CN107989456A - 一种110kV短杆身电杆及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种110kV短杆身电杆及制作方法，该电杆包括电杆本体、地线横担、上横担、中横担和下横担，上横担、中横担和下横担均通过抱箍与电杆本体连接，所述地线横担包括下支座、第一地线横担和第二地线横担，下支座与电杆本体上端连接，第一地线横担和第二地线横担的下端与下支座连接，所述第一地线横担和第二地线横担相互交叉，所述交叉处通过螺栓连接，第一地线横担和第二地线横担的上端均设有地线挂板。通过优化地线横担的结构降低电杆的高度，节省材料，同时提高地线横担的结构强度。

Description

一种110kV短杆身电杆及制作方法

技术领域

本发明涉及输电线路工程领域，具体涉及一种110kV短杆身电杆及制作方法。

背景技术

电杆是架空输电线路重要的支撑结构，它将导线，绝缘子串，金具悬挂在空气中，并将垂直和水平荷载传递到深埋在大地中的基础上。随着电网建设规模的逐步扩大， 为相应节能环保的号召，降低杆塔造价。复合横担材料被应用到输电杆塔的制作中来。然而，传统的复合材料横担针对地线横担的受力结构优化不合理，且没有有效利用杆身空间，导致材料的浪费；同时，通过大风、均匀覆冰、上人检修、断线等各种工况下进行静力学仿真分析，发现地线横担所受应力偏大，处于较危险状态，这种情况下可能会出现断横担现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种110kV短杆身电杆及其制作方法，通过优化地线横担的结构降低电杆的高度，节省材料，同时提高地线横担的结构强度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种110kV短杆身电杆，包括电杆本体、地线横担、上横担、中横担和下横担，上横担、中横担和下横担均通过抱箍与电杆本体连接，所述地线横担包括下支座、第一地线横担和第二地线横担，下支座与电杆本体上端连接，第一地线横担和第二地线横担的下端与下支座连接，所述第一地线横担和第二地线横担相互交叉，所述交叉处通过螺栓连接，第一地线横担和第二地线横担的上端均设有地线挂板。

优选的方案中，所述下支座包括两个对称分布的第一卡合横架，所述第一卡合横架包括第一卡合部和第一连接部，第一卡合部为半圆形，两个第一卡合横架通过第一卡合部卡在电杆本体上，第一连接部通过螺栓固定。

进一步的方案中，所述第一地线横担和第二地线横担的下端分别与其中的一个第一卡合横架的第一连接部的外侧连接。

优选的方案中，所述下支座沿电杆本体对称分布。

优选的方案中，所述下支座的上方设有上支座，所述上支座包括两个对称分布的第二卡合横架，所述第二卡合横架包括第二卡合部和第二连接部，第二卡合部为半圆形，两个第二卡合横架通过第二卡合部卡在电杆本体上，第一地线横担和第二地线横担夹在两个第二连接部之间通过螺栓固定，第一地线横担和第二地线横担的交叉处位于上支座上方。。

进一步的方案中，所述上支座沿电杆本体对称分布。

优选的方案中，所述电杆本体从顶端至下横担往下3.5m处为复合材料，所述复合材料为纤维材料与树脂混合制成。

优选的方案中，所述第一地线横担和第二地线横担为镀锌角钢。

优选的方案中，所述第一地线横担和第二地线横担的交叉处设有垫片和弹簧垫片，所述垫片设置在弹簧垫片的两端，螺栓穿过垫片和弹簧垫片连接第一地线横担和第二地线横担。

一种110kV短杆身电杆的制作方法，包括以下步骤：

一、先将镀锌角钢沿角钢背部进行火曲制弯，并将上端切角处理；

二、将第一地线横担和第二地线横担的中间至下端部分进行压扁，再钻连接孔；

三、将地线挂板钻孔，通过螺栓连接固定在第一地线横担和第二地线横担的上端；

四、将上支座和下支座固定在电杆本体上，第一地线横担和第二地线横担相互交叉的安装在上支座和下支座上。

本发明提供的一种110kV短杆身电杆及制作方法，具有以下有效果：

1、降低了电杆本体的高度，节约了材料。

2、在立杆施工的过程中，较短的电杆本体具有较轻的重量，对于杆位处于山区、丘陵、植被密集区或经济林区的材料运输具有很大好处，大大节省了材料运输所需投入的人工、机械台班时间，能创造较大的社会价值。

3、改良了地线横担的结构，增强了地线横担的受力稳定性，具有较大的工程意义。通过使用Ansys软件分析，地线横担的受力以及应力变形在不同工况下均有较大幅度的下降。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本发明的上支座的结构示意图。

