一种复合材料变电构架.pdf

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。

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°~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。

6.  根据权利要求4所述的复合材料变电构架，其特征在于：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。

7.  根据权利要求4所述的复合材料变电构架，其特征在于：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。

8.  根据权利要求1至权利要求7任意一项所述的复合材料变电构架，其特征在于：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。

9.  根据权利要求1至权利要求7任意一项所述的复合材料变电构架，其特征在于：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。

10.  根据权利要求1至权利要求7任意一项所述的复合材料变电构架，其特征在于：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。

一种复合材料变电构架
技术领域
本发明涉及一种在变电站、输电线路使用的变电构架。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
本发明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，本发明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，第五层为长玻璃纤维45度编织层；第二层至第四层纵向玻璃纤维占比为75%，环向玻璃纤维占比为25%。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明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；
2、耐腐蚀、抗盐雾及酸雨，耐候性优越；
3、电气性能优异，提高运行可靠性；
4、能大幅度缩减支架跨度，实现紧凑型布置；
5、后期维护量大大减少；
6、编织拉挤工艺，发挥了纤维复合材料轻质高强的有点，克服了普通拉挤管环向强度和刚度不足的弱点，又解决了定长缠绕管纵向强度不足，用工多，工艺繁琐的毛病。在模具不动的状态下，拉挤出大尺寸纤维编制管道，且连续生产，生产效率高。
附图说明
图1为本发明单杆支撑结构示意图；
图2为本发明人字杆支撑结构示意图；
图3为本发明人字杆支座结构示意图；
图4为本发明长复合材料圆棒示意图；
图5为本发明短复合材料圆棒示意图;
图6为本发明横撑与法兰连接的结构示意图；
图符说明：
1.绝缘横梁；2.支撑柱；3.支座；4.法兰；5.拉线盘；6.横撑；9.底部法兰；11.长复合材料圆棒；12.长复合材料圆棒挂点；13.长复合材料圆棒伞裙；14.短复合材料圆棒；15.短复合材料伞裙；16.短复合材料圆棒挂点；17.长复合材料圆棒法兰；18.短复合材料圆棒法兰；31.第一顶法兰圆管；32.第一顶法兰圆盘；33.第一顶法兰加劲板；34.顶法兰平板；35.第二顶法兰圆管；36.第二顶法兰圆盘；37.顶法兰拱形板；38.第二顶法兰加劲板；39.顶法兰角度板；61.第一三角钢；62.下一级三角钢。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详述：
实施例1
本发明一种复合材料变电构架，包括支撑柱2和设置在支撑柱2上的绝缘横梁1，支撑柱2用于支撑绝缘横梁1，所述支撑柱2包括复合材料圆管，绝缘横梁1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。
实施例2
根据实施例1所述的复合材料变电构架，所述支撑柱2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4连接。
图1为本发明单杆支撑结构示意图；图中支撑柱2为两组单杆，每组单杆包括三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4连接。
实施例3
