電網輸電線用複合杆塔及其複合橫擔結構的製作方法
2023-06-12 05:41:21 3
專利名稱：電網輸電線用複合杆塔及其複合橫擔結構的製作方法
技術領域：
本實用新型總地涉及輸電塔，更具體地涉及一種電網輸電線用複合杆塔。
背景技術：
輸電塔是支持高壓架空送電線路的導線和避雷線的構築物。現有的高壓輸電塔均採用鋼鐵材質，由塔頭、塔身和塔腿三大部分組成。如中國發明專利申請CN201010297983. 1，其公開了一種高壓幹字型的典型結構模式。從電氣接地的塔身伸展出導電性的金屬材質橫擔用於懸掛輸電導線，以承受導線的重量。由於輸電導線需要與接地點保持一定的電氣安全距離，以避免對地放電，發生閃絡事故，這就要求金屬橫擔要具備足夠的長度，同時在橫擔的自由端加設較長的絕緣子串，以間隔帶電的輸電導線和接地的金屬橫擔，保證絕緣距離。由於現有高壓輸電塔均採用全鋼製結構，存在質量重、易鏽蝕或開裂、低溫性能差等缺陷，還存在施工運輸和運行維護困難等問題。另外，考慮到正常運行過程中風荷載會使懸垂絕緣子串呈一定風偏角度導致輸電線與輸電塔塔身空氣間隙減小的因素，為確保輸電線(帶電體)與塔身部分(接地體)之間的空氣間隙不被擊穿，須在設計橫擔時考慮風偏角的影響，相應的增長橫擔長度，這必然增加了整個輸電通道走廊的寬度，增加了整條輸電線路的佔地面積。考慮到鋼質杆塔的上述缺陷，本實用新型的申請人曾經提出一種電網輸電線用複合絕緣塔，見中國發明專利申請CN201010115171. O。在該專利申請所公開的複合絕緣塔中，由於使用了複合材料製造的橫擔作為輸電線的支撐件，從而可以減少絕緣子串的長度或者避免使用懸垂絕緣子串，進而減小了橫擔的長度，降低杆塔的成本以及重量，並降低輸電塔的佔地面積。然而，這種複合杆塔的橫擔僅由一個絕緣杆構成，比較單薄，無法滿足對高壓輸電線的支撐。
實用新型內容因此，本實用新型的目的是提供一種能夠滿足高壓電網輸電線用的複合橫擔結構及使用該複合橫擔結構的複合杆塔。為此，根據本實用新型的一個方面，提供一種電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其中，複合橫擔結構包括兩組橫擔絕緣子，其沿水平面方向布置成V字型，每組橫擔絕緣子的位於V字型開口處的第一端連接至複合杆塔的塔身；斜拉絕緣子，斜拉絕緣子一端連接至兩組橫擔絕緣子的位於V字型頂點處的第二端，另一端在兩組橫擔絕緣子的上方連接至塔身。在本實用新型的該方面，由於複合橫擔結構採用V字型三角結構的橫擔絕緣子加斜拉絕緣子的方式構成，即兩組橫擔絕緣子呈一定夾角組成三角構架，並在橫擔絕緣子遠離塔身的自由端通過斜拉絕緣子吊掛於塔身，因此結構比較穩固，且能夠承受較大的壓力，可以用於懸掛高壓電網輸電線。[0008]優選地,每組橫擔絕緣子對應一組斜拉絕緣子,斜拉絕緣子一端連接至該組橫擔絕緣子的位於V字型頂點處的第二端，另一端在該組橫擔絕緣子的上方連接至塔身。優選地，上述兩組橫擔絕緣子在V字型頂點處形成的夾角為15° 75°。夾角越大，產品能夠承受的機械強度越大；但產品夾角過大後，在保證橫擔的絕緣距離的基礎上，會使橫擔絕緣子長度和塔身的寬度同時增加，導致成本大大增加，故一般將夾角控制在
