一种模块化复合材料杆塔及制备方法与流程

本发明涉及一种输配电线路用杆塔装置，特别是涉及一种模块化复合材料杆塔及制备方法。

背景技术：

1、我国地域辽阔，地形及气候环境复杂。复杂的地形和相对恶劣的气候环境，给输配电线路提出较大的挑战，尤其是面对应急抢修强度上及难度提出较了较高的要求。以往，当因为覆冰、风暴、基础沉陷等外力原因发生倒塔、倒杆事故时，应急抢修需要针对不同塔型调用备料，加上运输和组塔，交通方便的抢修线路完成抢修大概需要4至5天恢复供电，而对于交通极为不便、气候复杂、地形复杂的输电线路，恢复供电往往超过半个月，严重影响地区用电状况，停电时间越长，损失越严重。

2、复合材料杆塔具有重量轻、强度高、绝缘和耐腐蚀等技术特点，相比传统材质电杆应用于配网线路，可解决地形复杂地区配网工程建设、电力抢修困难，强风气候下易发生断杆、倒杆事故，多雷地区配网线路闪络严重、沿海重腐蚀地区电杆腐蚀等系列问题，有效提升山区、林区配网工程建设或电力抢修效率，降低施工成本，减少各类配网线路事故和电杆维护工作，为配网安全运行提供有效保障。复合材料电杆在国外已取代木杆广泛应用在各类架空输电线路中，取得了良好的应用效果，国内近年来也在沿海地区防风加固工程和灾后电力抢修工程中成功应用复合材料电杆产品。

3、现有技术文件1(cn104314351b)公开了一种输电线路用复合材料杆塔，包括下部和上部，下部和上部拼接在一起形成一个带有锥度的杆塔，所述下部从外到里包括：第一复合层和混凝土层，在混凝土层内部设置有钢材制成的骨架。所述复合材料杆塔，将现有杆塔结构分成可以拼接的两段式结构，其下部设置有第一复合层和混凝土层。但该技术文件的不足之处在于该发明专利中的复合材料电杆下端为复合材料层和钢筋混凝土层，虽然增加了下端电杆的结构刚度，但钢筋混凝土会显著增加下端电杆的重量，导致整个电杆的施工便利性显著降低。

4、利用复合材料开发轻质高强复合材料杆塔，充分发挥复合材料的重量轻，发挥复合材料杆塔作为抢修塔运输及安装方便的技术优势，开发模块化组合结构，可以实现复合材料抢修塔标准化生产，及抢修现场模块化组装要求，可以实现不同高度抢修塔的应用需求。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单、操作方便、成本低，且结构安全的模块化复合材料抢修杆塔。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明的第一方面公开了一种模块化复合材料杆塔，包括杆塔主体，所述杆塔主体包括第一模块段、第二模块段和第三模块段，所述第一模块段与第二模块段进行插接，第二模块段与第三模块段进行插接，所述杆塔主体为锥形，第三模块段的底面直径大于第二模块段的底面直径，第二模块段的直径大于第一模块段的直径，且杆塔主体的直径随杆塔主体高度的增加而减小；

4、所述模块段的外表面包括第一纤维复合层和第二纤维复合层，所述第一纤维复合层为包覆树脂浸润的第一纤维布，铺贴至设定厚度，再缠绕一层第二纤维布；

5、所述第二纤维复合层为第一纤维复合层的外面包覆第一纤维布，铺贴至设定厚度，再缠绕一层第二纤维布，所述模块段加热固化后得到模块化抢修复合材料杆塔的模块段。

6、优选地，所述第一纤维布为等边梯形，第一纤维布上边长度与模块段的顶面周长等长，梯形布下边长度与模块段的底面周长等长，梯形布的上下垂直高度与模具长度等长。

7、优选地，所述第一纤维布，其单向布的纵向与横向纤维比为10:1。

8、优选地，所述第一纤维布与树脂浸润，且每层纤维布间要被树脂浸润。

9、优选地，所述树脂为单组分聚氨酯树脂、环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂和酚醛树脂中的任意一种。

10、优选地，所述第一纤维布和第二纤维布为玻璃纤维布、玄武岩纤维布、聚酯纤维纤维布、碳纤维布中的任意一种。

11、优选地，所述第二纤维布，其单向布纵向与横向纤维比为1:1。

12、优选地，所述模块段的每段长度为6-7m，锥度为1/75，所述第二模块段的顶部与第一模块段的底部插接，所述第三模块段的顶部与第二模块段的底部插接，第二模块段插入部分的深度不小于第一模块段底端直径长度的1.5倍值，第三模块段插入部分的深度不小于第二模块段底端直径长度的1.5倍值。

