一种复合材料变电构架制造技术

一种复合材料变电构架，包括支撑柱和设置在支撑柱上的绝缘横梁，其特征在于：所述支撑柱包括复合材料圆管，绝缘横梁包括采用拉挤工艺制备的复合材料圆棒，复合材料圆棒的外壁上压接绝缘伞裙；所述复合材料圆管包括从内至外依次设置的基底层、强化层、缓冲层及外层；有益效果是：解决了现有复合材料应用在变电构架时整体稳定性较差的问题；质量轻、强度高、结构稳定、运输安装方便快捷；耐腐蚀、抗盐雾及酸雨；电气性能优异，运行可靠；能大幅度缩减支架跨度，实现紧凑型布置；后期维护量少。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料变电构架
本专利技术涉及一种在变电站、输电线路使用的变电构架。
技术介绍
国内外架空输电线路以及变电站中使用较为广泛的杆塔主要有木质杆、混凝土或预应力混凝土杆、钢筋混凝土杆、钢管塔和铁塔几类。由于使用年限的不同，大多数应用在架空输电线路中的塔杆及应用在变电站中的变电构架均存在着新老并存、多种结构形式并用的情况。这些塔杆及变电构架在使用过程中会出现不同程度的损伤、劣化和老化现象，例如，一些混凝土结构出现了表面裂缝、碳化、剥落以及钢筋锈胀等损伤，一些钢结构构架出现钢材锈蚀、变形(如凹陷、扭曲)、弯曲、偏心等损伤，并且随着使用年限的增长，这些构架的损伤会不断地增大，给电力系统的正常运营带来了很大的安全隐患。同时，区别于架空输电线路，变电站的场地往往较为紧张，传统混凝土及钢管变电构架均为大结构尺寸构架，占地及线路走廊宽度较大，在设计与建设过程中易受场地限制。因此，变电站中应用的变电构架条件更为苛刻。为了解决上述问题，技术人员一直在寻找一种成本合理、占地面积小、加工简便以及不易受损的材料。
技术实现思路
本专利技术提供一种复合材料变电构架，主要解决了现有复合材料应用在变电构架时整体稳定性较差的问题。本专利技术的技术解决方案如下：一种复合材料变电构架，包括支撑柱和设置在支撑柱上的绝缘横梁，所述支撑柱包括复合材料圆管，绝缘横梁包括采用拉挤工艺制备的复合材料圆棒，复合材料圆棒的外壁上压接绝缘伞裙；所述复合材料圆管包括从内至外依次设置的基底层、强化层、缓冲层及外层，所述基底层、强化层、缓冲层及外层的厚度与圆管外径比例为0.5~0.6:0.1~0.2:0.1~0.2:0.1~0.2:15；所述基底层具体是：Mg，4~6%；Cr，0.1~0.2%；Mn，2.5~3.0%，V，2.0~2.5%，Ti，5.0~5.5%，余量为Al；所述强化层具体是：玻璃纤维8~10%，碳粉5~8%，松木树干木粉3~7%，榆木树干木粉4~7%及聚乙烯70~80%；所述缓冲层具体是：乙丙橡胶80~90%，纳米二氧化硅5~10%、碳纤维5~10%；所述外层具体是：MgO，3~5%；Cr2O3，0.1~0.15%；MnO2，2.3~2.5%，V2O5，2.3~2.5%，TiO2，5.3~5.6%，CuO，3.1~3.3%，余量为树脂。在以上方案的基础上，本专利技术还进一步作如下重要优化：所述支撑柱为两组单杆，每组单杆包括至少两级采用编织缠绕拉挤工艺制备的复合材料圆管，各级复合材料圆管之间采用法兰连接。所述支撑柱为四组，每两组为一个人字支撑柱，每个人字支撑柱包括至少一级横撑和四级采用编织缠绕拉挤工艺制备的复合材料圆管，各级复合材料圆管之间采用法兰连接，靠近绝缘横梁一侧的法兰上设置有用于固定横撑的固定孔。所述绝缘横梁包括两根短复合材料圆棒和一根长复合材料圆棒；长复合材料圆棒两端设置有长复合材料圆棒法兰；两根短复合材料圆棒用于和长复合材料圆棒连接的一端设置有短复合材料圆棒法兰，长复合材料圆棒法兰和短复合材料圆棒法兰通过支座固定连接，支座用于将绝缘横梁固定在支撑柱上；所述两根短复合材料圆棒远离长复合材料圆棒的两端均设置有挂点，长复合材料圆棒中部设置有挂点；所述长复合材料圆棒、短复合材料圆棒外侧均设置有硅橡胶伞裙。