本實用新型屬于電力設備領域，涉及一種輸電桿塔結構，尤其是涉及一種750kV酒杯復合橫擔塔。

背景技術：

請參閱圖1所示，目前輸電桿塔結構主要采用全鋼制結構，耗費大量鋼材，消耗了大量的礦產能源，造成生態(tài)環(huán)境的嚴重污染。并且線路桿塔采用全鋼制結構，存在質量重、施工運輸和運行維護困難等問題，因此采用新型塔材成為輸電桿塔領域的一種新趨勢。

復合材料(FRP)由于具有高強、輕質、耐腐蝕、加工容易、可設計性和絕緣性能良好等優(yōu)點，越來越為工程界所重視，特別是為輸變電行業(yè)工程應用所親睞，是取代鋼材建造輸電桿塔結構的理想材料之一。近年來，隨著復合材料成本的進一步降低和工藝的不斷進步，國內復合材料桿塔的研究日益增多，并逐漸成熟。

對于復合材料桿塔，以往國內外的研究主要集中在“單桿式”上，近年來，對格構式的研究也逐漸增多，這主要是因為復合材料的彈性模量和抗壓強度均較低，單桿結構的承載力難以滿足高電壓大負荷桿塔的強度和剛度要求，因此高壓、超高壓輸電線路復合材料塔應采用“構構式”的結構型式。

對于格構式復合材料桿塔，已在寧東-山東±660kV直流輸電示范工程和750kV新疆與西北聯網第二通道工程中進行了試點應用，取得了較大的經濟效益，但采用了干字型的結構型式，型式不美觀，同時由于橫擔不對稱，受力相對不合理，造價相對較高。

技術實現要素：

本實用新型目的在于克服現有技術方案的不足，提供了一種受力平衡、構造簡單、造價較低的750kV酒杯復合橫擔塔。

為達到上述目的，本實用新型專利是采取如下技術方案予以實現的：

一種750kV酒杯復合橫擔塔，包括兩套邊相復合材料橫擔、一套中相復合材料橫擔、一套鋼結構塔窗、兩套鋼結構地線支架和一套鋼結構塔身；塔窗的底部固定于鋼結構塔身的頂部上，兩套邊相復合材料橫擔設置于塔窗中部兩側，兩套鋼結構地線支架設置于塔窗頂部兩側；中相復合材料橫擔設置于塔窗內部；邊相復合材料橫擔包括兩根復合材料管型主材、兩根復合材料絕緣子串以及邊相鋼掛點裝置；復合材料管型主材包括復合材料構件、復合材料構件兩端的鋼套管和C型插板連接件；兩根復合材料管型主材的端部鋼套管均與邊相鋼掛點裝置連接，兩根復合材料管型主材的根部鋼套管和C型插板連接件與塔身連接；復合材料絕緣子串的兩端通過U型環(huán)連接件分別與邊相鋼掛點裝置和塔窗連接；中相復合材料橫擔包括四根復合材料管型構件、四根復合材料絕緣子串吊材以及中相鋼掛點裝置；復合材料管型構件包括復合材料構件、復合材料構件兩端的鋼套管和C型插板連接件；四根復合材料管型構件的端部鋼套管均與中相鋼掛點裝置連接，四根復合材料管型構件的根部鋼套管和C型插板連接件與塔身連接；復合材料絕緣子串吊材的兩端通過U型環(huán)連接件分別與中相鋼掛點裝置和塔窗連接。

進一步，復合材料絕緣子串設置于復合材料管型主材上方，對應位于同一側的復合材料絕緣子串和復合材料管型主材沿塔窗坡度方向上的投影重合；邊相鋼掛點裝置和兩根復合材料管型主材之間連接后呈“V”形。

進一步，所述復合材料管型主材、復合材料絕緣子串上均帶有傘裙；復合材料管型主材和復合材料絕緣子串的端部均設有均壓屏蔽環(huán)。

進一步，邊相復合材料橫擔和中相復合材料橫擔的材質為玻璃鋼。

進一步，塔窗與鋼結構地線支架和鋼結構塔身的連接處均為角鋼，邊相復合材料橫擔和中相復合材料橫擔一端直接與塔窗的角鋼構建連接，另一端直接與邊相鋼掛點裝置和中相鋼掛點裝置連接。

