，故一般将夹角控制在15°～75°。

优选地，上述斜拉绝缘子为线路绝缘子。

优选地，上述斜拉绝缘子为实心拉杆。

优选地，上述一组横担绝缘子由一个空心绝缘子构成。空心绝缘子成本低，重量轻。

根据本发明的另一个方面，提供一种电网输电线用复合杆塔，其中，复合杆塔包括塔身以及至少一个装设于塔身上的如上所述的复合横担结构。

优选地，复合杆塔的塔身由复合材料构件构成。

优选地，复合杆塔还包括塔头，塔头由复合材料构件构成。

通过参考下面所描述的实施方式，本发明的这些方面和其他方面将会得到清晰地阐述。

附图说明

本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1是根据本发明优选实施方式的电网输电线用复合杆塔的示意性前视图；

图2是图1中电网输电线用复合杆塔的有关复合横担结构部分的局部放大视图；

图3是图2中结构的透视图。

具体实施方式

根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

首先，根据本发明优选实施方式的电网输电线用复合杆塔10由图1示意性地示出，该复合杆塔10为上字型塔即单回线塔。如图1所示，复合杆塔10包括塔头11、塔身12、塔脚13，以及连接固定于塔身12上的三个复合横担结构14。在该实施方式中，塔头11和塔身12均采用复合材料构件构成，但在其它的实施方式中，塔头11和塔身12皆可像塔脚13一样为钢质结构。其中，这里所提到的复合材料构件可以采用本发明申请人先前提交的发明名称为“电网输电线用复合绝缘塔”、专利申请号为CN201010115171.0的发明专利申请文件中所提及的主杆的拉挤或者缠绕工艺制备，在此不再详细阐述。

再如图1所示，在该复合杆塔10中具有三个复合横担结构14，其中位于最上面的复合横担结构被称之为上横担，位于下面的两个复合横担结构被称之为下横担。在该实施方式中，作为优选实例的复合横担结构14如图2和图3所示，包括一组横担绝缘子141，其沿水平面方向呈一字型布置，该组横担绝缘子141的一端1411可借助于板型金属件(图未示)连接至复合杆塔10的塔身12上，另一端即自由端1412悬垂并适于连接电网输电线(图未示)；两组斜拉绝缘子142，该两组斜拉绝缘子142相对于彼此布置成V字型，每组斜拉绝缘子142的位于V字型顶点处的第一端1421连接横担绝缘子141的上述另一端1412，而位于V字型开口处的第二端1422在横担绝缘子141的上方连接至塔身12。应当理解，上面所提到的V字型的方向这样确定，其开口朝向塔身，其顶点朝向所悬挂的电网输电线。

在本实施方式中，由于复合横担结构在水平面方向仅采用一组横担绝缘子141，结构简单、施工安装方便；同时，由于采用了两组斜拉绝缘子142，从而能够利用三角形的稳定性使复合横担结构的强度更高，以承受导线断线或拉动时左右摆动所产生的受力。如图3所示，两组斜拉绝缘子在V字型顶点处形成的夹角可以设置为15°～75°。夹角越大，产品能够承受的机械强度越大；但产品夹角过大后，在保证横担的绝缘距离的基础上，会使斜拉绝缘子的长度和塔身的宽度同时增加，导致成本大大增加，故一般将夹角控制在15°～75°。在本实施方式中，夹角α为30°。通过这种设置，既保证了高压复合杆塔实际工况的受力要求，又保证了横担绝缘子长度和塔身的宽度最优，且最为美观。另外，尽管在本实施方式中横担绝缘子水平放置，应当理解的是，横担绝缘子也可以相对水平方向倾斜放置。

在本实施方式中，斜拉绝缘子142为线路绝缘子，构成为复合材料拉杆的形式。斜拉绝缘子142采用拉挤成型实心杆，复合材料同样为环氧、乙烯基或聚氨酯材料，其外部有起外绝缘保护作用的硅橡胶材料。斜拉绝缘子142用于将横担绝缘子141吊挂于塔身12上，其两端可通过端部金属件144分别与横担绝缘子141和塔身12连接，如图2、图3所示。其中，斜拉绝缘子142的端部金属件144采用传统压接工艺成型。