15。 75°。優選地，上述橫擔絕緣子為空心絕緣子。空心絕緣子重量輕，機械強度高，能夠滿足杆塔的力學要求，且成本低。進一步優選地，上述空心絕緣子為兩個，兩個空心絕緣子通過法蘭彼此連接。這樣可以加長橫擔的長度，從而滿足更高電壓輸電線的要求。再進一步優選地，複合橫擔結構還包括一個輔助橫擔絕緣子，輔助橫擔絕緣子在其兩端分別連接至上述兩組橫擔絕緣子的上述法蘭，從而使兩組橫擔絕緣子和輔助橫擔絕緣子沿水平面方向共同構成為A字型。輔助橫擔絕緣子的設置使得橫擔三角結構更加穩固，能夠滿足更高電壓輸電線的要求。優選地，上述斜拉絕緣子為線路絕緣子。優選地,還包括對應於每組橫擔絕緣子的中間絕緣拉杆，中間絕緣拉杆的一端連接至上述橫擔絕緣子的上述法蘭，另一端在橫擔絕緣子上方連接至塔身。中間絕緣拉杆的設置可更好地增強橫擔絕緣子能夠承受的壓力和彎曲力，從而滿足更高電壓輸電線的要求。進一步優選地,上述中間絕緣拉杆為支柱絕緣子。支柱絕緣子是剛性的，所以能夠分擔橫擔端部連接輸電線時所承受的拉力以及風擺時承受的壓力。優選地，上述斜拉絕緣子為空心絕緣子。空心絕緣子成本低，重量輕。進一步優選地，構成上述斜拉絕緣子的空心絕緣子為兩個，這兩個空心絕緣子通過一個法蘭彼此連接。通過法蘭連接可以使橫擔端部受拉力時能夠得到更好的支撐。再進一步優選地，複合橫擔結構還包括用於連接上述每組橫擔絕緣子及其對應的斜拉絕緣子的第二連接絕緣子和第三連接絕緣子，第二連接絕緣子在其兩端分別連接至上述橫擔絕緣子的上述法蘭以及與上述斜拉絕緣子的上述法蘭，第三連接絕緣子一端連接至斜拉絕緣子的法蘭，另一端在橫擔絕緣子的第一端處連接至塔身。通過這種結構設置，使橫擔成為一個整體,可以更好地受力。根據本實用新型的另一個方面，提供一種電網輸電線用複合杆塔，其中，複合杆塔包括塔身以及至少一個裝設於塔身上的如上的複合橫擔結構。優選地，複合杆塔的塔身由複合材料構件構成。優選地，複合杆塔還包括塔頭，塔頭由複合材料構件構成。通過參考下面所描述的實施方式，本實用新型的這些方面和其他方面將會得到清晰地闡述。
本實用新型的結構和操作方式以及進一步的目的和優點將通過
以下結合附圖的描述得到更好地理解，其中，相同的參考標記標識相同的元件[0024]圖1是根據本實用新型第一實施方式的電網輸電線用複合杆塔的示意性前視圖；圖2是圖1中涉及複合橫擔結構部分的局部放大視圖，主要示出電網輸電線用複合杆塔的第一種實例的複合橫擔結構；圖3是圖2中結構的透視圖；圖4是根據本實用新型第二實施方式的電網輸電線用複合杆塔的示意性前視圖，該複合杆塔具有第二種實例的複合橫擔結構；圖5是根據本實用新型第三實施方式的電網輸電線用複合杆塔的示意性前視圖；圖6是圖5中涉及複合橫擔結構部分的局部放大視圖，主要示出電網輸電線用複合杆塔的第三種實例的複合橫擔結構；圖7是圖5中結構的透視圖；圖8是根據本實用新型第四實施方式的電網輸電線用複合杆塔的示意性前視圖，其具有如圖6和圖7所示的第三種實例的複合橫擔結構；圖9是類似於圖6的視圖，其示出了另外一種實例的複合橫擔結構；圖10是類似於圖7的視圖，其示出了圖9所示實例的複合橫擔結構。
具體實施方式
根據要求，這裡將披露本實用新型的具體實施方式
。然而，應當理解的是，這裡所披露的實施方式僅僅是本實用新型的典型例子而已，其可體現為各種形式。因此，這裡披露的具體細節不被認為是限制性的，而僅僅是作為權利要求的基礎以及作為用於教導本領域技術人員以實際中任何恰當的方式不同地應用本實用新型的代表性的基礎，包括採用這裡所披露的各種特徵並結合這裡可`能沒有明確披露的特徵。首先，根據本實用新型第一實施方式的電網輸電線用複合杆塔10由圖1示意性地示出，該複合杆塔10為上字型塔即單回線塔。如圖1所示，複合杆塔10包括塔頭11、塔身