13、本发明的第二方面公开了一种模块化复合材料杆塔的制备方法，包括以下步骤：

14、步骤1，将第一纤维布平铺至模具表面，喷涂树脂，充分浸润后，再重复以上动作，直至上述铺贴达到设计厚度一半，再环向均匀缠绕一层第二纤维布，得到预制成品；

15、步骤2，在步骤1得到的预制成品表面继续铺贴第一纤维布，喷涂树脂，

16、重复上述操作，直至纤维布累计厚度达到制品设计厚度后，最后再环向均匀缠绕一层第二纤维布，得到半成品；

17、步骤3，将步骤2获得的半成品放进烘箱加热、固化，经过脱模和切割，获得模块化抢修复合材料杆塔的模块段；

18、步骤4，更换不同的尺寸规格模具，重复步骤1-3，得到不同尺寸复合材料抢修塔模块，将复合材料模块段相互插接，获得复合材料抢修杆塔。

19、优选地，步骤1中，所述平铺的第一纤维布铺好后，下一层布必须错开其下层布在模具上的搭接缝，将其下层布的搭接缝完整覆盖在新铺贴布的下面。

20、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，

21、1、该发明的采取组合式插接复合材料杆塔，杆塔为全绝缘结构连接，充分发挥了复合材料电杆的轻质高强、绝缘和高韧性技术优势，可以用于沿海防风加固，也可以用于重雷或污秽严重地区的配网线路；

22、2、插接电杆采取模块化生产，每节杆塔虽然是锥形结构，但复合材料杆塔壁厚都是一样，不会像缠绕工艺生产的复合材料电杆，因为锥形结构，会出现杆身稍经壁厚大，杆塔底部壁厚小；

23、3、模块化复合材料杆塔结构，可以根据现场需要，满足不同高度复合材料抢修塔需求，需要高度越大，插接的复合材料杆体越多；

24、4、采用纤维布，主要铺放的是10:1的纵向纤维单向布，保证了复合材料杆身纵向纤维量，保证了复合材杆身纵向弯曲强度，同时也有一定含量的环向的纤维，也保证了杆身环向刚度；

25、5、插接电杆采取模块化生产，生产效率高，且分段结构，单节长度6-7米，方便搬运及运输，尤其是在山区，搬运效率极大提升，车载过程，可以两节套装一起运输，压缩车载空间；

26、6、每节复合材料杆身直径不同，可以根据每节复合材料杆塔所处位置及受力情况，设计每段杆身的厚度，避免杆身过厚，浪费材料，更精准控制电杆生产材料成本；

27、7、生产工艺简单，对精密生产设备需求少，设备投入成本低，同时对生产工人专业水平要求低；

28、本发明具有结构简单、操作方便、成本低，且结构安全且等技术优势。

技术特征：

1.一种模块化复合材料杆塔，包括杆塔主体(9)，其特征在于，

2.如权利要求1所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

3.如权利要求2所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

4.如权利要求2所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

5.如权利要求4所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

6.如权利要求1所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

7.如权利要求1所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

8.如权利要求1所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

9.一种模块化复合材料杆塔的制备方法，执行权利要求1-8所述的一种模块化复合材料杆塔，其特征在于，

10.如权利要求9所述的一种模块化复合材料杆塔的制备方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种模块化复合材料杆塔及制备方法，包括第一模块段、第二模块段和第三模块段，所述第一模块段与第二模块段进行插接，第二模块段与第三模块段进行插接，所述模块段的外表面为包覆树脂浸润的第一纤维布，铺至设定厚度后再缠绕一层第二纤维布，形成第一纤维复合层，所述第一纤维复合层的外面再包覆有第一纤维布，至设定厚度后缠绕一层第二纤维布，形成第二纤维复合层，加热固化后得到模块化抢修复合材料杆塔的模块段。本发明采取组合式插接复合材料杆塔，杆塔为全绝缘结构连接，有着轻质高强、绝缘和高韧性技术优势，可以用于沿海防风加固，也可以用于重雷或污秽严重地区的配网线路，具有结构简单安全、操作方便、成本低的技术优势。技术研发人员：王德智,刘明慧,周涵,于鑫,吴雄,霍红,伍函盈,白汝欣,王星茜,李晨明,王迪,宋日清,刘晓宇,姜海,王昌春受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2