CN213980168U - 复合横担杆塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合横担杆塔，其包括塔基、塔主体和线路支架；塔基支撑塔主体；塔主体包括四个支持杆和连接于各个支持杆之间的连接杆；线路支架设置于塔主体的顶部；复合横担杆塔一侧的两个支持杆连接有一复合横担组，复合横担杆塔的另一侧的两个支持杆连接有另一复合横担组；复合横担组包括第一水平绝缘子、第二水平绝缘子、第一斜拉外绝缘子、第二斜拉外绝缘子、第一斜拉内绝缘子和第二斜拉内绝缘子。本实用新型对杆塔选型、结构布置、节点构造进行了优化，对机械化施工等方面进行了分析计算和优化设计，可以指导工程设计，降低工程投资。

Description

复合横担杆塔

技术领域

本实用新型涉及输电塔技术领域，具体涉及一种复合横担杆塔。

背景技术

随着城市建设的高速发展，土地成为越来越稀缺的资源，线路走廊选择成为输电线路建设的首要难题。民众对环境和自我保护意识的极大提高，使得输电线路在政策处理、拆迁安置、节约走廊等方面变得十分困难。我国土地需求不断增加，土地资源日益稀缺，然而，现有的需要支撑500kV双回路输电线的输电线路杆塔，横担一般都是采用角钢制造，并在角钢的两端连接绝缘子串，利用绝缘子串悬挂输电线路；为了保证输电线间的绝缘，输电线路杆塔的走廊宽度都较大，从而造成走廊清理难度较大，且对输电线路路径选择较困难；尤其是在经济发达人口稠密地区，由于走廊资源的缺乏，电力建设遇到了种种阻力。杆塔路径选择可能受特高压线路钻越点控制，需要绕行。杆塔的实际工程中，往往还会面临工程沿线交叉跨越物多、跨越林区长、同时存在线路钻跨越等问题，在交叉跨越时塔高的设计难以适应当前场景，工程投资耗费巨大。杆塔线路走径区往往果园、林木较多，占用占地面积达，果木砍伐严重，单基赔偿费用大，单基协调难度大，综合造价极高。

实用新型内容

本实用新型提供一种复合横担杆塔，其包括塔基、塔主体(10)和线路支架(20)；所述塔基支撑所述塔主体(10)；所述塔主体(10)包括四个支持杆和连接于各个支持杆之间的连接杆；所述线路支架(20)设置于所述塔主体(10)的顶部；所述复合横担杆塔一侧的两个支持杆连接有一复合横担组，所述复合横担杆塔的另一侧的两个支持杆连接有另一复合横担组；复合横担组包括第一水平绝缘子(31)、第二水平绝缘子(32)、第一斜拉外绝缘子(41)、第二斜拉外绝缘子(42)、第一斜拉内绝缘子(51)和第二斜拉内绝缘子(52)；所述第一水平绝缘子(31)和所述第一斜拉外绝缘子(41)的一端连接至同一支持杆，所述第二水平绝缘子(32)和所述第二斜拉外绝缘子(42)的一端连接至另一支持杆；所述第一水平绝缘子(31)、第二水平绝缘子(32)、第一斜拉外绝缘子(41)和第二斜拉外绝缘子(42)的另一端通过端部节点装置(70)连接到一起；所述第一水平绝缘子(31)、第二水平绝缘子(32)、第一斜拉外绝缘子(41)和第二斜拉外绝缘子(42)的连接端悬挂有悬垂金具串(60)；所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)上均设置有中部节点装置(80)；所述第一斜拉内绝缘子(51)连接于支持杆和第一水平绝缘子(31)的中部节点装置(80)之间；所述第二斜拉内绝缘子(52)连接于支持杆和第二水平绝缘子(32)的中部节点装置(80)之间；所述第一水平绝缘子(31)的中部节点装置(80)和所述第二水平绝缘子(32)的中部节点装置(80)之间还连接有横联绝缘子(33)；所述第一斜拉外绝缘子(41)、第二斜拉外绝缘子(42)、第一斜拉内绝缘子(51)和第二斜拉内绝缘子(52)采用柔性材料制备；所述第一水平绝缘子(31)和第二水平绝缘子(32)采用刚性材料制备；复合横担总爬电距离的计算式为：