12、塔腳13，以及連接固定於塔身12上的三個複合橫擔結構14。在該實施方式中，塔頭11、塔身12、塔腳13均為鋼質結構，但應當理解，塔頭11和塔身12均優選採用複合材料構件構成。其中，這裡所提到的複合材料構件可以採用本實用新型申請人先前提交的發明名稱為"電網輸電線用複合絕緣塔"、專利申請號為CN201010115171.0的發明專利申請文件中所提及的主杆的拉擠或者纏繞工藝製備，在此不再詳細闡述。再如圖1所示，在該上字型塔10中具有三個複合橫擔結構14，其中位於最上面的複合橫擔結構被稱之為上橫擔，位於下面的兩個複合橫擔結構被稱之為下橫擔。在該實施方式中，作為第一種實例的複合橫擔結構14如圖2和圖3所示，包括兩組橫擔絕緣子141和對應於每組橫擔絕緣子141的斜拉絕緣子142，其中，兩組橫擔絕緣子141沿水平面方向布置成V字型，每組橫擔絕緣子141的位於V字型開口處的第一端1411可藉助於板型金屬件143連接至複合杆塔10的塔身12上。斜拉絕緣子142 —端通過懸掛在端部金屬連接件143上而連接至橫擔絕緣子141的位於V字型頂點處的第二端即自由端1412，斜拉絕緣子142的另一端在橫擔絕緣子141的上方連接至塔身12。應當理解，上面所提到的V字型的方向這樣確定，其開口端朝向塔身，頂端為自由端用來懸掛輸電線。由於複合橫擔結構14採用V字型(即三角結構)的橫擔絕緣子加斜拉絕緣子的方式構成，即兩組橫擔絕緣子呈一定夾角α組成三角構架，並在橫擔絕緣子遠離塔身的自由端通過斜拉絕緣子吊掛於塔身，因此結構比較穩固，且能夠承受較大的壓力和彎曲力，可以用於懸掛高壓電網輸電線，比如750KV的高壓電網輸電線。如圖3所示，兩組橫擔絕緣子141在V字型頂點處形成的夾角α可以設置在15° 75°的範圍內。夾角越大，產品能夠承受的機械強度越大；但產品夾角過大後，在保證橫擔的絕緣距離的基礎上，會使橫擔絕緣子長度和塔身的寬度同時增加，導致成本大大增加放一般將夾角控制在15° 75°。在本實施方式中，夾角α為30°。通過這種設置，既保證了 750kV複合杆塔實際工況的受力要求，又保證了橫擔絕緣子長度和塔身的寬度最優，且最為美觀。在本實施方式中，複合橫擔結構14的每組橫擔絕緣子141為一根由複合材料構成的壓管形式的空心絕緣子，比如可以是能夠承擔起機械強度的環氧玻璃鋼管，內部空心並填充有聚氨酯材料的泡沫，外部具有起外絕緣保護作用的矽橡膠材料作為護套和傘裙。應當理解的是，上述環氧玻璃鋼管也可以用乙烯基材料或聚氨酯材料纏繞管代替；環氧玻璃鋼管內部空心時也可以填充有絕緣氣體、絕緣油或固體絕緣介質，當然，環氧玻璃鋼管也可以做成內部實心；上述矽橡膠材料可以是高溫硫化矽橡膠、室溫硫化矽橡膠或液態矽橡膠。橫擔絕緣子的製備並非本實用新型的重點，未盡細節可以參照申請號為CN201010115171. O的發明專利申請文件。對於承受壓力和彎曲力的壓管141而言，其端部金具或金屬法蘭1415採用的是膠裝工藝或過盈配合成型，膠裝比(法蘭高度管徑)為O. 8 1. 5，這樣能更好地提高抗壓能力和抗拉能力。具體地，壓管141的膠裝結構是在金屬連接件內部加工多道環向金屬槽，對應纏繞管外表面對應套接位置加工同樣尺寸的膠裝槽型，兩者之間形成套合，在槽與槽之間通過根部工藝孔，將一種膠液注入兩者配合的槽型之間並填滿，通過室溫長時間固化，一般固化時間為8 16小時，或者通過外部加熱的方法加快固化，固化溫度為100°C 150°C，固化時間為I 4小時。在本實施方式中，斜拉絕 緣子142為線路絕緣子，構成為複合材料拉杆的形式。