CN108952303A - 一种330kV双回路复合横担窄基塔 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种330kV双回路复合横担窄基塔，涉及电力杆塔技术领域。塔头部分由地线横担、上导线横担、中导线横担和下导线横担从上至下依次与塔身连接组成。塔身主体由塔身主材、塔身交叉斜材、塔腿组成。在塔头两侧对称设置地线横担、上导线横担、中导线横担和下导线横担，导线横担由复合材料压杆、复合材料拉杆组成，每一侧的两根倾斜设置的复合材料压杆与塔身主体组成三角支撑；复合材料拉杆两端分别连接塔身和复合材料压杆。地线横担选用钢材，上导线横担、中导线横担和下导线横担均采用复合材料。一种330kV双回路复合横担窄基塔，可以节约大量的钢材，塔头尺寸小，走廊宽度窄，方便运输和组装，使用寿命长，增强了铁塔的环境友好性。

Description

一种330kV双回路复合横担窄基塔

技术领域

本申请涉及电力杆塔技术领域，尤其涉及一种330kV双回路复合横担窄基塔。

背景技术

随着电网建设的发展，西电东送、南北互供的电网工程进一步深入，架空输电线路越来越多，输电线路的工程要求也越来越严格。在评价架空输电线路时，需综合考虑架空输电线路在建设、运行、维护等过程中，体现的经济性、技术性、环境友好性。

目前我国110kV以上输电线路铁塔绝大部分采用全钢制结构，即塔身主材、塔身交叉斜材、塔腿、横担等均采用钢材制作的钢管或角钢。采用全钢制结构的输电线路铁塔具有以下特点：(1)钢材存在自身质量重、潮湿环境下易锈蚀、受力不均时易开裂等缺陷，在施工运输、运行、维护等方面存在较大困难。(2)铁塔为全钢结构的输电线路易发生污秽闪络、风偏放电等故障和事故，增加了运维工作量，增加了综合费用。(3)架空输电线路的广泛架设，造成钢材的需求增大，从而消耗了大量的矿产能源，对生态环境的影响巨大，不利于生态环境的良性发展。(4)全钢结构的输电线路铁塔自重较大，路基建设要求高，占地面积大，线路走廊宽，一般建设在远离生活区的地方，以减少对周围居民、周边设施的影响。

基于此，需要一种既能满足输电线路铁塔基础功能，又能减少占地面积，安全、简单、经济的新型铁塔结构。

发明内容

本申请提供了一种330kV双回路复合横担窄基塔，以解决传统铁塔占地面积大，钢材料消耗大，运维成本投入大，结构复杂等问题。

一种330kV双回路复合横担窄基塔，包括：塔身主体，所述塔身主体包括塔身主材、塔身交叉斜材、塔腿以及连接所述塔腿的腿部斜材；所述塔身主体上设有横担结构，由上至下依次为地线横担、上导线横担、中导线横担和下导线横担，所述下导线横担设置在所述塔身主体的中部以上位置；

所述上导线横担、所述中导线横担和所述下导线横担均包括对称设置在所述塔身主体两侧的两根复合材料压杆、两根复合材料拉杆，其中，每一侧的两根所述复合材料压杆与所述塔身主体组成三角支撑；每根所述复合材料拉杆的一端设置在两根所述复合材料压杆的连接处，另一端设置在所述复合材料压杆上方的所述塔身主体上；

每根所述复合材料压杆为非水平设置，两个端点在垂直方向上存在预设高度；

所述塔身主材、所述塔腿采用钢管制作，所述塔身交叉斜材、腿部斜材采用角钢制作，所述地线横担采用角钢制作，所述上导线横担、所述中导线横担和所述下导线横担均采用复合材料制作，所述复合材料的组成成分包括树脂和纤维。