所述复合材料圆管之间采用法兰连接，两级复合材料圆管连接处的端部固定有法兰，两级法兰之间设置有拉线盘；所述拉线盘包括固定部件和拉线部件，固定部件与法兰连接端面相适配，拉线部件与固定部件之间的夹角为110°~130°，拉线部件上设置有用于连接拉线的连线孔；所述横撑为三角钢，三角钢两端开设有连接孔，通过螺钉螺栓配合将三角钢固定在法兰上。所述支座包括第一顶法兰圆管、第一顶法兰圆盘、第一顶法兰加劲板、顶法兰平板、第二顶法兰圆管、第二顶法兰圆盘，第一顶法兰圆管两端分别设置有第一顶法兰圆盘，第一顶法兰圆管与两个第一顶法兰圆盘之间分别设置有多个用于增加强度的第一顶法兰加劲板，多个第一顶法兰加劲板以第一顶法兰圆管中心轴为中心呈圆周状分布；第一顶法兰圆管通过与顶法兰平板固定，顶法兰平板上表面与顶法兰拱形板固定连接，顶法兰平板下表面与第二顶法兰圆管连接，第二顶法兰圆管远离顶法兰平板一侧设置有第二顶法兰圆盘，第二顶法兰圆管与第二顶法兰圆盘之间分别设置有多个用于增加强度的第二顶法兰加劲板，多个第二顶法兰加劲板以第二顶法兰圆管中心轴为中心呈圆周状分布；所述第一顶法兰圆管用于固定绝缘横梁，第二顶法兰圆管用于连接支撑柱；第二法兰圆管为两个时，两个第二顶法兰圆管之间设置有顶法兰角度板；所述第一顶法兰圆管、第一顶法兰圆盘、第一顶法兰加劲板、顶法兰平板、第二顶法兰圆管、第二顶法兰圆盘、顶法兰拱形板、第二顶法兰加劲板、顶法兰角度板之间的质量比为9.9:4.4:0.2:9.0:4.1:3.8:1.7:0.2:1.4。所述长复合材料圆棒、长复合材料圆棒挂点、长复合材料圆棒伞裙以及长复合材料圆棒法兰之间的质量比为64.1:11.2:4.1:14.1；所述短复合材料圆棒、短复合材料伞裙、短复合材料圆棒挂点以及短复合材料圆棒法兰之间的质量比为33.1:4.7：10.8：14.1。所述各组支撑柱包括两级或两级以上复合材料圆管时，靠近绝缘横梁的第一复合材料圆管以及该复合材料圆管用于与支座连接的法兰的质量比为14.3：9.3，靠近绝缘横梁的复合材料圆管与该复合材料圆管用于与下一级的复合材料圆管连接的法兰的质量比为14.3：10.4；底部复合材料圆管与用于和其连接的上一级复合材料圆管连接的法兰的质量比为30.2:9.3，底部复合材料圆管与底部法兰的质量比为30.2:36；所述第一复合材料圆管与下一级复合材料圆管之间法兰连接的第一三角钢与该法兰的质量比为1.9：10.4,第一三角钢与下一级三角钢之间的质量比的1.9:3.4。所述复合材料圆管包括从内至外依次设置的基底层、强化层、缓冲层及外层的厚度与圆管外径比例为0.55:0.15:0.2:0.1:15；所述基底层由铝合金制备而成，铝合金成分具体是：Mg5.3%；Cr1.4%；Mn2.6%，V2.5%，Ti5.5%，余量为Al；所述强化层具体是：玻璃纤维9%，碳粉7%，松木树干木粉6%，榆木树干木粉5%及聚乙烯73%；所述缓冲层具体是：乙丙橡胶83%，纳米二氧化硅8%、碳纤维9%；所述外层具体是：MgO3%；Cr2O30.1%；MnO22.4%，V2O52.5%，TiO25.5%，CuO3.3%，余量为树脂。所述复合材料圆管包括从内至外依次设置的基底层、强化层、缓冲层及外层的厚度与圆管外径比例为0.6:0.2:0.1:0.1:15；所述基底层具体是：Mg4%；Cr0.2%；Mn3.0%，V2.4%，Ti5.3%，余量为Al；所述强化层具体是：玻璃纤维10%，碳粉5%，松木树干木粉3%，榆木树干木粉4%及聚乙烯78%；所述缓冲层具体是：乙丙橡胶85%，纳米二氧化硅7%、碳纤维8%；所述外层具体是：MgO4%；Cr2O30.13%；MnO22.5%，V2O52.5%，TiO25.6%，CuO3.1%，余量为树脂。