該拉杆142採用拉擠成型實心杆，複合材料同樣為環氧、乙烯基或聚氨酯材料，其外部有起外絕緣保護作用的矽橡膠材料。該斜拉絕緣子142用於將橫擔絕緣子141吊掛於塔身12上，其兩端可通過端部金屬件144分別與橫擔絕緣子141和塔身12連接，如圖3所示。其中，斜拉絕緣子142的端部金屬件144採用傳統壓接工藝成型。使用上述複合橫擔來替代傳統高壓(例如750kV)鐵塔的金屬橫擔部分，可以完全取消或縮短用於傳統鐵塔上的懸垂絕緣子，從而消除了由懸垂絕緣子風偏所引起的絕緣距離縮短，空氣間隙擊穿的風險，可以大大縮短橫擔長度，降低線路走廊寬度。根據本實用新型第二實施方式的電網輸電線用複合杆塔20如圖4所示。與圖1所示的第一實施方式的唯一不同在於在本實施方式中，作為第二種實例的複合橫擔結構24的兩組橫擔絕緣子241的每一組都由兩根空心絕緣子構成，如圖4所示。兩根空心絕緣子之間可通過金屬法蘭245連接而成。通過這樣的設置，可以加長複合橫擔結構24的長度，從而可以滿足更高電壓輸電線的要求。根據本實用新型第三實施方式的電網輸電線用複合杆塔30及其複合橫擔結構34分別如圖5、圖6和圖7所示。該實施方式與圖1、圖2、圖3所示的第一實施方式的不同在於如第二實施方式，第三種實例的複合橫擔結構34的兩組橫擔絕緣子341的每一組都由兩根空心絕緣子構成，兩根空心絕緣子之間可通過金屬法蘭345連接而成，見圖6和圖7 ;另外，該實施方式的複合橫擔結構34除包括兩組橫擔絕緣子341和與每組橫擔絕緣子341對應的斜拉絕緣子342外,還包括一個輔助橫擔絕緣子346和對應於每組橫擔絕緣子341的中間絕緣拉杆347。如圖6和圖7所示，輔助橫擔絕緣子346在其兩端分別連接至兩組橫擔絕緣子341的金屬法蘭345，從而使兩組橫擔絕緣子341和輔助橫擔絕緣子346沿水平面方向共同構成為A字型。應當理解，A字型的方向這樣確定，其開口端朝向塔身，頂端為自由端用來懸掛輸電線。中間絕緣拉杆347的一端連接至橫擔絕緣子341 —根空心絕緣子的金屬法蘭345，另一端在橫擔絕緣子341上方連接至塔身32。其中，中間絕緣拉杆347可以是支柱絕緣子，該支柱絕緣子採用拉擠工藝成型，外部也有起外絕緣保護作用的矽橡膠材料。應當理解的是，當輔助橫擔絕緣子346的兩端連接到每組橫擔絕緣子341的靠近塔身的一根空心絕緣子的金屬法蘭345時，中間絕緣拉杆347優選兩端連接至每組橫擔絕緣子341的遠離塔身的一根空心絕緣子的金屬法蘭345，反之亦然。根據本實用新型第四實施方式的電網輸電線用複合杆塔40由圖8示意性地示出，該複合杆塔40為幹字型塔即雙回線塔。在該實施方式中，複合杆塔40具有六個複合橫擔結構44，每個複合橫擔結構44都與圖5-7所示的第三實施方式中作為第三種實例的複合橫擔結構34完全一致，在此不再贅述。圖9是類似於圖6的視圖，其示出了另外一種實例的複合橫擔結構54 ;圖10是類似於圖7的視圖，其示出了圖9所示實例的複合橫擔結構54。該實例的複合橫擔結構54與圖6和圖7所示第三種實例的複合橫擔結構34的相同之處在於兩組橫擔絕緣子541以及輔助橫擔絕緣子546的結構和布置方式,不同之處在於在該實施方式中，斜拉絕緣子542採用空心絕緣子，並且每個斜拉絕緣子542也是由兩根空心絕緣子藉助於各自的金屬法蘭545連接而成；同時在該實例中取消兩根中間絕緣拉杆的使用，改為使用兩根第二連接絕緣子548和兩根第三連接絕緣子549。具體地，在該實施方式中，每個第二連接絕緣子548用於連接一組橫擔絕緣子541及其對應的斜拉絕緣子542。