可选的，所述复合材料的组成成分包括环氧树脂和E-玻璃纤维。

可选的，硅橡胶伞裙套设在所述复合材料压杆上，所述复合材料压杆的横截面为环形，所述复合材料压杆的一端设置钢套管，通过插板、螺栓与所述塔身主体上的钢制节点板连接。

可选的，硅橡胶伞裙套设在所述复合材料拉杆上，所述复合材料拉杆的横截面为圆形，所述复合材料拉杆两端通过连接金具与所述复合材料压杆、所述塔身主体上的钢制节点板连接。

可选的，每根所述复合材料拉杆的一端设置在两根所述复合材料压杆的连接处，另一端设置在与其相邻的、上方的所述横担结构与所述塔身主体的连接处。

可选的，所述复合材料压杆的两个端点、在垂直方向上的上挑距离为1.0m。

可选的，所述地线横担、所述上导线横担、所述中导线横担和所述下导线横担两端对称设有挂线点，所述挂线点到所述塔身主体中轴线的距离分别为5.9m、5.4m、5.9m、5.4m。

可选的，由上至下，相邻两个所述横担结构挂线点的垂直距离距离依次为：4.5m、6.5m、6.5m。

可选的，变坡处以上所述塔身主体的横截面为正方形，塔身宽度为1.5m。

可选的，铁塔根开为4.0m。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

与现有技术相比，本申请提供的一种330kV双回路复合横担窄基塔，包括塔身主体，塔身主体包括塔身主材、塔身交叉斜材、塔腿、腿部斜材。塔身主体上设有横担结构，由上至下依次为地线横担、上导线横担、中导线横担和下导线横担，且下导线横担设置在塔身主体的中部以上位置。上导线横担、中导线横担和下导线横担均包括对称设置在塔身主体两侧的两根复合材料压杆、两根复合材料拉杆，其中，每一侧的两根复合材料压杆与塔身主体组成三角支撑；每根复合材料拉杆的一端设置在两根复合材料压杆的连接处，另一端设置在复合材料压杆上方的塔身主体上；每根复合材料压杆为非水平设置，两个端点在垂直方向上存在预设高度。塔身主材、塔腿采用钢管制作，塔身交叉斜材、腿部斜材采用角钢制作，地线横担采用角钢制作，上导线横担、中导线横担和下导线横担均采用复合材料制作，复合材料的组成成分包括树脂和纤维。使用复合材料的窄基塔，由于复合材料具有高强度、轻质量、耐腐蚀、绝缘性能良好、可设计性强等特点，能够充分满足330kV输电线路的要求。使用复合材料可以节约大量的钢材，减小塔头尺寸，减少走廊宽度，方便运输和组装。同时复合材料的使用寿命长，降低了电力铁塔的运维成本，铁塔颜色可调、无毒害、报废后可再利用，增强了铁塔的环境友好性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种330kV双回路复合横担窄基塔的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的上导线横担结构布置图。

附图标记说明：1、塔身主材；2、塔身交叉斜材；3、塔腿；4、腿部斜材；5、地线横担；6、上导线横担；7、中导线横担；8、下导线横担；9、复合材料压杆；10、复合材料拉杆；11、变坡处。

具体实施方式

请参考附图1，该图示出了本申请提供的330kV双回路复合横担窄基塔的结构。

一种330kV双回路复合横担窄基塔，包括：塔身主体，塔身主体包括塔身主材1、塔身交叉斜材2、塔腿3及连接塔腿3的腿部斜材4；塔身主体上设有横担结构，由上至下依次为地线横担5、上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8，下导线横担8设置在塔身主体的中部以上位置。

上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8均包括对称设置在塔身主体两侧的两根复合材料压杆9、两根复合材料拉杆10，其中，每一侧的两根复合材料压杆9与塔身主体组成三角支撑；每根复合材料拉杆10的一端设置在两根复合材料压杆9的连接处，另一端设置在复合材料压杆9上方的塔身主体上。