在本实施方式中，复合横担结构14的一组横担绝缘子141实际是一根由复合材料构成的压管形式的空心绝缘子，比如可以是能够承担起机械强度的环氧玻璃钢管，内部空心并填充有聚氨酯材料的泡沫，外部具有起外绝缘保护作用的硅橡胶材料作为护套和伞裙。应当理解的是，上述环氧玻璃钢管也可以用乙烯基材料或聚氨酯材料缠绕管代替；环氧玻璃钢管内部空心时也可以填充有绝缘气体、绝缘油或固体绝缘介质，当然，环氧玻璃钢管也可以做成内部实心；上述硅橡胶材料可以是高温硫化硅橡胶、室温硫化硅橡胶或液态硅橡胶。横担绝缘子的制备并非本发明的重点，未尽细节可以参照申请号为CN201010115171.0的发明专利申请文件。

对于承受压力和弯曲力的压管即横担绝缘子141而言，其端部金具或金属法兰145采用的是胶装工艺或过盈配合成型，胶装比(法兰高度：管径)为0.8～1.5，这样能更好地提高抗压能力和抗拉能力。具体地，横担绝缘子141的胶装结构是在金属连接件内部加工多道环向金属槽，对应缠绕管外表面对应套接位置加工同样尺寸的胶装槽型，两者之间形成套合，在槽与槽之间通过根部工艺孔，将一种胶液注入两者配合的槽型之间并填满，通过室温长时间固化，一般固化时间为8～16小时，或者通过外部加热的方法加快固化，固化温度为100℃～150℃，固化时间为1～4小时。

使用上述复合横担来替代传统高压(例如750kV)铁塔的金属横担部分，可以完全取消或缩短用于传统铁塔上的悬垂绝缘子，从而消除了由悬垂绝缘子风偏所引起的绝缘距离缩短，空气间隙击穿的风险，可以大大缩短横担长度，降低线路走廊宽度。

应当理解的是，尽管在上述优选实施方式中，一组横担绝缘子仅由一根空心绝缘子构成，应当理解，其也可以根据需要由两根空心绝缘子通过中间金属法兰(图未示)连接成一字型，通过这样的设置，可以加长复合横担结构的长度，从而可以满足更高电压输电线的要求。同理，虽然在上述实施方式中，两组斜拉绝缘子的每组仅由一根实心拉杆构成，应当理解，每组斜拉绝缘子也可以由两根实心拉杆借助于中间金属法兰连接而成。

另外，尽管在上述实施方式中使用的金属法兰，但应当理解，法兰也可以是非金属的，只要能够满足支撑要求即可。还应当理解的是，上述线路绝缘子可以是弹性的。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。需要注意的是，按照惯例，权利要求中使用单个元件意在包括一个或多个这样的元件。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。

Claims (8)

1.一种电网输电线用复合杆塔的复合横担结构，其特征在于，所述复合横担结构包括：

一组横担绝缘子，其呈一字型布置，该组横担绝缘子的一端连接所述复合杆塔的塔身，另一端悬垂并适于连接所述电网输电线；

两组斜拉绝缘子，该两组斜拉绝缘子相对于彼此布置成V字型，每组斜拉绝缘子的位于V字型顶点处的第一端连接所述横担绝缘子的所述另一端而位于V字型开口处的第二端在所述横担绝缘子的上方连接至所述塔身。

2.如权利要求1所述的电网输电线用复合杆塔的复合横担结构，其特征在于，所述两组斜拉绝缘子在V字型顶点处形成的夹角为15°～75°。

3.如权利要求1或2所述的电网输电线用复合杆塔的复合横担结构，其特征在于，所述斜拉绝缘子为线路绝缘子。

4.如权利要求1或2所述的电网输电线用复合杆塔的复合横担结构，其特征在于，所述斜拉绝缘子为实心拉杆。

5.如权利要求1或2所述的电网输电线用复合杆塔的复合横担结构，其特征在于，所述一组横担绝缘子由一个空心绝缘子构成。

6.一种电网输电线用复合杆塔，其特征在于，所述复合杆塔包括塔身以及至少一个装设于所述塔身上的如权利要求1至5任一项所述的复合横担结构。

7.如权利要求6所述的电网输电线用复合杆塔，其特征在于，所述复合杆塔的塔身由复合材料构件构成。

8.如权利要求6或7所述的电网输电线用复合杆塔，其特征在于，所述复合杆塔还包括塔头，所述塔头由复合材料构件构成。