進一步，復合材料構件端部連接件為全鋼制結構，通過樹脂將鋼制連接件—鋼套管式節(jié)點、U型環(huán)連接件以及C型插板連接件分別固化連接在復合絕緣子串吊材、復合材料管型主材端頭。

進一步，邊相鋼掛點裝置包括一個鋼管、圍繞鋼管連接的一塊連接板和兩塊掛線板，連接板和兩塊掛線板與鋼管之間連接有加勁板。

本實用新型的750kV酒杯復合橫擔塔，相對于現有技術，本實用新型的優(yōu)點是：

1、受力合理：橫擔左右對稱，受力平衡；

2、型式美觀：采用了改進型的酒杯方案，型式優(yōu)美，構造簡單。

3、造價低：與常規(guī)角鋼酒杯塔相比，鐵塔重量降低約11.9％，基礎混凝土方量降低27.8％，綜合造價降低約5.9％；

4、走廊寬度省:與常規(guī)角鋼酒杯塔相比,走廊寬度節(jié)省4.0m，達11％，有利用減少房屋拆遷量和節(jié)省土地資源；

5、降低風偏閃絡事故機率：由于利用了復合材料的絕緣特性，取消了輸電桿塔結構的懸垂絕緣子串吊材，降低了輸電線路風偏污閃事故機率，提高線路安全運行水平；

6、接地方便：通過合理的布置，使得鋼結構部分連續(xù)，實現了接地防雷的目的。

本實用新型通過鋼結構剛度彌補了材料剛度的不足，增加了復合材料塔的剛度和承載力，便于在高壓、超高壓以及特高壓輸電線路工程中推廣應用。同時該實用新型專利公開的750kV酒杯復合橫擔塔的地線支架與地線相接，地線支架與塔窗的角鋼相連，塔窗與塔身鋼結構相連，實現接地引下，達到防雷的目；通過保證導線掛點到任何金屬件的距離均滿足絕緣距離來達到塔頭絕緣的目的；通過各構件組成空間空間桁架體系傳遞荷載；通過復合材料構件表面的傘裙，增加橫擔的爬電比距；通過均壓環(huán)改善電場分布。

運行維護成本低：由于復合材料具有耐腐蝕、耐高低溫、被盜可能性小的特點，降低了線路的維護成本。

【附圖說明】

圖1為傳統(tǒng)全鋼制酒杯型輸電桿塔的結構示意圖；

圖2為本實用新型750kV酒杯復合橫擔塔單線圖；

圖3為本實用新型750kV酒杯復合橫擔塔電氣工作原理圖；

圖4a為本實用新型750kV酒杯復合橫擔塔邊相橫擔側視圖；

圖4b為本實用新型750kV酒杯復合橫擔塔邊相橫擔仰視圖；

圖5a為本實用新型750kV酒杯復合橫擔塔中相橫擔側視圖；

圖5b為本實用新型750kV酒杯復合橫擔塔中相橫擔仰視圖；

圖中：復合材料管型主材1、復合材料絕緣子串2、復合材料絕緣子串吊材3、復合材料管型構件4、鋼結構地線支架5、塔窗6、鋼結構塔身7、邊相鋼掛點裝置10、第一鋼套管11、第二鋼套管12、C型插板連接件13、均壓環(huán)14、U型環(huán)連接件15、中相鋼掛點裝置16。

【具體實施方式】

以下結合附圖及實例對本實用新型作進一步的詳細說明。

如圖2所示，本實用新型一種750kV酒杯復合橫擔塔，包括兩套邊相復合材料橫擔、一套中相復合材料橫擔、塔窗6、兩套鋼結構地線支架5和鋼結構塔身7。

塔窗6的底部固定于鋼結構塔身7的頂部上，兩套邊相復合材料橫擔設置于塔窗6上部兩側，兩套鋼結構地線支架5設置于置于塔窗6頂部兩側。塔窗6與鋼結構地線支架5和鋼結構塔身7的連接處均為角鋼。中相復合材料橫擔設置于塔窗6內部。

邊相復合材料橫擔包括兩根復合材料管型主材1、兩根復合材料絕緣子串2以及一套邊相鋼掛點裝置10，一根材料管型主材1和一根復合材料絕緣子串2連接形成一個面，兩根復合材料管型主材1和兩根復合材料絕緣子串2一端均相連后連接邊相鋼掛點裝置10，兩根復合材料管型主材1和兩根復合材料絕緣子串2另一端均與塔窗6連接。