每根复合材料压杆9为非水平设置，两个端点在垂直方向上存在预设高度。

塔身主材1、塔腿3采用钢管制作，塔身交叉斜材2、腿部斜材4采用角钢制作，地线横担5采用角钢制作，上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8均采用复合材料制作，复合材料的组成成分包括树脂和纤维。

如图1所示，电力铁塔由上至下依次为塔身主材1、塔身交叉斜材2、塔腿3，塔身主材1为钢管，塔身主材1通过塔身交叉斜材2连接，塔身交叉斜材2为角钢制作；塔身主体设有变坡处11，塔腿3设置在塔身主体的最下部，塔腿3也是由钢管制作。

塔身主体上设有横担结构，由上至下依次为地线横担5、上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8。其中，地线横担5为以塔身主体中轴线为对称轴的对称结构，用于悬挂地线。地线横担5为三角形结构，与塔身连接处的高度为2m，端部夹角为21度。

上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8均为以塔身主体中轴线为对称轴的对称结构，用于悬挂输电导线。上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8三者的结构相似，横担长度不同。下面以上导线横担6为例进行说明。

如图2所示，上导线横担6包括复合材料压杆9、复合材料拉杆10，其中，塔身主体的两侧对称设置复合材料压杆9和复合材料拉杆10，每一侧均包括两根复合材料压杆9、两根复合材料拉杆10。两根复合材料压杆9具有一个公共的连接点，另一端分别连接在塔身主材1上。上导线横担6与塔身连接处的高度为3.5m。两根复合材料压杆9与塔身主体组成三角支撑。

两根复合材料拉杆10的一端均与两根复合材料压杆9的公共连接点连接，另一端分别与塔身主体连接，复合材料压杆9、复合材料拉杆10与塔身主体三者同样可以组成三角支撑。

该结构布置充分利用了复合材料抗拉性能优异的特点，避免采用斜材，斜材之间存在中间节点，需设置节点连接部件，增加成本投入。同时三角支撑结构具备良好的稳定性，满足输电线路挂线的可靠性。

为了更好的满足承载力、变形以及电气设计的要求，复合材料压杆9远离塔身主体的一端向上倾斜，即两个端点在垂直方向上存在预设高度。倾斜设置，可使得复合材料压杆9的受力性能更好。

上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8三者的结构简单，组装方便。下导线横担8设置在塔身主体的中部以上位置，其中下导线横担8的下平面距离塔身主体的变坡处11为1.5m。

塔身主材1、塔腿3采用钢管制作，可选用常见的Q345钢管，塔身交叉斜材2、腿部斜材4采用角钢制作，可选用常见的Q235角钢。

上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8均采用复合材料制作。复合材料的组成成分包括树脂和纤维。树脂基体将纤维连接成一个整体而承受荷载，基于树脂和纤维的物理性能，能有效保证复合材料压杆9、复合材料拉杆10的物理力学性能。复合材料具有较好的电气绝缘性，能够极大的缩短悬式绝缘子的长度，甚至取消悬式绝缘子的设置。

复合材料压杆9、复合材料拉杆10为塔体结构中的主要受力部件，根据工艺要求，当管径小于等于300mm时，采用拉挤成型或缠绕成型工艺制作，当管径大于300mm时，采用缠绕成型工艺制作。

使用复合材料可以节约大量钢材，间接减少对环境的污染破坏。同时，由于复合材料的质量较轻，基于复合材料的窄基塔，自重较轻，占地面积减小。

复合材料的强度高，电气绝缘性好，在塔头设计时，采用较小的尺寸即可满足要求，从而能够减小塔头尺寸，减少走廊宽度。

复合材料还具有其他优点，比如耐腐蚀，方便设计，加工容易，绝缘性能良好，抗拉强度高等，能够有效降低电力铁塔的运维成本，同时，复合材料颜色可调，无毒害，报废后可回收再利用，延长了使用寿命，保证了电力铁塔的环境友好性。