根据实施例1所述的复合材料变电构架，所述支撑柱2为四组，每两组为一个人字支撑柱2，每个人字支撑柱2包括至少一级横撑6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4连接，靠近绝缘横梁1一侧（内侧）的法兰4上设置有用于固定横撑6的固定孔。
图2为本发明人字杆支撑结构示意图；人字杆支撑结构的支撑柱2为四组，每两组为一个人字支撑柱2，每个人字支撑柱2包括两级横撑6和六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4连接，靠近绝缘横梁1一侧（内侧）的法兰4上设置有用于固定横撑6的固定孔，图6为本发明横撑与法兰连接的结构示意图。
实施例4
根据实施例1所述的复合材料变电构架，所述绝缘横梁1包括两根短复合材料圆棒14和一根长复合材料圆棒11；图4为本发明长复合材料圆棒示意图，长复合材料圆棒11两端设置有长复合材料圆棒法兰17；图5为本发明短复合材料圆棒示意图，两根短复合材料圆棒14用于和长复合材料圆棒11连接的一端设置有短复合材料圆棒法兰18，长复合材料圆棒法兰17和短复合材料圆棒法兰18通过支座3固定连接，支座3用于将绝缘横梁1固定在支撑柱2上；所述两根短复合材料圆棒14远离长复合材料圆棒11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11、短复合材料圆棒14外侧均设置有硅橡胶伞裙。
复合材料绝缘横梁1结构型式，包括三根复合材料圆棒和两个支座3。其特点是：复合材料圆棒外压接硅橡胶伞裙，起到电气绝缘作用，取消了绝缘子串。结构按如此顺序拼装：一根短复合材料圆棒14+支座3+一根长复合材料圆棒11+支座3+一根短复合材料圆棒14。变电构架支撑在两个支座3处，三根导线分别挂于两侧和中间。
实施例5
根据以上实施例所述的复合材料变电构架，所述复合材料圆管之间采用法兰4连接，两级复合材料圆管连接处的端部固定有法兰4，两级法兰4之间设置有拉线盘5，如图6所示；所述拉线盘5包括固定部件和拉线部件，固定部件与法兰4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6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4上。
拉线盘5用于连接防风防倒的拉线，拉线一端与拉线盘5固定连接，另一端与地面固定连接；为了保证拉线盘5的强度，应将拉线盘5的固定部件和拉线部件设置为一体件，固定部件与法兰4连接端面相适配，如图6所示，固定两个法兰4的螺钉同时穿过夹接在两个法兰4盘之间的固定部件上设置的相适配的固定孔，从而完成对拉线盘5的绝对固定，拉线部件与固定部件之间的夹角以采用120°为佳，该角度的设定与拉线与地面之间的夹角相吻合，拉线盘5的强度根据设计要求确定。
实施例6
根据以上实施例所述的复合材料变电构架，支座3的结构如图3所示，所述支座3包括第一顶法兰圆管31、第一顶法兰圆盘32、第一顶法兰加劲板33、顶法兰平板34、第二顶法兰圆管35、第二顶法兰圆盘36，第一顶法兰圆管31两端分别设置有第一顶法兰圆盘32，第一顶法兰圆管31与两个第一顶法兰圆盘32之间分别设置有多个用于增加强度的第一顶法兰加劲板33，多个第一顶法兰加劲板33以第一顶法兰圆管31中心轴为中心呈圆周状分布；第一顶法兰圆管31通过3与顶法兰平板34固定，顶法兰平板34上表面与顶法兰拱形板37固定连接，顶法兰平板34下表面与第二顶法兰圆管35连接，第二顶法兰圆管35远离顶法兰平板34一侧设置有第二顶法兰圆盘36，第二顶法兰圆管35与第二顶法兰圆盘36之间分别设置有多个用于增加强度的第二顶法兰加劲板38，多个第二顶法兰加劲板38以第二顶法兰圆管35中心轴为中心呈圆周状分布；所述第一顶法兰圆管31用于固定绝缘横梁1，第二顶法兰圆管35用于连接支撑柱2；图3为本发明人字杆支座结构示意图，人字杆结构的第二法兰圆管为两个，第二法兰圆管为两个时，两个第二顶法兰圆管35之间设置有顶法兰角度板39；所述第一顶法兰圆管31、第一顶法兰圆盘32、第一顶法兰加劲板33、顶法兰平板34、第二顶法兰圆管35、第二顶法兰圆盘36、顶法兰拱形板37、第二顶法兰加劲板38、顶法兰角度板39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。如果支撑柱2为两组单杆，其支座3的顶法兰平板34下方仅有一个第二顶法兰圆管35和第二顶法兰圆盘36，没有顶法兰角度板39。
实施例7
