一种750kV酒杯复合横担塔【技术领域】
本发明属于电力设备领域，涉及一种输电杆塔结构，尤其是涉及一种750kV酒杯复
合横担塔。
【背景技术】
请参阅图1所示，目前输电杆塔结构主要采用全钢制结构，耗费大量钢材，消耗了
大量的矿产能源，造成生态环境的严重污染。并且线路杆塔采用全钢制结构，存在质量重、
施工运输和运行维护困难等问题，因此采用新型塔材成为输电杆塔领域的一种新趋势。
复合材料(FRP)由于具有高强、轻质、耐腐蚀、加工容易、可设计性和绝缘性能良好
等优点，越来越为工程界所重视，特别是为输变电行业工程应用所亲睐，是取代钢材建造输
电杆塔结构的理想材料之一。近年来，随着复合材料成本的进一步降低和工艺的不断进步，
国内复合材料杆塔的研究日益增多，并逐渐成熟。
对于复合材料杆塔，以往国内外的研究主要集中在“单杆式”上，近年来，对格构式
的研究也逐渐增多，这主要是因为复合材料的弹性模量和抗压强度均较低，单杆结构的承
载力难以满足高电压大负荷杆塔的强度和刚度要求，因此高压、超高压输电线路复合材料
塔应采用“构构式”的结构型式。
对于格构式复合材料杆塔，已在宁东-山东±660kV直流输电示范工程和750kV新
疆与西北联网第二通道工程中进行了试点应用，取得了较大的经济效益，但采用了干字型
的结构型式，型式不美观，同时由于横担不对称，受力相对不合理，造价相对较高。
【发明内容】
本发明目的在于克服现有技术方案的不足，提供了一种受力平衡、构造简单、造价
较低的750kV酒杯复合横担塔。
为达到上述目的，本发明专利是采取如下技术方案予以实现的：
一种750kV酒杯复合横担塔，包括两套边相复合材料横担、一套中相复合材料横
担、一套钢结构塔窗、两套钢结构地线支架和一套钢结构塔身；塔窗的底部固定于钢结构塔
身的顶部上，两套边相复合材料横担设置于塔窗中部两侧，两套钢结构地线支架设置于塔
窗顶部两侧；中相复合材料横担设置于塔窗内部；边相复合材料横担包括两根复合材料管
型主材、两根复合材料绝缘子串以及边相钢挂点装置；复合材料管型主材包括复合材料构
件、复合材料构件两端的钢套管和C型插板连接件；两根复合材料管型主材的端部钢套管均
与边相钢挂点装置连接，两根复合材料管型主材的根部钢套管和C型插板连接件与塔身连
接；复合材料绝缘子串的两端通过U型环连接件分别与边相钢挂点装置和塔窗连接；中相复
合材料横担包括四根复合材料管型构件、四根复合材料绝缘子串吊材以及中相钢挂点装
置；复合材料管型构件包括复合材料构件、复合材料构件两端的钢套管和C型插板连接件；
四根复合材料管型构件的端部钢套管均与中相钢挂点装置连接，四根复合材料管型构件的
根部钢套管和C型插板连接件与塔身连接；复合材料绝缘子串吊材的两端通过U型环连接件
分别与中相钢挂点装置和塔窗连接。
进一步，复合材料绝缘子串设置于复合材料管型主材上方，对应位于同一侧的复
合材料绝缘子串和复合材料管型主材沿塔窗坡度方向上的投影重合；边相钢挂点装置和两
根复合材料管型主材之间连接后呈“V”形。
进一步，所述复合材料管型主材、复合材料绝缘子串上均带有伞裙；复合材料管型
主材和复合材料绝缘子串的端部均设有均压屏蔽环。
进一步，边相复合材料横担和中相复合材料横担的材质为玻璃钢。
进一步，塔窗与钢结构地线支架和钢结构塔身的连接处均为角钢，边相复合材料
横担和中相复合材料横担一端直接与塔窗的角钢构建连接，另一端直接与边相钢挂点装置
和中相钢挂点装置连接。
进一步，复合材料构件端部连接件为全钢制结构，通过树脂将钢制连接件—钢套
管式节点、U型环连接件以及C型插板连接件分别固化连接在复合绝缘子串吊材、复合材料