可选的，复合材料的组成成分包括环氧树脂和E-玻璃纤维。

综合考虑强度、模量、价格以及产量等因素，纤维成分选用E-玻璃纤维。E-玻璃纤维也叫无碱玻璃纤维，化学稳定性、电绝缘性能、强度好，与树脂结合后可制作为优良的结构用材。

环氧树脂的抗拉强度、剪切强度以及抗压强度均较高，延伸率达到4％，具有良好粘接、耐腐蚀、电气绝缘、高强度等特点，能很好地与E-玻璃纤维协同变形，且价格适中。两者结合可满足电力铁塔的要求，经济性良好。

可选的，硅橡胶伞裙套设在复合材料压杆9上，复合材料压杆9的横截面为环形，复合材料压杆9的一端设置钢套管，通过插板、螺栓与塔身主体上的钢制节点板连接。

为保证复合材料压杆9的绝缘性，将硅橡胶伞裙套设在复合材料压杆9上。复合材料压杆9的横截面为环形，截面惯性矩大，稳定承载力高，而且制作方便，连接简单。

复合材料压杆9规格的选择范围为FRPφ200×10－FRPφ250×15(FRP，FiberReinforced Polymer/Plastic，纤维增强复合材料)，复合材料压杆9与塔身主体连接的一端设有钢套管、插板，通过螺栓，将插板与塔身主体上的钢制节点板连接。该连接方式可以保证复合材料压杆9与塔身主体的牢固连接。

可选的，硅橡胶伞裙套设在复合材料拉杆10上，复合材料拉杆10的横截面为圆形，复合材料拉杆10的两端均通过连接金具分别与复合材料压杆9、塔身主体上的钢制节点板连接。

为保证复合材料拉杆10的绝缘性，将硅橡胶伞裙套设在复合材料拉杆10上。复合材料拉杆10的横截面为圆形，制作方便，连接简单。

复合材料拉杆10规格的选择范围为FRPφ20－FRPφ24，其两端均通过连接金具分别与复合材料压杆9端部的钢制节点板、塔身主体的钢制节点板连接。该种连接方式简化了端部节点的构造，方便施工安装。

可选的，每根复合材料拉杆10的一端设置在两根复合材料压杆9的连接处，另一端设置在与其相邻的、上方的横担结构与塔身主体的连接处。

为了简化复合材料压杆9、复合材料拉杆10、塔身主体三者的连接方式，复合材料拉杆10与塔身主体的连接位置可以设置在与其相邻的、上方的横担结构与塔身主体的连接处。以下导线横担8用的复合材料拉杆10为例进行说明。

复合材料拉杆10的两端均设置有连接金具，其中一端连接于两根复合材料压杆9的连接节点处，另一端设置在中导线横担的复合材料压杆9与塔身主体的连接位置处，塔身主材的节点采用钢制节点板焊接在钢管上。

而固定上导线横担6的复合材料拉杆10一端设置两根复合材料压杆9的连接节点处，另一端设置在地线横担5底部与塔身主体的连接位置处。

可选的，复合材料压杆9的两个端点、在垂直方向上的上挑距离为1.0m。

上挑的布置方式可以更好的满足承载力、变形以及电气设计的要求。

可选的，地线横担5、上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8两端对称设有挂线点，挂线点到塔身主体中轴线的距离分别为5.9m、5.4m、5.9m、5.4m。

为了满足防雷要求、电气间隙要求、电磁环境要求、绝缘距离要求，横担结构的挂线点与塔身主体中轴线的距离分别设置为5.9、5.4m、5.9m、5.4m。

可选的，由上至下，相邻两个横担结构挂线点的垂直距离依次为：4.5m、6.5m、6.5m。

位于塔身主体同一侧的地线横担5与上导线横担6的挂线点间距为4.5m，位于塔身主体同一侧的上导线横担6与中导线横担7、中导线横担7与下导线横担8的挂线点间距均为6.5m。