图4为本发明的下支座的结构示意图。

图5为本发明的第一地线横担和第二地线横担交叉处的连接示意图。

图6为本发明的地线横担的火曲曲线图。

图7为工况一现有结构与本发明的应力分布云图对比图。

图8为工况一现有结构与本发明的位移分布云图对比图。

图9为工况二现有结构与本发明的位移分布云图对比图。

图10为工况三现有结构与本发明的应力分布云图对比图。

图11为工况三现有结构与本发明的位移分布云图对比图。

图12为工况四现有结构与本发明的应力分布云图对比图。

图中：电杆本体1，地线横担2，上横担3，中横担4，下横担5，下支座6，第一地线横担7，第二地线横担8，地线挂板9，第一卡合横架10，第一卡合部11，第一连接部12，上支座13，第二卡合横架14，第二卡合部15，第二连接部16，垫片17，弹簧垫片18。

具体实施方式

如图1~2中，一种110kV短杆身电杆，包括电杆本体1、地线横担2、上横担3、中横担4和下横担5，上横担3、中横担4和下横担5均通过抱箍与电杆本体1连接，所述地线横担2包括下支座6、第一地线横担7和第二地线横担8，下支座6与电杆本体1上端连接，第一地线横担7和第二地线横担8的下端与下支座6连接，所述第一地线横担7和第二地线横担8相互交叉，所述交叉处通过螺栓连接，第一地线横担7和第二地线横担8的上端均设有地线挂板9。

第一地线横担7和第二地线横担8上端的地线挂板9与上横担3、中横担4和下横担5的两端处于一条竖直线上。

如图4中，所述下支座6包括两个对称分布的第一卡合横架10，所述第一卡合横架10包括第一卡合部11和第一连接部12，第一卡合部11为半圆形，两个第一卡合横架10通过第一卡合部11卡在电杆本体1上，第一连接部12通过螺栓固定。

所述第一地线横担7和第二地线横担8的下端分别与其中的一个第一卡合横架10的第一连接部12的外侧连接。

所述下支座6沿电杆本体1对称分布。

如图3中，所述下支座6的上方设有上支座13，所述上支座13包括两个对称分布的第二卡合横架14，所述第二卡合横架14包括第二卡合部15和第二连接部16，第二卡合部15为半圆形，两个第二卡合横架14通过第二卡合部15卡在电杆本体1上，第一地线横担7和第二地线横担8夹在两个第二连接部16之间通过螺栓固定，第一地线横担7和第二地线横担8的交叉处位于上支座13上方。

所述上支座13沿电杆本体1对称分布。

地线横担2的高度部分替代了一部分电杆本体1，使得在电杆的设计制作过程中，可以在原杆身的基础上，减短一定的高度，节约制造成本。同时，第一地线横担7和第二地线横担8相互交叉支撑，交叉点以下部分由上支座13、下支座6支承，形成的三角结构既可以稳定的支撑地线横担2，又可以使得力臂减短，进一步降低地线挂线后垂直荷载对地线横担2与电杆本体1连接处的作用应力。同时，该结构也可视为对地线横担2的补强，地线横担2结构本身的稳定性也得到了加强。

所述电杆本体1从顶端至下横担5往下3.5m处为复合材料，所述复合材料为纤维材料与树脂混合制成。树脂基体将纤维缠绕成整体复合材料，可用于本发明的复合材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚烯纤维、陶瓷纤维以及玄武岩纤维等。

该复合材料绝缘性能良好，使得上横担3、中横担4和下横担5的长度设计时不必过多考虑导线与电杆本体1之间的电气距离。从而使得上横担3、中横担4和下横担5长度较短，进一步节约生产成本。

进一步地，该复合材料重量较轻，在大风恶劣天气下，导线和电杆本体1承受较大横向荷载时，相比钢制塔头，对电杆本体1的屈曲作用较小。

所述第一地线横担7和第二地线横担8为镀锌角钢。

如图5中，所述第一地线横担7和第二地线横担8的交叉处设有垫片17和弹簧垫片18，所述垫片17设置在弹簧垫片18的两端，螺栓穿过垫片17和弹簧垫片18连接第一地线横担7和第二地线横担8。垫片17的数量为四个，弹簧垫片18的数量为一个，垫片17成对的设置在弹簧垫片18的两端。

在电杆的运行阶段的效用，使用Ansys软件对本发明提供的一种110kV短杆身电杆和现有传统结构在4种工况下进行对比分析，结果如下：

如图7和图8中，工况一，设定为正常运行：杆塔承受垂直于线路方向的风载荷，风速为5m/s；施加荷载为100%设计荷载。在此工况下，现有结构的应力最大值出现在地线横担处，为353MPa；本发明提供的结构地线横担处的应力分布均小于32.5MPa，远小于现有结构的353MPa；现有结构的地线横担位置的最大位移为69mm，本发明提供结构地线横担的位移为32mm。

如图9中， 工况二，设定为安装地线：右侧地线安装，其余横担不挂线；试验荷载为120%设计荷载。在现有结构中，最大位移发生在右侧地线横担处，为189mm，这一位移距离表征安装危险系数激增。在改进的结构中，相同位置的最大位移仅为37mm。可见该结构对地线横担以及地线横担与电杆本体的连接处的受力有很大改善。