一個第二連接絕緣子548在其兩端分別連接至一組橫擔絕緣子541中間接點處的金屬法蘭545以及相應的斜拉絕緣子542中間接點處的金屬法蘭545。每個第三連接絕緣子549用於將斜拉絕緣子542進一步連接固定至塔身52。第三連接絕緣子549 —端連接至斜拉絕緣子542中間接點處的另一金屬法蘭545，另一端在橫擔絕緣子541的第一端處連接至塔身52。應當理解的是，如圖10所示，當輔助橫擔絕緣子546的兩端連接到每組橫擔絕緣子541的靠近塔身的一根空心絕緣子的金屬法蘭545 (即該組橫擔絕緣子地兩根空心絕緣子中間接點處靠近塔身的一個金屬法蘭)時，第二連接絕緣子548優選一端連接至一組橫擔絕緣子541的遠離塔身的一根空心絕緣子的金屬法蘭545(即兩根空心絕緣子中間接點處遠離塔身的一個金屬法蘭)，另一端連接至相應斜拉絕緣子542的遠離塔身的一根空心絕緣子的金屬法蘭545 (即斜拉絕緣子的兩根空心絕緣子中間接點處遠離塔身的一個金屬法蘭)；依次，第三連接絕緣子549優選一端連接至該組斜拉絕緣子542的靠近塔身的一根空心絕緣子的金屬法蘭545 (即斜拉絕緣子的兩根空心絕緣子中間接點處靠近塔身的一個金屬法蘭)，另一端在相應一組橫擔絕緣子541的第一端處連接至塔身52 ;反之亦然。儘管在上述實施方式中，兩組橫擔絕緣子中的每一組都對應一組斜拉絕緣子，但應當理解，斜拉絕緣子可以只是一組，該一組斜拉絕緣子用來將該兩組橫擔絕緣子吊掛至塔身。另，該一組斜拉絕緣子可以是一個絕緣子，也可以是兩個絕緣子連接而成。另外，儘管在上述實施方式中使用的金屬法蘭，但應當理解，法蘭也可以是非金屬的，只要能夠滿足支撐要求即可。還應當理解的是，上述線路絕緣子是彈性的，支柱絕緣子是剛性的。本實用新型的技術內容及技術特點已揭示如上，然而可以理解，在本實用新型的創作思想下，本領域的技術人員可以對上述結構和材料作各種變化和改進，包括這裡單獨披露或要求保護的技術特徵的組合，明顯地包括這些特徵的其它組合。這些變形和/或組合均落入本實用新型所涉及的技術領域內，並落入本實用新型權利要求的保護範圍。需要注意的是，按照慣例，權利要求中使用單個元件意在包括一個或多個這樣的元件。此外，不應該將權利要求書中的任何參考標記構造為限制本實用新型的範圍。
權利要求1.一種電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述複合橫擔結構包括 兩組橫擔絕緣子，其沿水平面方向布置成V字型，每組橫擔絕緣子的位於V字型開口處的第一端連接至所述複合杆塔的塔身； 斜拉絕緣子，所述斜拉絕緣子一端連接至所述兩組橫擔絕緣子的位於V字型頂點處的第二端，另一端在所述兩組橫擔絕緣子的上方連接至所述塔身。
2.如權利要求1所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述每組橫擔絕緣子對應一組所述斜拉絕緣子，所述斜拉絕緣子一端連接至該組所述橫擔絕緣子的位於V字型頂點處的第二端，另一端在該組所述橫擔絕緣子的上方連接至所述塔身。
3.如權利要求2所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述兩組橫擔絕緣子在V字型頂點處形成的夾角為15° 75°。
4.如權利要求3所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述每組橫擔絕緣子為一個空心絕緣子。
