CN109505451A - 火炬型单回路输电杆塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火炬型单回路输电杆塔，属于输电杆塔领域，包括与塔身相连的倒梯形绝缘塔窗，倒梯形绝缘塔窗的顶边的两端分别连接有地线支架，其两侧边的顶部分别连接有边横担；倒梯形绝缘塔窗的顶边中部设有绝缘串子，位于以绝缘串子为圆心、安全电气范围为半径形成的绝缘范围中的部分倒梯形绝缘塔窗采用绝缘材料；倒梯形绝缘塔窗的两侧边采用钢材料。本发明通过将塔头设计为星形，大大缩小了塔窗面积，进而缩小了塔头的体积与重量，使其能够适应地质较为松软且走廊受限地区的输电线路地形使用，还能够减少塔材指标的使用、降低材料成本。

Description

火炬型单回路输电杆塔

技术领域

本发明属于高压输电杆塔领域，具体地讲是一种火炬型单回路输电杆塔。

背景技术

高压输电所用的输电杆塔的型式多种多样，根据输电回路、功能、材料等均有不同的类型。单回路输电杆塔为其中一种，其代表塔型包括酒杯塔、猫头塔。

酒杯塔导线采用水平排列，多应用于覆冰厚度较大的中、重冰区。应用在重覆冰区时，能避免导线脱冰跳跃引起的闪络。猫头塔型导线采用三角形排列，该塔型占用走廊资源较少，在轻冰区应用较广泛，以常规220kV输电线路为例，采用三角排列的猫头塔导线投影宽度较酒杯塔小4.6米，可以明显减小走廊宽度。但由于猫头塔导线采用三角排列，导致塔头高度大、塔重较重。相同呼高时，猫头塔塔重比酒杯塔重9%左右。酒杯塔和猫头塔的结构上都存在曲臂K节点。

由上可知，酒杯塔和猫头塔等常规塔型不能兼顾塔材指标和走廊宽度。同时，对于大跨越输电杆塔，其荷载远远大于常规杆塔，同时前后侧档距大小差别悬殊，存在非常大的平面外扭矩。曲臂K节点在承受平面内荷载时表现良好，但在承受平面外扭矩时会出现变形过大、节点失稳等现象。

基于此，提出本案申请。

发明内容

为解决现有技术中常规塔型无法兼顾塔材指标和走廊宽度，同时K节点在大跨越输电线路荷载下存在安全隐患的问题。本发明提供一种火炬形单回路输电杆塔，其塔重相较二者更轻、走廊宽度小，同时取消了传统塔型的K节点结构，能够适应单回路大跨越输电线路使用。

为实现上述目的，本发明采用的方案如下：火炬形单回路输电杆塔，包括塔身、塔腿与塔身相连的倒梯形绝缘塔窗，倒梯形绝缘塔窗的顶边的两端分别连接有地线支架，其两侧边的顶部分别连接有边横担。倒梯形绝缘塔窗的顶边中部设有绝缘串子，位于以绝缘串子为圆心、安全电气范围为半径形成的绝缘范围中的部分倒梯形绝缘塔窗采用绝缘材料（GFRP）。倒梯形绝缘塔窗的两侧边采用钢材料。

上述塔头结构中，中相导线从塔身中间穿过，其间隙范围内的杆件采用绝缘的复合材料构件并采用红色颜料着色，其他两相导线布置在塔头两侧。从远处望去，地线横担、边横担以及下部塔身像一个熊熊燃烧的火炬。本发明中所述侧边，均是正视角度下的描述。本申请所述安全电气范围为导线与塔头之间应有的电气间隙或空气绝缘间隙，该电气间隙的计算为本领域技术人员所熟知，不在此详细展开。

本发明进一步设置如下：边横担为水平设置，其水平的下侧边底部的外端端点处设有I型绝缘串子。

本发明进一步设置如下：倒梯形绝缘塔窗为由若干杆材搭建而成的倒梯形桁架模块，倒梯形桁架模块若干方形桁架与三角桁架搭建而成，用于挂置绝缘串子的方形桁架或三角桁架处设有V形窗口。

本发明进一步设置如下：方形桁架的侧面采用交叉结构、三角桁架采用三角结构。

本发明进一步设置如下：倒梯形桁架塔窗两侧边的顶部与边横担的侧边重合、其顶边两侧分别与地线支架重合，使地线支架与倒梯形绝缘塔窗之间能够实现力的快速传递、将某处承受的荷载分散至其他部件、结构，帮助提高塔头的承受荷载的能力。

本发明进一步设置如下：所述杆塔为大跨越塔。

本发明进一步设置如下：倒梯形绝缘塔窗中设有与两侧边横担的下侧边连接的水平连杆。

上述结构设置一方面能够加强边横担与倒梯形绝缘塔窗之间的连接强度，提高塔头的整体性，另一方面其能够使边横担所受的荷载通过该水平连杆传递至另一侧，实现力的快速传递与分摊，从而进一步提高塔头的承受荷载的能力。

