配网用复合材料电杆标准化与应用研究

配网用复合材料电杆标准化与应用研究

司健 刘天方

胜利油田电力分公司，山东 东营 257100

摘要：本文论述了轻质复合材料电杆在山区配电网建设及抢修中的应用情况。为解决山区杆塔的运输安装困难以及减少雷击污闪故障，对复合材料杆塔的电气、机械特性作了论证研究。结果表明：电杆具有良好的绝缘性，并且整体强度满足各工况下荷载的要求。一条10kV长阳城墙堰光伏电站上网线路采用了4基复合材料电杆，已挂网运行3年，运行情况良好。

关键词：配网；复合材料；电杆标准化；应用研究

引言：

随着国家对农村配电网升级改造投资力度的不断加大，山区配电线路新建与改造项目不断增多。山区电杆运输困难的矛盾越来越突出，加上山洪、冰雪灾害、风灾、滑坡等地质灾害也越来越突出，对配电线路的破坏也越来越频繁。如何快速恢复被自然灾害破坏的电力设施显得尤为重要。本文介绍了一种新型电杆―复合材料电杆的应用，复合材料电杆的应用能大大降低运输、施工难度，提高施工效率，在山区配电线路的新建与抢修中的应用将十分广泛。

1.复合材料电杆的特点

由于材料的创新，新型复合电杆具有传统电杆无法比拟的优势。其单杆重量仅为传统水泥杆的17%，强度可达传统水泥杆的6倍，使用寿命可达50年，复合材料的优良性能使其具有优异的耐酸碱、抗紫外线、耐高温，在新一代配电网建设中发挥优势，提高配电网运行的可靠性和稳定性，复合电杆缺省为复合电杆。由聚氨酯树脂和玻璃纤维经特殊工艺制成。复合电杆具有强度高、耐候性好、耐腐蚀、绝缘性好、重量轻等特点，新型10kv配电网复合电杆不同于传统的水泥电杆、金属电杆和木杆。它由聚氨酯聚合物和非碱性玻璃纤维组成。采用多角环纵向湿法缠绕和高温固化工艺制成。电杆类型可分为锥形电杆、等径电杆、适合景区的装饰性电杆、便于检修的防滑电杆、分段连接杆和其他类型的复合杆被认为是一种新的理想的杆结构材料选择，具有安装和维护成本低的优点。例如，12m复合电杆的重量为185 kg，仅为普通水泥电杆的16.8%。复合材料具有免维护的特点，能保证线路长期稳定运行，降低成本，具有良好的环境适应性和耐酸、碱、盐、有机溶剂等优良的耐腐蚀性能^[1]。

1.1重量轻

复合电杆的主要材料为聚氨酯玻璃纤维。复合电杆的重量约为混凝土电杆重量的1/6。高强度杆高达1/9，非常有利于线路建设，架空线路一般位于地形复杂、山势陡峭的地段。以15m高强度电杆为例。传统的水泥高强电杆重量为3.1t，这使得在高山地区，特别是在抢险救灾的情况下，施工难度很大。运输道路和施工现场环境非常恶劣，多吨水泥桩不能快速运至受影响的施工现场进行复垦，但复合桩具有重量轻的优点，以15m电杆为例，重量仅为0.36t。这大大减少了运输困难，特别是人工运输。灾害发生后能在很短的时间内恢复供电，大大提高了施工效率，减少了停电时间，最大限度地减少了停电造成的经济损失。

1.2耐腐蚀

复合材料杆的组成原料为聚氨脂，聚氨脂具有耐腐蚀性。复合材料杆的平均吸水率约为0.2%，具有较低的吸水率从而具有良好的耐腐蚀性，在潮湿多水的南方，大幅延长了电杆的使用寿命^[2]。

1.3阻燃性好

复合材料杆的氧指数较低，具有较好的阻燃性能。10kV线路分布在山上或经过林区的情况非常普遍，复合材料电杆的阻燃性能够减少由于线路故障而引起的山林火灾发生的概率。

1.4防雷害

复合材料具有很好的绝缘性。复合材料杆可以改变以往混凝土电杆输电线路中的雷电通道，应用复合材料杆的输电线路可以改善线路遭受雷击的问题。反之，采用混凝土杆的输电线路遭到直击雷、反击雷、感应雷、绝缘子闪络等情况会经常发生，从而导致发生雷击跳闸不安全事故。

1.5基本力学性能优良

根据材性试验得到的结果复合材料试样基本力学性能拉伸强度能达到 949.37MPa，压缩强度为 395.04MPa，弯曲强度为1080.94MPa，可见其高强度的特点。

1.6可设计性好

复合材料电杆可以根据工程实际情况进行设计：复合材料为各向异性材料，其破坏为线弹性破坏，没有屈服阶段和屈服点，其弹性模量较小，工程设计需综合考虑在线路安装运行过程中的挠度问题。

2.复合材料电杆与传统水泥电杆的性能比较

新型复合材料电杆比传统水泥电杆具有更好的经济效益主要体现在两个方面：一方面是由于复合电杆重量轻，运输方便，施工简单从而可减少施工费用70%以上。另一方面，也是更重要的方面，是能够在灾后为人民群众挽回巨大的生命、财产损失。

3.复合材料杆线路设计分析

配电网10kV复合极放电后，配电线路的典型问题通过选取具有全国代表性的工程应用区域，有效地解决了山区施工难点和台风造成的能耗损失，山东泰开在两个地区均采用了复合电杆。12米长的复合电杆重量只有185公斤。涉及线杆结构及其拉挤制造方法。这些杆可以包括n个侧面和每个角度上的纵向预应力层压板。电杆（的内周可以包括以外角为中心的平面区域，这些平面区域通过位于角中的圆弧连接在一起。本发明还涉及不同的电杆结构及其制造方法，包括弯曲电杆和包括厚度和锥形结构的壁的电杆。在到达安装区域之前，只需4人即可将其吊起

^[3]。山路崎岖不平，大型起重机械不准在现场作业，用三脚架立杆工具在15分钟内完成立杆作业，组合立杆强度是普通水泥立杆的6倍，能承受弯矩荷载10kV光伏电站输电线路采用4根材料基体复合电杆，可有效解决在台风袭击下容易发生的水泥杆断裂问题，保证电网稳定运行。长阳城峪岩。本工程新建10kV线路全长1.69km，共设杆26根，其中复合杆4根，导线采用LGJ-240/30钢芯铝绞线，设计工况基本风速25m/s，覆冰10mm，所有组合杆均为Ф190.×15m和15m组合杆的承载力试验力矩不应小于193.22kN。考虑构件在各种工况下的挠度值和各水平跨度组合构件的老化，设计人员考虑弯矩设计值，15m电杆按电杆进行规划设计^[4]。80米水平跨度的电气设备。由于前后侧向张力的影响，复合材料电杆存在较大的挠度和视觉操作危险。国内不采用，因此本工程不推荐采用角钢。10kV线路已安全运行3年，无雷击和雪崩^[5]。

结束语：

本文认为复合材料电杆基础设计方法参照水泥杆的设计方法进行设计是合理的。通过经济性比较分析，由于原材料价格的限制，复合材料电杆的成本高于水泥杆，但是考虑到山区特殊情况，采用复合材料电杆有利于线路的建设及后期的运行维护。复合电杆在山区配电线路的新建与抢修中的应用前景将十分广泛。

参考文献：

[1]李宏进,赵金飞,何锋,等. 复合材料电杆在山区配网线路工程中应用分析[J].能源与环境,2017(1):37-38.DOI:10.3969/j.issn.1672-9064.2017.01.016.

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