請參閱圖4a和圖4b所示，復合材料管型主材1包括復合材料構件，復合材料構件兩端分別設有第一鋼套管11和第二鋼套管12和C型插板連接件13。

邊相復合材料橫擔包括兩根復合材料管型主材1，兩根復合材料管型主材1的第一鋼套管12和C型插板連接件13通過螺栓與邊相鋼掛點裝置10連接固定；第一鋼套管12上固定有均壓環(huán)14。兩根復合材料管型主材1的鋼套管11和C型插板連接件13與塔窗6定連接。邊相鋼掛點裝置10、兩根復合材料管型主材1之間連接后近似呈“V”形狀。

復合材料絕緣子串2的兩端通過U型環(huán)連接件15分別與邊相鋼掛點裝置10和塔窗6固定連接。

復合材料管型主材1、復合材料絕緣子串2的材質均為玻璃鋼。

邊相鋼掛點裝置10包括一個鋼管、一塊連接板、兩塊掛線板和加勁板。

中相復合材料橫擔包括四根復合材料絕緣子串吊材3、四根復合材料管型構件4以及一套中相鋼掛點裝置16。

請參閱圖5a和圖5b所示，中相復合材料橫擔包括四根復合材料絕緣子串吊材3和四根復合材料管型構件4，每根復合材料絕緣子串吊材3對應一根復合材料管型構件4形成一個面，四根復合材料絕緣子串吊材3和四根復合材料管型構件4一端均連接后連接中相鋼掛點裝置16，四根復合材料絕緣子串吊材3和四根復合材料管型構件4另一端均與塔窗6連接。復合材料管型構件4包括復合材料管和設置于復合材料管兩端的連接件；復合材料絕緣子串吊材3和復合材料管型構件4通過其兩端的連接件連接塔窗6和中相鋼掛點裝置16；復合材料管的材質均為玻璃鋼。

鋼結構地線支架5和鋼結構塔身7均由若干角鋼構件組成。

按照上述技術方案實現的750kV酒杯復合橫擔塔，通過樹脂將鋼套管式節(jié)點、U型環(huán)連接件以及C型插板連接件分別固化連接在復合材料管型主材、復合絕緣子端頭，并用螺栓將復合材料管型主材、復合絕緣子連接成整體，構成格構式復合材料酒杯塔頭。通過結構剛度彌補了材料剛度的不足，增加了復合材料塔的剛度和承載力，便于在高壓、超高壓以及特高壓輸電線路工程中推廣應用。

(1)復合材料構件端部連接件

復合材料構件端部連接件為全鋼制結構，通過樹脂將鋼制連接件—鋼套管式節(jié)點、U型環(huán)連接件以及C型插板連接件分別固化連接在復合材料管型主材、復合絕緣子串吊材端頭。

(2)格構式復合材料絕緣橫擔

通過螺栓將復合材料構件端部連接件將兩根復合材料管型主材、兩根復合材料絕緣子串吊材和一套導線掛點裝置連接成整體，構成格構式復合材料塔。

(3)750kV酒杯復合橫擔塔的受力原理

750kV酒杯復合橫擔塔為一個空間桁架體系統(tǒng)，它是利用復合材料本身的絕緣特性，實現絕緣的目的，同時通過表面的傘裙，增加橫擔的爬電比距；通過均壓環(huán)改善電場分布。同時將導線荷載以及橫擔風荷載轉換成750kV酒杯復合橫擔塔構件的軸向荷載，將荷載傳遞至鋼結構塔身。橫擔和塔頭其中壓力由兩根復合材料管型主材傳遞至塔身；而拉力通過兩根復合材料絕緣子串吊材傳遞到塔身。

(4)750kV酒杯復合橫擔塔的防雷和接地

750kV酒杯復合橫擔塔的接地是通過外部鋼結構構件實現的，由鋼結構地線支架5與地線相接，沿著塔窗6和鋼結構塔身7相連，達到接地防雷的目的。

(5)750kV酒杯復合橫擔塔的絕緣配置

750kV酒杯復合橫擔塔通過保證導線掛點到任何金屬件的距離均滿足絕緣距離來達到塔頭絕緣的目的。絕緣距離主要是通過對不同電壓、海拔高度和污穢等級進行絕緣配置而確定。同時，對于操作過電壓和空氣間隙影響的空氣間隙圓的范圍內，均采用復合材料構件，實現絕緣的目的，如圖3所示。

以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。