CN103015789B - 复合横担内绝缘管的铺层结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合横担内绝缘管的铺层结构，由玻璃纤维纱从内至外依次缠绕的第一铺层(1)、第二铺层(2)、第三铺层(3)组成，在三个该铺层内浸渍环氧树脂胶固化成为管体，其特征在于，构成所述的第一铺层(1)、第二铺层(2)和第三铺层(3)的玻璃纤维纱的缠绕角为10°～90°。本发明的有益效果是：采用复合材料（FRP），具有轻质高强、电绝缘性能好、耐腐蚀、易维护等优点；采用90°、10°及60°的缠绕角进行缠绕，铺层比例为2:4:4，这样缠绕出的内绝缘管致密性好，同时能够满足内绝缘管的弯曲拉伸和压缩应力。

Description

复合横担内绝缘管的铺层结构

技术领域

本发明涉及一种复合横担内绝缘管的铺层结构，主要用于电力行业输变电用的复合绝缘子的芯棒。

背景技术

现有杆塔均采用全钢制结构，但钢材存在质量重、易锈蚀或开裂、低温性能差等力学缺陷，在特殊环境下还存在线路走廊宽、施工运输和运行维护困难等问题；铁塔对钢材的需求量很大，不仅消耗了大量的矿产资源，并且在钢材的生产和加工过程中造成生态环境的严重污染。从电气性能方面来看，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。因此，无论是从安全可靠性还是经济社会效益角度出发，都要求在输电塔上能够创新性地导入新材料和新技术以解决上述问题。复合材料（FRP－Fiber Reinforced Plastics：纤维增强复合塑料）作为一种新型环保材料，由于具有轻质高强、电绝缘性能好、耐腐蚀、易维护等优点，越来越为工程界所重视，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域。将输电铁塔的横担部分用复合材料取代，开发复合横担新型塔，可以得到以下效果：性能更安全、成本更经济、安装运输方便、资源更节约、环境更友好。复合横担根据不同受力工况，其横担本身承受各种应力，有弯曲力、压缩力及拉伸力等，故对复合横担承受应力的内绝缘管受力要求较高。

目前复合内绝缘管的缠绕工艺多为单一角度缠绕，缠绕角度一般为30°~70°之间，其缠绕的铺层结构为连续单一层。单一铺层结构的绝缘管力学性能根据缠绕角度确定，缠绕角度越小其轴向弯曲应力越大，但其环向受力小，产品所能够承受的内压力就小；缠绕角度越大，能够承受的换向应力大，内压力大，但轴向弯曲应力就小。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合横担内绝缘管的铺层结构，能够承受各种应力更为优越，以解决现有复合横担存在的不能满足对其内绝缘管承受应力要求较高的问题。

本发明的技术方案是：一种复合横担内绝缘管的铺层结构，由玻璃纤维纱从内至外依次缠绕的第一铺层、第二铺层、第三铺层组成，在三个该铺层内浸渍环氧树脂胶固化成为管体，其特征在于，构成所述的第一铺层、第二铺层和第三铺层的玻璃纤维纱的缠绕角为10°～90°。

所述的第一铺层的玻璃纤维纱的缠绕角为90°；第二铺层的玻璃纤维纱的缠绕角为10°；第三铺层的玻璃纤维纱的缠绕角为60°。

所述的第一铺层、第二铺层和第三铺层的铺层比例为2:4:4。

所述的第一铺层、第二铺层和第三铺层的铺层比例为1:2:2。

所述的玻璃纤维纱的材质采用纤维增强复合塑料。

本发明的有益效果是：采用复合材料（FRP），具有轻质高强、电绝缘性能好、耐腐蚀、易维护等优点；采用90°、10°及60°的缠绕角进行缠绕，铺层比例为2:4:4，这样缠绕出的内绝缘管致密性好，同时能够满足内绝缘管的弯曲拉伸和压缩应力。

附图说明

图1是本发明的轴向半剖视图；

图2是本发明采用90°缠绕角缠绕的第一铺层的示意图；

图3是本发明采用10°缠绕角缠绕的第二铺层的示意图；

图4是本发明采用60°缠绕角缠绕的第三铺层的示意图。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明一种复合横担内绝缘管的铺层结构，由玻璃纤维纱从内至外依次缠绕的第一铺层1、第二铺层2、第三铺层3组成，在三个该铺层1－3内浸渍环氧树脂胶固化成为管体（即复合横担内绝缘管）。构成所述的第一铺层1、第二铺层2和第三铺层3的玻璃纤维纱的缠绕角为10°～90°。

所述的第一铺层1的玻璃纤维纱的缠绕角为90°；第二铺层2的玻璃纤维纱的缠绕角为10°；第三铺层3的玻璃纤维纱的缠绕角为60°。

所述的第一铺层1、第二铺层2和第三铺层3的铺层比例为2:4:4或1:2:2。

所述的玻璃纤维纱的材质采用纤维增强复合塑料（FRP）。

本发明在实施（缠绕）时，缠绕设备上安装金属棒芯4，直接将各铺层缠绕在棒芯4上，缠绕好后，将棒芯4拔掉即可。为了增加玻璃纤维纱与棒芯4表面的阻尼力，可以在棒芯4的表面设有阻尼槽，如螺纹槽。

根据复合杆塔不同的受力工况，采用有限元分析计算出分解到复合横担本身所要承受的弯曲、拉伸及压缩应力，结合复合横担的直径长度等计算出复合横担内绝缘管的壁厚。一般绝缘管缠绕时缠绕玻璃纤维纱为15股纱，根据内绝缘管壁厚可以计算出内绝缘管的缠绕层数。根据缠绕角度越小，其轴向弯曲应力和拉伸应力越大，环向压缩应力越小；缠绕角度越大，性能则相反的原理，在进行小角度缠绕时，需要在棒芯4端部固定悬挂销钉环，可以将缠绕角度控制在10°到90°之间，750kV复合横担根据受力情况采用90°、10°及60°的缠绕角进行缠绕，铺层比例为2:4:4，即先缠绕两层90°缠绕层，再连续缠绕四层10°缠绕层，再连续缠绕四层60°缠绕层。端部悬挂销钉环是用来挂缠绕纱的，因为在缠绕角度非常小的情况下，玻璃纤维纱在两端很难挂住，必须在端部用销钉环把纱挂住，要不就会形成滑纱。

Claims (4)

1.一种复合横担内绝缘管的铺层结构，由玻璃纤维纱从内至外依次缠绕的第一铺层(1)、第二铺层(2)、第三铺层(3)组成，在三个该铺层内浸渍环氧树脂胶固化成为管体，构成所述的第一铺层(1)、第二铺层(2)和第三铺层(3)的玻璃纤维纱的缠绕角为10°～90°，其特征在于，所述的第一铺层(1)的玻璃纤维纱的缠绕角为90°；第二铺层(2)的玻璃纤维纱的缠绕角为10°；第三铺层(3)的玻璃纤维纱的缠绕角为60°。

2.根据权利要求1所述的复合横担内绝缘管的铺层结构，其特征在于，所述的第一铺层(1)、第二铺层(2)和第三铺层(3)的铺层比例为2:4:4。

3.根据权利要求1所述的复合横担内绝缘管的铺层结构，其特征在于，所述的第一铺层(1)、第二铺层(2)和第三铺层(3)的铺层比例为1:2:2。

4.根据权利要求1所述的复合横担内绝缘管的铺层结构，其特征在于，所述的玻璃纤维纱的材质采用纤维增强复合塑料。