管型主材端头。
进一步，边相钢挂点装置包括一个钢管、围绕钢管连接的一块连接板和两块挂线
板，连接板和两块挂线板与钢管之间连接有加劲板。
本发明的750kV酒杯复合横担塔，相对于现有技术，本发明的优点是：
1、受力合理：横担左右对称，受力平衡；
2、型式美观：采用了改进型的酒杯方案，型式优美，构造简单。
3、造价低：与常规角钢酒杯塔相比，铁塔重量降低约11.9％，基础混凝土方量降低
27.8％，综合造价降低约5.9％；
4、走廊宽度省:与常规角钢酒杯塔相比,走廊宽度节省4.0m，达11％，有利用减少
房屋拆迁量和节省土地资源；
5、降低风偏闪络事故机率：由于利用了复合材料的绝缘特性，取消了输电杆塔结
构的悬垂绝缘子串吊材，降低了输电线路风偏污闪事故机率，提高线路安全运行水平；
6、接地方便：通过合理的布置，使得钢结构部分连续，实现了接地防雷的目的。
本发明通过钢结构刚度弥补了材料刚度的不足，增加了复合材料塔的刚度和承载
力，便于在高压、超高压以及特高压输电线路工程中推广应用。同时该发明专利公开的
750kV酒杯复合横担塔的地线支架与地线相接，地线支架与塔窗的角钢相连，塔窗与塔身钢
结构相连，实现接地引下，达到防雷的目；通过保证导线挂点到任何金属件的距离均满足绝
缘距离来达到塔头绝缘的目的；通过各构件组成空间空间桁架体系传递荷载；通过复合材
料构件表面的伞裙，增加横担的爬电比距；通过均压环改善电场分布。
运行维护成本低：由于复合材料具有耐腐蚀、耐高低温、被盗可能性小的特点，降
低了线路的维护成本。
【附图说明】
图1为传统全钢制酒杯型输电杆塔的结构示意图；
图2为本发明750kV酒杯复合横担塔单线图；
图3为本发明750kV酒杯复合横担塔电气工作原理图；
图4a为本发明750kV酒杯复合横担塔边相横担侧视图；
图4b为本发明750kV酒杯复合横担塔边相横担仰视图；
图5a为本发明750kV酒杯复合横担塔中相横担侧视图；
图5b为本发明750kV酒杯复合横担塔中相横担仰视图；
图中：复合材料管型主材1、复合材料绝缘子串2、复合材料绝缘子串吊材3、复合材
料管型构件4、钢结构地线支架5、塔窗6、钢结构塔身7、边相钢挂点装置10、第一钢套管11、
第二钢套管12、C型插板连接件13、均压环14、U型环连接件15、中相钢挂点装置16。
【具体实施方式】
以下结合附图及实例对本发明作进一步的详细说明。
如图2所示，本发明一种750kV酒杯复合横担塔，包括两套边相复合材料横担、一套
中相复合材料横担、塔窗6、两套钢结构地线支架5和钢结构塔身7。
塔窗6的底部固定于钢结构塔身7的顶部上，两套边相复合材料横担设置于塔窗6
上部两侧，两套钢结构地线支架5设置于置于塔窗6顶部两侧。塔窗6与钢结构地线支架5和
钢结构塔身7的连接处均为角钢。中相复合材料横担设置于塔窗6内部。
边相复合材料横担包括两根复合材料管型主材1、两根复合材料绝缘子串2以及一
套边相钢挂点装置10，一根材料管型主材1和一根复合材料绝缘子串2连接形成一个面，两
根复合材料管型主材1和两根复合材料绝缘子串2一端均相连后连接边相钢挂点装置10，两
根复合材料管型主材1和两根复合材料绝缘子串2另一端均与塔窗6连接。
请参阅图4a和图4b所示，复合材料管型主材1包括复合材料构件，复合材料构件两
端分别设有第一钢套管11和第二钢套管12和C型插板连接件13。
边相复合材料横担包括两根复合材料管型主材1，两根复合材料管型主材1的第一
钢套管12和C型插板连接件13通过螺栓与边相钢挂点装置10连接固定；第一钢套管12上固