所述复合材料圆管强化层的玻璃纤维为多层结构，第一层为长玻璃纤维45度编制层，第二层为纵向玻璃纤维层，第三层为环向玻璃纤维层，第四层为纵向玻璃纤维层，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料变电构架，包括支撑柱和设置在支撑柱上的绝缘横梁，其特征在于：所述支撑柱包括复合材料圆管，绝缘横梁包括采用拉挤工艺制备的复合材料圆棒，复合材料圆棒的外壁上压接绝缘伞裙；所述复合材料圆管包括从内至外依次设置的基底层、强化层、缓冲层及外层，所述基底层、强化层、缓冲层及外层的厚度与圆管外径比例为0.5~0.6: 0.1~0.2:0.1~0.2:0.1~0.2:15；所述基底层具体是：Mg，4~6%；Cr，0.1~0.2%；Mn ，2.5~3.0%，V，2.0~2.5%，Ti，5.0~5.5%，余量为Al；所述强化层具体是：玻璃纤维8~10%，碳粉5~8%，松木树干木粉3~7%，榆木树干木粉4~7%及聚乙烯70~80%；所述缓冲层具体是：乙丙橡胶80~90%，纳米二氧化硅5~10%、碳纤维5~10%；所述外层具体是：MgO，3~5%；Cr2O3，0.1~0.15%；MnO2，2.3~2.5%，V2O5，2.3~2.5%，TiO2，5.3~5.6%，CuO，3.1~3.3%，余量为树脂。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料变电构架，包括支撑柱和设置在支撑柱上的绝缘横梁，其特征在于：所述支撑柱包括复合材料圆管，绝缘横梁包括采用拉挤工艺制备的复合材料圆棒，复合材料圆棒的外壁上压接绝缘伞裙；所述复合材料圆管包括从内至外依次设置的基底层、强化层、缓冲层及外层，所述基底层、强化层、缓冲层及外层的厚度与圆管外径比例为0.5~0.6:0.1~0.2:0.1~0.2:0.1~0.2:15；所述基底层具体是：Mg，4~6%；Cr，0.1~0.2%；Mn，2.5~3.0%，V，2.0~2.5%，Ti，5.0~5.5%，余量为Al；所述强化层具体是：玻璃纤维8~10%，碳粉5~8%，松木树干木粉3~7%，榆木树干木粉4~7%及聚乙烯70~80%；所述缓冲层具体是：乙丙橡胶80~90%，纳米二氧化硅5~10%、碳纤维5~10%；所述外层具体是：MgO，3~5%；Cr2O3，0.1~0.15%；MnO2，2.3~2.5%，V2O5，2.3~2.5%，TiO2，5.3~5.6%，CuO，3.1~3.3%，余量为树脂。2.根据权利要求1所述的复合材料变电构架，其特征在于：所述支撑柱为两组单杆，每组单杆包括至少两级采用编织缠绕拉挤工艺制备的复合材料圆管，各级复合材料圆管之间采用法兰连接。3.根据权利要求1所述的复合材料变电构架，其特征在于：所述支撑柱为四组，每两组为一个人字支撑柱，每个人字支撑柱包括至少一级横撑和至少四级采用编织缠绕拉挤工艺制备的复合材料圆管，各级复合材料圆管之间采用法兰连接，靠近绝缘横梁一侧的法兰上设置有用于固定横撑的固定孔。4.根据权利要求1所述的复合材料变电构架，其特征在于：所述绝缘横梁包括两根短复合材料圆棒和一根长复合材料圆棒；长复合材料圆棒两端设置有长复合材料圆棒法兰；两根短复合材料圆棒用于和长复合材料圆棒连接的一端设置有短复合材料圆棒法兰，长复合材料圆棒法兰和短复合材料圆棒法兰通过支座固定连接，支座用于将绝缘横梁固定在支撑柱上；所述两根短复合材料圆棒远离长复合材料圆棒的两端均设置有挂点，长复合材料圆棒中部设置有挂点；所述长复合材料圆棒、短复合材料圆棒外侧均设置有硅橡胶伞裙。5.根据权利要求1所述的复合材料变电构架，其特征在于：所述复合材料圆管之间采用法兰连接，两级复合材料圆管连接处的端部固定有法兰，两级法兰之间设置有拉线盘；所述拉线盘包括固定部件和拉线部件，固定部件与法兰连接端面相适配，拉线部件与固定部件之间的夹角为110°~13...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立东，赵志宏，杨国斌，尹振生，王学荣，任志成，何昌林，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司运城供电公司，陕西银河电力杆塔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11