一种输电杆塔绝缘桁架模块的制作方法

背景技术：
由于传统架空输电线路所采用的木质杆、混凝土、钢管混凝土杆、钢管杆、铁塔等普遍质量偏重，无论是生产、运输和架设等过程均十分不便，并在长期经受风雨的外界中，采用钢或铁等金属材料架成的铁塔、容易锈蚀，木质杆容易腐烂、混凝土容易开裂，传统材料耐久性差，其运行维护也较为困难，因此现架空输电线路中引入玻璃纤维增强塑料，简称玻璃钢(以下简称GFRP复合材料)具有绝缘性好、耐腐蚀、质量轻、强度高等特点。GFRP复合材料的绝缘性能可实现结构材料和功能材料的和谐统一，在实现架空支撑的同时起到绝缘效果，被愈加广泛使用。但在目前的应用中存在以下问题：①连接问题，复合材料是一种脆性材料，开孔易造成复合材料纤维的断裂，还会引起极大的应力集中，集中的应力易使杆塔变形，因此无法采用传统钢架上的转孔连接方式。②构件成本、加工成本较高，复合材料加工成型需要事先制作模具，每个规格构件需要对应一套模具。不同的环境往往需要不同规格的构件，如果构件规格过多、又并非大规模应用，其单个构件的加工成本就会大幅增加，并且，生产与组装构件的所需时间也大大增加。

技术实现要素：
为克服上述问题，本发明提供了一种采用GFRP复合材料制成的绝缘桁架模块，采用标准化模块设计，且无需采用转孔连接方式连接，便于叠加组合使用，便于生产和使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种输电杆塔绝缘桁架模块，所述绝缘桁架模块为整体采用复合材料构件搭建而成的长方体桁架结构，从上向下被依次划分为上带电作业绝缘段、绝缘穿身段、下带电作业绝缘段，绝缘穿身段的前、后两侧面设有大小相同、位置对称的菱形塔窗，菱形塔窗的顶角与横向的复合材料构件相接，绝缘穿身段的左、右两侧面设有球形挂点，球形挂点上设有凸出的挂孔。所述上带电作业绝缘段、下带电作业绝缘段的侧面均采用交叉杆结构。所述上带电作业绝缘段的顶端和下带电作业绝缘段的底端分别设有标准化套管式金属法兰及接头。所述绝缘杆之间、绝缘杆与球形挂点之间采用无金属缠绕融合节点技术连接。

进一步地，为加强模块结构稳定性且便于电力人员穿过，所述上带电作业绝缘段顶面、上带电作业绝缘段与绝缘穿身段之间的相接面上均采用绝缘杆组搭形成菱形通口且该菱形通口大小相同。

进一步地，所述中段的左、右侧面也采用大小相同、位置对称的菱形塔窗设计。

进一步地，所述中段的前、后两侧面上的菱形塔窗下方采用交叉绝缘杆结构。

进一步地，所述绝缘桁架模块的一侧面朝外设有绝缘爬梯，所述绝缘爬梯与绝缘桁架模块可拆卸连接。

进一步地，所述绝缘爬梯上设有插杆，所述绝缘桁架模块上设有与插杆大小适应并配合使用的插孔，所述插孔凸出设置。

进一步地，所述无金属缠绕融合节点技术包括薄壳包裹、预浸纤维束缠绕、模具加压固化三个步骤。

进一步地，所述复合材料为玻璃纤维增强塑料。

本发明的有益效果如下：一、本发明所提供的绝缘桁架模块为标准化模块化设计，其模块体积与结构均根据实际应用情况进行设计得出，模块化设计符合批量化生产的要求，可大幅缩减复合材料模具制作费用，降低复合材料构件的加工成本，也便于标准化组装使用。在实际应用中，该模块即可用于悬挂直线塔中相导线，也可用于转角塔中相跳线，三个桁架模块并排组合还可用于走廊受限地区的火箭塔中，具有广泛的通用性。

二、本发明无需在杆件上进行转孔连接，解决了传统桁架中成型好的杆件和接头在二次装配中匹配困难和装配预应力过大的问题。并且，本发明所采用的融合节点与杆件融为一体，具有整体性好、可靠性高的特点，能有效提高载荷传递效率、避免胶段破坏，并保证了整段塔身的结构整体性与绝缘性。