定有均压环14。两根复合材料管型主材1的钢套管11和C型插板连接件13与塔窗6定连接。边
相钢挂点装置10、两根复合材料管型主材1之间连接后近似呈“V”形状。
复合材料绝缘子串2的两端通过U型环连接件15分别与边相钢挂点装置10和塔窗6
固定连接。
复合材料管型主材1、复合材料绝缘子串2的材质均为玻璃钢。
边相钢挂点装置10包括一个钢管、一块连接板、两块挂线板和加劲板。
中相复合材料横担包括四根复合材料绝缘子串吊材3、四根复合材料管型构件4以
及一套中相钢挂点装置16。
请参阅图5a和图5b所示，中相复合材料横担包括四根复合材料绝缘子串吊材3和
四根复合材料管型构件4，每根复合材料绝缘子串吊材3对应一根复合材料管型构件4形成
一个面，四根复合材料绝缘子串吊材3和四根复合材料管型构件4一端均连接后连接中相钢
挂点装置16，四根复合材料绝缘子串吊材3和四根复合材料管型构件4另一端均与塔窗6连
接。复合材料管型构件4包括复合材料管和设置于复合材料管两端的连接件；复合材料绝缘
子串吊材3和复合材料管型构件4通过其两端的连接件连接塔窗6和中相钢挂点装置16；复
合材料管的材质均为玻璃钢。
钢结构地线支架5和钢结构塔身7均由若干角钢构件组成。
按照上述技术方案实现的750kV酒杯复合横担塔，通过树脂将钢套管式节点、U型
环连接件以及C型插板连接件分别固化连接在复合材料管型主材、复合绝缘子端头，并用螺
栓将复合材料管型主材、复合绝缘子连接成整体，构成格构式复合材料酒杯塔头。通过结构
刚度弥补了材料刚度的不足，增加了复合材料塔的刚度和承载力，便于在高压、超高压以及
特高压输电线路工程中推广应用。
(1)复合材料构件端部连接件
复合材料构件端部连接件为全钢制结构，通过树脂将钢制连接件—钢套管式节
点、U型环连接件以及C型插板连接件分别固化连接在复合材料管型主材、复合绝缘子串吊
材端头。
(2)格构式复合材料绝缘横担
通过螺栓将复合材料构件端部连接件将两根复合材料管型主材、两根复合材料绝
缘子串吊材和一套导线挂点装置连接成整体，构成格构式复合材料塔。
(3)750kV酒杯复合横担塔的受力原理
750kV酒杯复合横担塔为一个空间桁架体系统，它是利用复合材料本身的绝缘特
性，实现绝缘的目的，同时通过表面的伞裙，增加横担的爬电比距；通过均压环改善电场分
布。同时将导线荷载以及横担风荷载转换成750kV酒杯复合横担塔构件的轴向荷载，将荷载
传递至钢结构塔身。横担和塔头其中压力由两根复合材料管型主材传递至塔身；而拉力通
过两根复合材料绝缘子串吊材传递到塔身。
(4)750kV酒杯复合横担塔的防雷和接地
750kV酒杯复合横担塔的接地是通过外部钢结构构件实现的，由钢结构地线支架5
与地线相接，沿着塔窗6和钢结构塔身7相连，达到接地防雷的目的。
(5)750kV酒杯复合横担塔的绝缘配置
750kV酒杯复合横担塔通过保证导线挂点到任何金属件的距离均满足绝缘距离来
达到塔头绝缘的目的。绝缘距离主要是通过对不同电压、海拔高度和污秽等级进行绝缘配
置而确定。同时，对于操作过电压和空气间隙影响的空气间隙圆的范围内，均采用复合材料
构件，实现绝缘的目的，如图3所示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定
本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱
离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所
提交的权利要求书确定专利保护范围。