本发明进一步设置如下：倒梯形绝缘塔窗的中部包括与塔身形状、大小相适应的竖直支撑构件，竖直支撑构件设于倒梯形绝缘塔窗的底边与顶边之间。一方面，竖直支撑构件有效加强了倒梯形绝缘塔窗的整体强度与整体性，还能够帮助减轻顶边所承受的荷载；另一方面，其能够使塔头与塔身之间的连接更为紧密，能够将塔头所承受的荷载传递至塔身来减轻塔头所受荷载。

本发明进一步设置如下：为使结构稳定及结构轻盈，地线支架、边横担均为三角状的构件。

本发明进一步设置如下：倒梯形构件为对称结构，边横担、地线支架结构相同并对称设置与倒梯形构件上。

本发明技术效果如下：本发明通过在倒梯形绝缘塔窗的基础上，在其两端分别设置朝向倾斜的地线支架与水平朝向的边横担，使其形成一个近似火炬形的塔头结构，并在倒梯形绝缘塔窗的内部设置绝缘串子用于挂置中相线，与用于加强结构的若干连杆，其大大缩小了现有技术中猫头塔、酒杯塔供中相线穿过设计的塔窗，从而缩小了走廊宽度、简化了塔头的结构、降低了塔材指标，同时取消了K节点，优化了结构受力，使该塔头能够适应大跨越输电线路使用。

由于采用绝缘的复合材料，火炬形塔头尺寸被有效压缩，导线投影宽度仅为13.0米，塔头高度也仅为5米，塔头结构更为简洁美观、构件数量也有所减少，因此其塔材指标相比酒杯塔可节省8%左右。同时，相比传统酒杯塔和猫头塔的K节点结构布置形式，火炬塔的塔头结构布置更加合理，而倒梯形绝缘塔窗的结构设计也能够消除K节点变形过大而引起的杆塔结构不稳定的隐患。

为加强塔头本身的结构的整体性、强度，本发明采用完全对称对称设计以及若干布置特殊的连杆（侧边的重合、V形窗口），在简化塔头结构的同时，使塔头各处所受荷载均能够分摊至其他结构上，并确保塔头结构受力均匀，从而提高了提高荷载承受力。

附图说明

图1为本发明具体实施例整体结构示意图。

图2为本发明具体实施例塔头结构示意图。

图3为本发明具体实施例塔头形状示意图。

图4为本发明具体实施例倒梯形塔窗结构示意图。

图中所示：1—第一地线支架，2—第二地线支架，3—第一边横担，4—第二边横担，5—倒梯形绝缘塔窗，6—塔身；

101—内侧边一， 102—外侧边一；

201—内侧边二， 202—外侧边二；

301—上侧边一，302—下侧边一；

401—上侧边二，402—下侧边二；

500—中相线挂点/绝缘子，501—左侧边，502—底边，503—右侧边，504—顶边/第一水平连杆，505—左重合边，506—右重合边。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种火炬形单回路大跨域输电杆塔，包括塔身6、塔腿7，和与塔身6连接的倒梯形塔窗5，其塔身6与塔腿的高度不少于25m。倒梯形绝缘塔窗5为对称形结构，第一地线支架1、第二地线支架2分别对称固定于倒梯形绝缘塔窗5的顶边504的两端（图中所示左端、右端），第一边横担3、第二边横担4分别对称固定于倒梯形绝缘塔窗5的两侧边（图中所示为左侧边501、右侧边503）的顶部。倒梯形绝缘塔窗5的顶边504中部设有绝缘串，用于挂置中相导线，使中相线从塔身6中间穿过。第一地线支架1、第二地线支架2为结构相同的三角状的构件；第一边横担3、第二边横担4为结构相同的三角状的构件，并且二者水平设置，其水平的下侧边底部的外端端点处设有I型绝缘串子。

如图3所示，第一地线支架1的内侧边一101、外侧边一102，第一边横担3的上侧边一301、下侧边一302，倒梯形绝缘塔窗5的左侧边501、底边502、右侧边503，第二边横担4的下侧边二402、上侧边二401，第二地线支架2的外侧边二202、内侧边二201，倒梯形绝缘塔窗5的中间部分的顶边504，结合构成了一个火炬头，结合塔身6竖直结构，共同形成了火炬的形状。第一地线支架1的底边与倒梯形绝缘塔窗5的顶边504重合，重合处为左重合边505，相应的，第二地线支架2与倒梯形绝缘塔窗5的重合处为右重合边506。左重合边505、右重合边506均为顶边504的一部分。