其中，Le为海拔1000m时复合横担爬电距离；

λ为爬电比距；

U为***标称电压；

K_e为复合横担爬电距离的有效系数。

在一种改进的方案中，所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)在同一平面上呈V字形交叉；所述复合横担杆塔为双回路三角排列两相复合横担直线塔。

在一种改进的方案中，所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)分别通过十字形插板连接件连接至端部节点装置(70)；所述第一斜拉外绝缘子(41)和所述第二斜拉外绝缘子(42)分别通过U型环连接件连接至端部节点装置(70)。

在一种改进的方案中，所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)分别通过十字形插板经钢板与支持杆连接。

在一种改进的方案中，所述悬垂金具串(60)的上端连接至所述端部节点装置(70)，下端连接导线。

在一种改进的方案中，所述横担的复合材料的壁厚小于7.5mm。

在一种改进的方案中，所述第一水平绝缘子(31)和第二水平绝缘子(32)之间，以及所述第一斜拉外绝缘子(41)和第二斜拉外绝缘子(42)之间的夹角为30度至60度。

在一种改进的方案中，所述第一水平绝缘子(31)、所述第一斜拉外绝缘子(41)和所述第一斜拉内绝缘子(51)在水平面上的投影重合；所述第二水平绝缘子(32)、所述第二斜拉外绝缘子(42)和所述第二斜拉内绝缘子(52)在水平面上的投影重合。

在一种改进的方案中，所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)的横截面为十字形；所述第一斜拉外绝缘子(41)、所述第一斜拉内绝缘子(51)、所述第二斜拉外绝缘子(42)和所述第二斜拉内绝缘子(52)的横截面为圆形。

本实用新型的双回路三角排列两相复合横担直线塔可以克服工程沿线交叉跨越物较多、跨越林区较长、同时存在线路钻跨越等问题，在交叉跨越时降低了塔高，并降低工程投资。本实用新型对杆塔选型、结构布置、节点构造进行了优化，对机械化施工等方面进行了分析计算和优化设计，可以指导工程设计，降低工程投资。

附图说明

图1为实施例一的复合横担杆塔结构示意图；

图2为实施例一的复合横担组示意图；

图3为实施例一的复合横担组示意图。

附图标记：塔主体10、线路支架20、第一水平绝缘子31、第二水平绝缘子32、横联绝缘子33、第一斜拉外绝缘子41、第二斜拉外绝缘子42、第一斜拉内绝缘子51、第二斜拉内绝缘子52、悬垂金具串60、端部节点装置70、中部节点装置80。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本实用新型能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本实用新型相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本实用新型的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本实用新型所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

在输电线路中，杆塔的型式多种多样。按受力特征可分为直线塔、直线转角塔和耐张转角塔；按支撑方式可分为拉线塔和自立塔；按材料可分为水泥杆、钢管杆、角钢塔、钢管塔和钢筋混凝土塔。工程中实际使用的塔型都要结合具体工程进行技术经济综合比较后确定，其原则是既保证线路安全运行又经济合理。

如图1所示为本实施例的复合横担杆塔，其包括塔基、塔主体10和线路支架20；塔基支撑塔主体10；塔主体10包括四个支持杆和连接于各个支持杆之间的连接杆。线路支架20设置于塔主体10的顶部，具体地，线路支架20为地线支架，复合横担杆塔为双回路三角排列两相复合横担直线塔。

复合横担杆塔一侧的两个支持杆连接有一复合横担组，复合横担杆塔的另一侧的两个支持杆连接有另一复合横担组。如图2和图3所示，复合横担组包括第一水平绝缘子31、第二水平绝缘子32、第一斜拉外绝缘子41、第二斜拉外绝缘子42、第一斜拉内绝缘子51和第二斜拉内绝缘子52。第一水平绝缘子31和第一斜拉外绝缘子41的一端连接至同一支持杆，第二水平绝缘子32和第二斜拉外绝缘子42的一端连接至另一支持杆。第一水平绝缘子31、第二水平绝缘子32、第一斜拉外绝缘子41和第二斜拉外绝缘子42的另一端通过端部节点装置70连接到一起。

第一水平绝缘子31和第二水平绝缘子32上均设置有中部节点装置80。第一斜拉内绝缘子51连接于支持杆和第一水平绝缘子31的中部节点装置80之间；第二斜拉内绝缘子52连接于支持杆和第二水平绝缘子32的中部节点装置80之间。第一水平绝缘子31的中部节点装置80和第二水平绝缘子32的中部节点装置80之间还连接有横联绝缘子33。