三、本发明中绝缘桁架模块的顶、底两端设置标准化的套管式金属法兰及接头，进一步方便模块与模块之间、模块与金属塔身之间的任意组合与连接。

附图说明

图1为本发明具体实施例的整体示意图；

图2为本发明具体实施例的侧面示意图；

图3为本发明具体实施例的正面示意图；

图4为本发明具体实施例球形挂点示意图。

图中所示：上带电作业绝缘段1、绝缘穿身段2、下带电作业绝缘段3、法兰接头4、球形挂点5、绝缘爬梯6、菱形塔窗7。

具体实施方式

如图1所示，本实施例为一个便于组合与安装的绝缘桁架模块，其整体为一个长方形绝缘桁架，用于输电杆塔的绝缘桁架模块中使用，采用GFRP复合材料制作而成，由多根绝缘杆通过绝缘接头组合形成，在模块的顶端和底端设有标准化套管式法兰接头4以便于实现模块化的组装使用。为便于线路电作业和线路停电检修，在绝缘桁架模块前侧沿侧壁设有专用的可拆卸的绝缘爬梯6，绝缘爬梯6可拆卸地固定在绝缘桁架模块上，以便随时更换，避免因绝缘爬梯6老化而导致攀爬意外。绝缘爬梯6与绝缘桁架模块相贴一侧设有垂直于绝缘爬梯6或向下倾斜的插杆，绝缘桁架模块上设有与插杆相配合使用的插孔，为便于操作人员攀爬绝缘爬梯6，插孔凸出于绝缘桁架模块表面，使得绝缘爬梯6与绝缘桁架模块之间存在一定间隙以便握持。绝缘爬梯6极大便利了人员上下，同时避免了绝缘桁架模块被攀爬磨损，有效保证绝缘桁架模块的电气性能。

绝缘桁架模块的宽度为2200mm，在其上方、下方分别设有两层横向设置的绝缘杆架将模块整体划分为上带电作业绝缘段1、绝缘穿身段2、下带电作业绝缘段3。上带电作业绝缘段1、下带电绝缘段高度相同，为2000mm，绝缘穿身段2高度为9000mm。本实施例中，模块的长度、高度、宽度数据可根据实际工程统一制定一个标准，以便于工厂进行大批量生产和加工，能够大大减少生产时间并降低生产成本。

上带电作业绝缘段1和下带电作业绝缘段3的四个侧面均设有交叉绝缘杆以增加强度，上带电作业绝缘段1的顶面和底面设有相同大小、位置对应的菱形通口，菱形通口的作用是在加强上带电作业绝缘段1的结构稳定性的同时为电力人员在绝缘桁架模块上的穿梭动作提供活动空间。当操作人员爬上带电作业绝缘段1与下带电作业绝缘段3时，由于绝缘桁架模块整体绝缘，因此当操作人员身穿屏蔽服并保证其不与接地体有接触时，可将操作人员视为等电位作业，可安全上塔进行带电作业。绝缘接头与绝缘杆之间采用无金属缠绕融合节点技术，经过薄壳包裹、预浸纤维束缠绕、模具加压固化三个步骤加工使绝缘杆与绝缘接头融合为一体，从而形成无需二次装配的绝缘桁架模块。

结合图2、图3所示，绝缘穿身段2的前侧、后侧、左侧、右侧四个侧面均采用菱形塔窗7设计，且前后后侧、左右两侧两两对称，前、后两侧上菱形塔窗7的顶部与前侧侧面顶部相接处设有采用GFRP复合材料制成的实心球形挂点5，结合图4所示，所述绝缘杆嵌置于球体内部，前侧的球形挂点5的靠后的斜下方、后侧的球形挂点5靠前的斜下方设有向绝缘穿身段2中间一侧倾斜凸出的挂孔。通过前后对应的两个球形挂点5，可通过设置V型串挂点或I型串挂点以适应不同的适应环境。

本实施例中杆件为空心圆管形式，采用传统拉挤工艺，接头则采用手工缠绕和模压工艺，将杆件的接头的成型和桁架结构的装配同时进行处理并完成，保证了整段塔身的结构整体性与绝缘性。

综上所述，本发明所提供的绝缘桁架模块结构简单但具有良好的电气绝缘性、稳定性，且其标准模块化的设计适用场合广泛、便于批量生产和组合使用，能够缩短输电杆塔施工时间与成本，提高输电杆塔架设效率。