可选的，变坡处11以上塔身主体的横截面为正方形，塔身宽度为1.5m。

可选的，铁塔根开为4.0m。

本申请实施例提供的窄基塔，铁塔根开为4.0m，是传统全钢结构铁塔的1/3左右。铁塔根开小，占地面积小，根据施工需要可设置在绿化带中间，一方面使得输电线路整体铺设路线更加规整，节约了输电线路的投入成本；另一方面缓解城区用地紧张，提高土地利用率。

本申请实施例提供的一种330kV双回路复合横担窄基塔，采用包含环氧树脂和E-玻璃纤维的复合材料作为上导线横担6、中导线横担7和下导线横担8的主要材料，可以节约大量的钢材，还可以减小塔头尺寸，减少走廊宽度。复合材料的强度高，质量轻，具备较好的耐腐蚀性，加工容易，可设计性强，能大幅降低电力铁塔的基础投入成本、运维成本，并且复合材料报废后可再利用，增强了330kV双回路复合横担窄基塔的环境友好性。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种330kV双回路复合横担窄基塔，其特征在于，包括：塔身主体，所述塔身主体包括塔身主材(1)、塔身交叉斜材(2)、塔腿(3)以及连接所述塔腿(3)的腿部斜材(4)；所述塔身主体上设有横担结构，由上至下依次为地线横担(5)、上导线横担(6)、中导线横担(7)和下导线横担(8)，所述下导线横担(8)设置在所述塔身主体的中部以上位置；

所述上导线横担(6)、所述中导线横担(7)和所述下导线横担(8)均包括对称设置在所述塔身主体两侧的两根复合材料压杆(9)、两根复合材料拉杆(10)，其中，每一侧的两根所述复合材料压杆(9)与所述塔身主体组成三角支撑；每根所述复合材料拉杆(10)的一端设置在两根所述复合材料压杆(9)的连接处，另一端设置在所述复合材料压杆(9)上方的所述塔身主体上；

每根所述复合材料压杆(9)为非水平设置，两个端点在垂直方向上存在预设高度；

所述塔身主材(1)、所述塔腿(3)采用钢管制作，所述塔身交叉斜材(2)、腿部斜材(4)采用角钢制作，所述地线横担(5)采用角钢制作，所述上导线横担(6)、所述中导线横担(7)和所述下导线横担(8)均采用复合材料制作，所述复合材料的组成成分包括树脂和纤维。

2.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，所述复合材料的组成成分包括环氧树脂和E-玻璃纤维。

3.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，硅橡胶伞裙套设在所述复合材料压杆(9)上，所述复合材料压杆(9)的横截面为环形，所述复合材料压杆(9)的一端设置钢套管，通过插板、螺栓与所述塔身主体上的钢制节点板连接。

4.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，硅橡胶伞裙套设在所述复合材料拉杆(10)上，所述复合材料拉杆(10)的横截面为圆形，所述复合材料拉杆(10)的两端通过连接金具分别与所述复合材料压杆(9)、所述塔身主体上的钢制节点板连接。

5.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，每根所述复合材料拉杆(10)的一端设置在两根所述复合材料压杆(9)的连接处，另一端设置在与其相邻的、上方的所述横担结构与所述塔身主体的连接处。

6.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，所述复合材料压杆(9)的两个端点、在垂直方向上的上挑距离为1.0m。

7.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，所述地线横担(5)、所述上导线横担(6)、所述中导线横担(7)和所述下导线横担(8)两端对称设有挂线点，所述挂线点到所述塔身主体中轴线的距离分别为5.9m、5.4m、5.9m、5.4m。

8.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，由上至下，相邻两个所述横担结构挂线点的垂直距离依次为：4.5m、6.5m、6.5m。

9.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，变坡处(11)以上所述塔身主体的横截面为正方形，塔身宽度1.5m。

10.根据权利要求1所述的窄基塔，其特征在于，铁塔根开为4.0m。