第一水平绝缘子31和第二水平绝缘子32在同一平面上呈V字形交叉。第一水平绝缘子31、第一斜拉外绝缘子41和第一斜拉内绝缘子51在水平面上的投影重合；第二水平绝缘子32、第二斜拉外绝缘子42和第二斜拉内绝缘子52在水平面上的投影重合。第一水平绝缘子31和第二水平绝缘子32之间，以及第一斜拉外绝缘子41和第二斜拉外绝缘子42之间的夹角为30度至60度。

第一水平绝缘子31和第二水平绝缘子32分别通过十字形插板连接件连接至端部节点装置70，并分别通过十字形插板经钢板与支持杆连接。第一斜拉外绝缘子41和第二斜拉外绝缘子42分别通过U型环连接件连接至端部节点装置70。第一水平绝缘子31和第二水平绝缘子32的横截面为十字形。第一斜拉外绝缘子41、第一斜拉内绝缘子51、第二斜拉外绝缘子42和第二斜拉内绝缘子52的横截面为圆形。通过本实施例的设计方案，复合横担通过传力明确的三角结构支撑加斜拉索的方式构成，构造简单，其横担下平面由两组支柱绝缘子呈一定夹角组成三角支撑，横担端部为金属件；斜拉索采用复合绝缘子连接横担端头和塔身，横担中部采用复合构件支撑。复合横担的构件主要承受轴心荷载，由于复合材料弹性模量较低，其整体稳定问题较钢构件更为突出，因此选择的构件截面应开展且壁厚较薄，使其截面惯性矩尽可能大，以提高构件的稳定承载能力。复合材料拉挤型材的截面型式可根据需要设计成各种形状，常见的主要有“L”形、“○”形和“□”形等；其中圆型和方型截面惯性矩最大，其整体稳定承载力也最大，并且复合材料管型构件制作便捷，连接方便，因此复合横担可采用圆型或方型截面的支柱绝缘子作为主要承力构件。

对于220kV输电线路杆塔，杆件受力较大，采用单一的胶接连接形式不能满足承载力要求，采用单一机械连接又容易引起应力集中导致构件开裂破坏。通常的方案是采用可采用胶—螺或胶—铆混合连接。该种连接方式虽然具有增强节点连接可靠性，有效控制节点变形，避免疲劳失效等优点，但构造复杂，节点单重大，严重影响了复合杆塔应用经济性。本实施例采用干涉配合连接，在一般的间隙机械连接方式上，通过对连接构件施加一定的干涉量、调整其模量比及孔壁和紧固件间摩擦系数来达到较优连接强度。采用紧固件连接的接头，一般都是结构受力的薄弱环节。当被连接件受载荷作用产生应力时，孔附近一定范围内会产生很高的“应力集中”。

第一水平绝缘子31、第二水平绝缘子32、第一斜拉外绝缘子41和第二斜拉外绝缘子42的连接端悬挂有悬垂金具串60。具体地，悬垂金具串60的上端连接至端部节点装置70，下端连接导线，悬垂金具串60长度为0.5～0.7m。

由于复合横担为绝缘体，导线和横担之间可不采用悬垂绝缘子串，这样可以消除塔头风偏放电故障，减小横担、塔头尺寸。对于采用***导线的高电压等级输电线路，除了绝缘的需要，在杆塔设计时还需要考虑因脱冰或子导线断线而产生的纵向不平衡张力，若取消悬垂绝缘子串，会因***导线纵向不平衡张力控制而需增大横担、塔身的构件规格，并不经济。因此要根据导线断线张力(或***导线纵向不平衡张力)验算结果确定复合横担的悬垂金具串长度。

本实用新型中，导线垂直***间距为400mm，悬垂金具串长500mm，双回路三角排列下层复合材料横担直线塔的上下层导线垂直距离为5.5m，上下层横担间的距离为7.5m。本实用新型的技术方案比普通的220kV双回路垂直排列鼓型塔塔头高度降低了5.5m，绝缘子长度降低了8m。