第一地线支架1、第二地线支架2的内侧边与倒梯形绝缘塔窗5的顶边504之间的夹角小于其外侧边与倒梯形绝缘塔窗5的顶边504之间的夹角。

结合图2、图4所示，倒梯形绝缘塔窗5为采用若干杆件搭建而成的倒梯形桁架模块，可划分为四个方形桁架与三角桁架：四个方形桁架成倒品字形分布——两个位于中心的上下叠加、两个位于两侧的水平分布；四个三角桁架分为两层并分别设置在上述成品字形的方形桁架的两侧。三角桁架为等边三角，其等边与方形桁架的长、宽等长，进而构成对称等边的倒梯形桁架模块。位于中心的方形桁架中，其上方的方形桁架的前、后两侧采用V形窗口结构，以便输电线缆的穿过，其余方形桁架采用交叉结构。上方的两个三角桁架采用中部支撑杆结构，下方的两个三角桁架可不涉及支撑结构。

上述结构倒梯形桁架模块中，位于左侧的方形桁架的支撑杆与下方的位于中心的方形桁架的支撑杆共同连接组成与第一地线支架1、第二地线支架2的内侧边连成直线的第一斜连杆；位于右侧的方形桁架的支撑杆与下方的位于中心的方形桁架的支撑杆共同连接组成与第二地线支架2的内侧边连成直线的第二斜连杆。第一斜连杆、第二斜连杆的下端连接至倒梯形绝缘塔窗5底边502的对侧端点处，使第一地线支架1、第二地线支架2与塔身6之间的传力路径为最短的直线。

上方的三个方形桁架的顶边504共同连接即为使第一地线支架1、第二地线支架2相连的第一水平连杆——即倒梯形绝缘塔窗5的顶边504，其底边502与第一边横担3、第二边横担4的下侧边连接共同形成第二水平连杆。下方的方形桁架的底边502宽度与与其连接的塔身6宽度相适应。

上述倒梯形桁架模块中，结合图2所示，位于以绝缘串子为圆心、安全电气范围为半径形成的绝缘范围中的部分桁架杆件采用绝缘材料（GFRP材料）。倒梯形桁架模块的两侧边、位于上方的三角桁架的竖直侧边可以采用钢材料；塔头的其他结构——第一地线支架1、第二地线支架2、第一边横担3、第二边横担4等均采用钢材料。

以220kV电压火炬形单回路输电杆塔为例，三种大跨越塔型方案技术经济指标对比如下表所示：表1

注：钢管塔按0.9万元/吨，复合材料按2.5万元/吨计。

由表可知，由于采用绝缘的复合材料，火炬塔塔头尺寸被大幅度的压缩，导线投影宽度仅为13.0米，塔头高度也仅为5米，塔头结构更为简洁美观、构件数量也有所减少，因此其塔材指标相比酒杯塔可节省8%左右。同时，相比传统酒杯塔和猫头塔的K节点结构布置形式，火炬塔的塔头结构布置更加合理，消除了K节点变形过大而引起的杆塔结构不稳定的隐患，也更适于大跨越使用。

基于上述，本发明提供了一种由倒梯形绝缘塔窗5与两个地线支架、两个边横担组合而成的火炬形塔头，通过将塔头设计为火炬形，不仅缩小了塔窗面积、塔头的体积与重量，使其能够大跨越输电线路使用，还能够减少塔材指标的使用、降低材料成本。此外，本发明结构简单、设计合理、强度高，其进一步降低了施工难度，帮助缩短施工工期。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.火炬形单回路输电杆塔，包括塔头、塔身与塔腿，其特征在于：塔头包括与塔身相连的倒梯形绝缘塔窗，倒梯形绝缘塔窗的顶边的两端分别连接有地线支架，其两侧边的顶部分别连接有边横担；倒梯形绝缘塔窗的顶边中部设有绝缘串子，位于以绝缘串子为圆心、安全电气范围为半径形成的绝缘范围中的部分倒梯形绝缘塔窗采用绝缘材料；倒梯形绝缘塔窗的两侧边采用钢材料。

2.如权利要求1所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：边横担为水平设置，其水平的下侧边底部设有I型绝缘串子。

3.如权利要求1或2所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：倒梯形绝缘塔窗为由若干杆材搭建而成的倒梯形桁架模块；倒梯形桁架模块若干方形桁架与三角桁架搭建而成，用于挂置绝缘串子的方形桁架或三角桁架处设有V形窗口。

4.如权利要求3所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：方形桁架的侧面采用交叉结构、三角桁架采用三角结构。

5.如权利要求4所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：倒梯形桁架塔窗两侧边的顶部与边横担的侧边重合、其顶边两侧分别与地线支架重合。

6.如权利要求1、2、4、5任一所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：所述杆塔为大跨越塔。

7.如权利要求1所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：倒梯形绝缘塔窗的中部包括与塔身形状、大小相适应的竖直支撑构件，竖直支撑构件设于倒梯形绝缘塔窗的底边与顶边之间。

8.如权利要求1所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：倒梯形桁架塔窗中设有与两侧边横担的下侧边连接的水平连杆。

9.如权利要求1、2、4、5任一所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：地线支架、边横担均为三角状的构件。

10.如权利要求1、2、4、5任一所述的火炬形单回路输电杆塔，其特征在于：倒梯形桁架塔窗为对称结构，边横担、地线支架结构相同并对称设置于倒梯形桁架塔窗上。