根据以上实施例所述的复合材料变电构架，所述长复合材料圆棒11、长复合材料圆棒11挂点12、长复合材料圆棒伞裙13以及长复合材料圆棒法兰17之间的质量比为64.1:11.2:4.1:14.1；所述短复合材料圆棒14、短复合材料伞裙15、短复合材料圆棒挂点16以及短复合材料圆棒法兰18之间的质量比为33.1:4.7：10.8：14.1。
实施例8
根据以上实施例所述的复合材料变电构架，所述各组支撑柱2包括两级或两级以上复合材料圆管时，靠近绝缘横梁1的第一复合材料圆管以及该复合材料圆管用于与支座3连接的法兰4的质量比为14.3：9.3，靠近绝缘横梁1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4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4的质量比为30.2:9.3，底部复合材料圆管与底部法兰9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4连接的第一三角钢61与该法兰4的质量比为1.9：10.4,第一三角钢61与下一级三角钢62之间的质量比的1.9:3.4。
实施例9
以下对采用编织缠绕拉挤工艺制备的复合材料圆管进行具体说明：
各级复合材料圆管可以设计为相同内径，也可以设计为不同内径，设计为不同内径时应将较大内径的复合材料圆管安装于底部，然后依据内径从大至小排列依次组装。
如上级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。
下一级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。
支撑柱2复合材料圆管包括从内至外依次设置的基底层、强化层、缓冲层及外层的四层结构形式，加工时首先在模具上加工完基底层，然后采用多层共挤的方式依次在基底层外侧加工强化层、缓冲层及外层。
基底层主要用于基础支撑，选用铝合金材质，具体参数为：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。
其中Mg作为强化元素，用于加强管材强度，Mn和Cr用于提高再结晶温度，阻止晶粒粗化，V用于增加管材韧性和强度，Ti用于细化晶粒。
强化层主要用于对基底层强度进行强化，具体选用：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%；聚乙烯作为热塑性树脂，具有非常好的电绝缘性能，但由于其拉伸强度较低，抗蠕变性较差，因此加入木质纤维及玻璃纤维以提高其综合性能。选择松木和榆木木粉主要因为坚韧、弹性较好，且强度与硬度适中，能很好的补充聚乙烯的性能劣势，同时，松木木粉和榆木木粉获取简单，成本低廉，更加适于工业化生产；加入玻璃纤维主要是由于其绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，虽然具有脆性大的缺点，但与聚乙烯和木粉结合产生协同性能，增大强度和硬度，整体性能优异。
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，第五层为长玻璃纤维45度编织层；第二层至第四层纵向玻璃纤维占比为75%，环向玻璃纤维占比为25%。
缓冲层主要用于缓冲其他各层于不同温度条件下产生的形变，提升整体管材的稳定性，具体选用：乙丙橡胶80~90%，纳米二氧化硅5~10%、碳纤维5~10%；其中，乙丙橡胶是密度较低且填充性较高的一种橡胶，可加入其他物质来平衡成本，适于工业化生产，同时，乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能、耐电晕性、耐水蒸汽性能及耐热性，因此，是缓冲层的最佳选择；但是，为了避免由于其过高的可填充性导致缓冲层过于柔软，因此加入纳米二氧化硅和碳纤维来增大其强度性能，但应注意的是，若仅加入纳米二氧化硅或仅加入碳纤维时，其硬度提升率低于5%，等量条件下二者同时加入时，硬度提升率大于15%，纳米二氧化硅与碳纤维在乙丙橡胶中产生了协同增效的性能。
外层由于长时间裸露在外，因此，对其稳定性、耐腐蚀性要求较高，具体选用：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。
本发明复合材料变电构架与钢构架和混凝土构架相比，主要有以下优势：
（1）电绝缘性能好，可缩小构架梁跨度，减小占地面积；
（2）轻质高强，方便构架运输和安装；
（3）防污、防腐蚀、耐老化性能好，提高构架使用寿命，可降低维护频率等。
以下结合具体实例对本发明的复合材料圆管效果进一步论证：
表1复合材料圆管的基本参数

表2复合材料圆管与钢管的技术参数对比