下层复合横担导线对塔身的距离按满足复合横担爬电距离要求选则，本实施例为2.8m；相间距离按水平线间距离要求选则，本实施例为5.2m。一侧走廊宽度为9m，比普通的220kV双回路垂直排列鼓型塔走廊宽度增加了1.5m。

塔主体10为钢结构塔身，塔身主材及辅材均为钢管。复合横担杆塔塔身可采用传统钢材结构，横担部分采用复合材料(FRP)结构，从结构造型和受力来讲，三角形布置是最佳的结构型式，结构简单、造型匀称，设计、施工、检修亦较方便，这在许多线路工程中得到了很好的验证。导线排列方式按三角形布置使得设计及构造更简单。支持杆内具有填充物，表面具有涂覆层。例如，涂覆层由脂环环氧树脂制成，填充物为轻质泡沫。

复合横担采用绝缘配合，可使线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行，绝缘配合设计可采用爬电比距法，也可采用污耐压法选择合适的绝缘配置参数。第一斜拉外绝缘子41、第二斜拉外绝缘子42、第一斜拉内绝缘子51和第二斜拉内绝缘子52采用柔性材料制备；第一水平绝缘子31和第二水平绝缘子32采用刚性材料制备。具体地，横杆的复合材料为玻璃纤维环氧树脂基增强塑料、高强高模玻璃纤维增强复合材料或者硼硅酸盐玻璃纤维增强树脂基复合材料，优选地，横担的复合材料的壁厚小于7.5mm。

第一水平绝缘子31、第二水平绝缘子32、第一斜拉外绝缘子41、第二斜拉外绝缘子42、第一斜拉内绝缘子51和第二斜拉内绝缘子52上还套设有硅橡胶护套。

导线采用2×JL3/LHA5-210/220特高导铝合金芯铝绞线，水平双***，***间距为400mm；地线的其中一根采用JLB40-120型铝包钢绞线，另一根采用24芯OPGW-120型光缆。

复合材料横担杆塔的呼高维27m；地线的挂点高度为38.7m；上相导线挂点高度为32.5m；下相导线挂点高度为27.0m。

本实施例中，复合横担总爬电距离的计算式为：

其中，Le为海拔1000m时复合横担爬电距离，λ为爬电比距(cm/kV)，U为***标称电压(kV)，Ke为复合横担爬电距离的有效系数，一般与伞形结构和型式有关，应在试验和运行中根据污秽耐压的有效性来确定。

满足本实施例需要的复合绝缘横担绝缘配置参数例如可以如下表所示。

表1复合绝缘横担绝缘配置参数

标称电压(kV)	220
		复合横担结构高度(mm)	2800(相地)
复合横担结构高度(mm)	5000(相间)
		公称爬电距离(mm)	7480(e级污区)
最小电弧距离(mm)	1900

复合材料横担杆塔的水平线间距离计算式为：

其中，k_i为悬垂绝缘子串系数，D为导线水平线间距离，L_k为悬垂绝缘子串长度，U为***标称电压，f_c为导线最大弧垂；

导线与地线间的距离计算式为：

S≥0.012L+1 (2.2)

其中，S为导线与地线间的距离，L为档距。

本实用新型复合横担杆塔的最小线间距离如下表所示。

表2导线间最小线间距离

为了减少或避免导线间和导地线间的闪络事故，杆塔布置上导线间和导地线间应有足够的垂直间距和水平位移，本实用新型中，地线支架高度不小于3m，耐张塔地线支架高度不小于5m。

杆塔设计中，单回路直线塔选用2B3模块，单回路转角塔选用2B5模块，双回路直线塔选用2E3模块，双回路转角塔选用2E5模块，本实用新型的双回路三角排列两相复合横担直线塔可以克服工程沿线交叉跨越物较多、跨越林区较长、同时存在线路钻跨越等问题，在交叉跨越时降低了塔高，并降低工程投资。本实用新型对杆塔选型、结构布置、节点构造进行了优化，对机械化施工等方面进行了分析计算和优化设计，可以指导工程设计，降低工程投资。本实用新型充分考虑了各种工程地形、地质特点及运输条件，与普通双回路鼓型塔相比，本实用新型的塔头高度降低了5.5m，考虑绝缘子长度则呼高可降低8m；同呼称高情况塔重降低23％左右，基础作用力减少了27％左右。本实用新型导线排列方式更为合理，导线采用三相三角形排列的型式，其电气参数得到了极大的改善。占地面积减小约27％，在林地中设置有效降低了塔基砍伐；综合造价降低10％左右。针对走廊狭窄地区，本实用新型的三相导线可采用垂直排列，相对于传统直线塔，塔呼高可降低2.5米，走廊宽度减少4米。双回路三角排列下层复合横担塔型具有结构简单、节点处理容易、节省线路走廊、施工和检修较为方便等优点。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种复合横担杆塔，包括塔基、塔主体(10)和线路支架(20)；