如图10和图11中，工况三，设定为安装导线：安装左侧下导线，其余导线已安装完毕，施加荷载为120%设计荷载。现有结构的地线横担处发生最大位移达到192mm，本发明的地线横担处发生最大位移为162mm，小于现有结构相同位置的位移。现有结构的最大应力发生在地线横担与抱箍的连接处，为677MPa，而本发明提供的结构地线横担处的应力均在47MPa以内。

如图12中，工况四，设定为超载大风：施加荷载为120%设计荷载。本工况是最恶劣的运行情况，在此工况下，现有结构的最大应力仍出现在地线横担与杆身连接处的抱箍处，为733MPa，超出了起连接作用的抱箍的屈服强度，在实际运行中，未达到此计算应力时，抱箍已经损坏；本发明提供的结构，地线横担的总体应力分布均小于40.7MPa；最大应力出现在下横担与电杆本体连接处的抱箍处，为366MPa，远小于现有结构的最大应力，不会出现抱箍损坏的情况。

通过以上仿真分析结果可知，本发明提供的结构在电杆的整个服役运行阶段中，面对不同的运行工况，均具有比现有电杆结构更优良的结构稳定性，更好的应对恶劣运行环境的能力，能够更好地保障电网安全稳定运行。

一种110kV短杆身电杆的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、先将镀锌角钢沿角钢背部进行火曲制弯，火曲曲线图如图6中所示，并将上端切角处理；

二、将第一地线横担7和第二地线横担8的中间至下端部分进行压扁，再钻连接孔；

三、将地线挂板9钻孔，通过螺栓连接固定在第一地线横担7和第二地线横担8的上端；

四、将上支座13和下支座6固定在电杆本体1上，第一地线横担7和第二地线横担8相互交叉的安装在上支座13和下支座6上。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种110kV短杆身电杆，包括电杆本体（1）、地线横担（2）、上横担（3）、中横担（4）和下横担（5），上横担（3）、中横担（4）和下横担（5）均通过抱箍与电杆本体（1）连接，其特征在于：所述地线横担（2）包括下支座（6）、第一地线横担（7）和第二地线横担（8），下支座（6）与电杆本体（1）上端连接，第一地线横担（7）和第二地线横担（8）的下端与下支座（6）连接，所述第一地线横担（7）和第二地线横担（8）相互交叉，所述交叉处通过螺栓连接，第一地线横担（7）和第二地线横担（8）的上端均设有地线挂板（9）。

2.根据权利要求1所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述下支座（6）包括两个对称分布的第一卡合横架（10），所述第一卡合横架（10）包括第一卡合部（11）和第一连接部（12），第一卡合部（11）为半圆形，两个第一卡合横架（10）通过第一卡合部（11）卡在电杆本体（1）上，第一连接部（12）通过螺栓固定。

3.根据权利要求2所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述第一地线横担（7）和第二地线横担（8）的下端分别与其中的一个第一卡合横架（10）的第一连接部（12）的外侧连接。

4.根据权利要求1所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述下支座（6）沿电杆本体（1）对称分布。

5.根据权利要求1所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述下支座（6）的上方设有上支座（13），所述上支座（13）包括两个对称分布的第二卡合横架（14），所述第二卡合横架（14）包括第二卡合部（15）和第二连接部（16），第二卡合部（15）为半圆形，两个第二卡合横架（14）通过第二卡合部（15）卡在电杆本体（1）上，第一地线横担（7）和第二地线横担（8）夹在两个第二连接部（16）之间通过螺栓固定，第一地线横担（7）和第二地线横担（8）的交叉处位于上支座（13）上方。

6.根据权利要求5所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述上支座（13）沿电杆本体（1）对称分布。

7.根据权利要求1所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述电杆本体（1）从顶端至下横担（5）往下3.5m处为复合材料，所述复合材料为纤维材料与树脂混合制成。

8.根据权利要求1所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述第一地线横担（7）和第二地线横担（8）为镀锌角钢。

9.根据权利要求1所述的一种110kV短杆身电杆，其特征在于：所述第一地线横担（7）和第二地线横担（8）的交叉处设有垫片（17）和弹簧垫片（18），所述垫片（17）设置在弹簧垫片（18）的两端，螺栓穿过垫片（17）和弹簧垫片（18）连接第一地线横担（7）和第二地线横担（8）。

10.一种110kV短杆身电杆的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、先将镀锌角钢沿角钢背部进行火曲制弯，并将上端切角处理；

二、将第一地线横担（7）和第二地线横担（8）的中间至下端部分进行压扁，再钻连接孔；

三、将地线挂板（9）钻孔，通过螺栓连接固定在第一地线横担（7）和第二地线横担（8）的上端；

四、将上支座（13）和下支座（6）固定在电杆本体（1）上，第一地线横担（7）和第二地线横担（8）相互交叉的安装在上支座（13）和下支座（6）上。