5.如權利要求3所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述每組橫擔絕緣子為兩個空心絕緣子通過法蘭彼此連接而成。
6.如權利要求5所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構,其特徵在於,還包括一個輔助橫擔絕緣子，所述輔助橫擔絕緣子在其兩端分別連接至所述兩組橫擔絕緣子的所述法蘭，從而使所述兩組橫擔絕緣子和所述輔助橫擔絕緣子沿水平面方向共同構成為A字型。
7.如權利要求1-6任一項所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述斜拉絕緣子為線路絕緣子。
8.如權利要求7在其引用權利要求5時所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，還包括對應於每組橫擔絕緣子的中間絕緣拉杆，所述中間絕緣拉杆的一端連接至所述橫擔絕緣子的所述法蘭，另一端在所述橫擔絕緣子上方連接至所述塔身。
9.如權利要求8所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述中間絕緣拉杆為支柱絕緣子。
10.如權利要求6所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，與所述每組橫擔絕緣子對應的所述斜拉絕緣子為空心絕緣子。
11.如權利要求10所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，所述空心絕緣子為兩個，所述兩個空心絕緣子通過法蘭彼此連接。
12.如權利要求11所述的電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，其特徵在於，還包括用於連接所述每組橫擔絕緣子及其對應的所述斜拉絕緣子的第二連接絕緣子和第三連接絕緣子，所述第二連接絕緣子在其兩端分別連接至所述橫擔絕緣子的所述法蘭以及與所述斜拉絕緣子的所述法蘭，所述第三連接絕緣子一端連接至所述斜拉絕緣子的所述法蘭，另一端在所述橫擔絕緣子的所述第一端處連接至所述塔身。
13.—種電網輸電線用複合杆塔，其特徵在於，所述複合杆塔包括塔身以及至少一個裝設於所述塔身上的如權利要求1至11所述的複合橫擔結構。
14.如權利要求13所述的電網輸電線用複合杆塔，其特徵在於，所述複合杆塔的塔身由複合材料構件構成。
15.如權利要求13或14所述的電網輸電線用複合杆塔，其特徵在於，所述複合杆塔還包括塔頭，所述塔頭由複合材料構件構成。
專利摘要本實用新型涉及輸電塔領域，提供一種電網輸電線用複合杆塔的複合橫擔結構，包括兩組橫擔絕緣子，其沿水平面方向布置成V字型，每組橫擔絕緣子的位於V字型開口處的第一端連接至複合杆塔的塔身；對應於每組橫擔絕緣子的斜拉絕緣子，斜拉絕緣子一端連接至橫擔絕緣子的位於V字型頂點處的第二端，另一端在橫擔絕緣子的上方連接至塔身。由於複合橫擔結構採用V字型三角結構的橫擔絕緣子加斜拉絕緣子的方式構成，結構比較穩固，且能夠承受較大的壓力，可以懸掛高壓電網輸電線。本實用新型還提供一種具有上述複合橫擔結構的電網輸電線用複合杆塔。
文檔編號E04H12/24GK202899719SQ20122055022
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者馬斌, 朱勇, 鬱傑, 曹圩娣, 劉西中 申請人:江蘇神馬電力股份有限公司