所述塔基支撑所述塔主体(10)；

所述塔主体(10)包括四个支持杆和连接于各个支持杆之间的连接杆；

所述线路支架(20)设置于所述塔主体(10)的顶部；

其特征在于，

所述复合横担杆塔一侧的两个支持杆连接有一复合横担组，所述复合横担杆塔的另一侧的两个支持杆连接有另一复合横担组；

复合横担组包括第一水平绝缘子(31)、第二水平绝缘子(32)、第一斜拉外绝缘子(41)、第二斜拉外绝缘子(42)、第一斜拉内绝缘子(51)和第二斜拉内绝缘子(52)；

所述第一水平绝缘子(31)和所述第一斜拉外绝缘子(41)的一端连接至同一支持杆，所述第二水平绝缘子(32)和所述第二斜拉外绝缘子(42)的一端连接至另一支持杆；

所述第一水平绝缘子(31)、第二水平绝缘子(32)、第一斜拉外绝缘子(41)和第二斜拉外绝缘子(42)的另一端通过端部节点装置(70)连接到一起；

所述第一水平绝缘子(31)、第二水平绝缘子(32)、第一斜拉外绝缘子(41)和第二斜拉外绝缘子(42)的连接端悬挂有悬垂金具串(60)；

所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)上均设置有中部节点装置(80)；所述第一斜拉内绝缘子(51)连接于支持杆和第一水平绝缘子(31)的中部节点装置(80)之间；所述第二斜拉内绝缘子(52)连接于支持杆和第二水平绝缘子(32)的中部节点装置(80)之间；

所述第一水平绝缘子(31)的中部节点装置(80)和所述第二水平绝缘子(32)的中部节点装置(80)之间还连接有横联绝缘子(33)；

所述第一斜拉外绝缘子(41)、第二斜拉外绝缘子(42)、第一斜拉内绝缘子(51)和第二斜拉内绝缘子(52)采用柔性材料制备；所述第一水平绝缘子(31)和第二水平绝缘子(32)采用刚性材料制备；

复合横担总爬电距离的计算式为：

其中，Le为海拔1000m时复合横担爬电距离；

λ为爬电比距；

U为***标称电压；

Ke为复合横担爬电距离的有效系数。

2.如权利要求1所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)在同一平面上呈V字形交叉；

所述复合横担杆塔为双回路三角排列两相复合横担直线塔。

3.如权利要求1所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)分别通过十字形插板连接件连接至端部节点装置(70)；

所述第一斜拉外绝缘子(41)和所述第二斜拉外绝缘子(42)分别通过U型环连接件连接至端部节点装置(70)。

4.如权利要求3所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)分别通过十字形插板经钢板与支持杆连接。

5.如权利要求1所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述悬垂金具串(60)的上端连接至所述端部节点装置(70)，下端连接导线。

6.如权利要求1所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述横担的复合材料的壁厚小于7.5mm。

7.如权利要求1所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述第一水平绝缘子(31)和第二水平绝缘子(32)之间，以及所述第一斜拉外绝缘子(41)和第二斜拉外绝缘子(42)之间的夹角为30度至60度。

8.如权利要求1所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述第一水平绝缘子(31)、所述第一斜拉外绝缘子(41)和所述第一斜拉内绝缘子(51)在水平面上的投影重合；

所述第二水平绝缘子(32)、所述第二斜拉外绝缘子(42)和所述第二斜拉内绝缘子(52)在水平面上的投影重合。

9.如权利要求1-8任一项所述的复合横担杆塔，其特征在于，

所述第一水平绝缘子(31)和所述第二水平绝缘子(32)的横截面为十字形；

所述第一斜拉外绝缘子(41)、所述第一斜拉内绝缘子(51)、所述第二斜拉外绝缘子(42)和所述第二斜拉内绝缘子(52)的横截面为圆形。

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