一种超轻质复合型组装电杆

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　　摘  要：电杆是电力基础设施中最重要的支撑结构，其性能直接影响线路的安全及可靠性。近年来，传统的电力传输架线杆在长期运行过程中，各种问题正逐步暴露。一些复杂地形（山地、林区、窄巷、水洼地）线路一旦发生倒杆、断杆事故，受地形和环境限制，原规格杆塔很难第一时间运送到事故现场，影响及时恢复供电。基于以上问题，我们研制出了一种轻质高强、耐腐蚀、电绝缘、易运输的组装电杆，方便复杂地形区域配网抢修工作开展。
　　关键词：组装电杆;配网抢修;一体式法兰
　　中图分类号：TM752        文献标志码：A    文章编号：2095-2945（2019）16-0078-02
　　Abstract： Pole is the most important supporting structure in power infrastructure， and its performance directly affects the safety and reliability of transmission lines.In recent years， various problems are gradually exposed in the long-term operation of traditional power transmission overhead poles. Some complex terrain （mountainous area， forest area， narrow lane， and water depression） lines are difficult to transport to the accident site in the first time due to the terrain and environmental constraints， which will affect the timely restoration of power supply. Based on the above problems， we have developed a light-weight， high-strength， corrosion-resistant， electrical insulation， easy to transport assembly pole， which facilitates the emergency repair work of distribution network in complex terrain areas.
　　Keywords： assembly pole; distribution network repair; one-piece flange （FPT）
　　1 概述
　　復合材料电杆作为一种新型电杆，由于其重量轻、强度高、耐腐蚀的特性，近几年在电力领域获得了较快的发展，在国内多个地方均得到了试点应用。据统计，南方电网公司自2013年以来，将复合材料电杆以新技术试点应用的方式，在沿海地带进行了批量化应用，分布在霞山、东海、坡头等区县局，距离海岸线10km范围内。2015年10月，台风“彩虹”登陆广东湛江，市区普通的水泥杆损坏严重，而试点的几十基复合材料电杆却屹立不倒，复合材料电杆的强度优势充分显现。
　　配网最常用的抢修电杆为12m混凝土电杆及整杆式复合材料电杆，在抢修作业过程中，由于长度及重量原因，其运输与施工架设都极其不便。本文所阐述的一种超轻质复合型组装电杆与上述复合材料电杆有所不同，在具有以上复合材料电杆所有优势性能的前提下，增加了许多具有实用价值的结构发明，进一步提升了“机动性”，在配网应急抢修中使用起来更加方便。其结构新颖、运输方便、组装快捷，特别适用于复杂地形配网线路发生倒杆、断杆事故的快速抢修，可大幅提高配网线路的供电可靠性，减少恢复送电时间。
　　2 国内外应用现状
　　根据调研发现，目前在国内外，对于配网线路的电杆使用及抢修方面，都没有有关超轻质复合型组装电杆的报道，在处理配网断杆、倒杆事故时，大多都直接采用原型式电杆，也有少量采用法兰组装水泥杆进行抢修作业。但无论是采用原型式电杆，还是组装水泥杆抢修，都无法从根本上解决产品重量笨重、运输不便的问题。
　　目前，国内外配网线路中使用较为广泛的杆塔主要有木质杆、水泥杆、钢管杆等几类，占有世界大半电杆市场的美加地区，现有电杆采用的主要是木质杆，水泥杆主要应用于南美洲、欧洲、非洲、亚洲等森林资源较为贫乏的地区或发展中国家。21世纪以来，我国基本不再使用木质杆作为配网线路的架设结构，水泥杆及钢管杆成为了主流，在10～35kV线路上大量推广使用，每年都有数以亿计的水泥杆生产量。
　　3 问题分析
　　近年来，甘肃自然灾害时有发生，严重威胁配网线路安全运行。陇南地区山大沟深，配网线路运行环境复杂，洪水、泥石流等自然灾害频发，导致配电线路频繁受损，配网抢修工作量大。当配网线路发生倒杆、断杆事故时，由于传统的水泥杆及钢管杆重量大，电杆运输和组立都有一定的难度，尤其在山区、林区作业和道路中断的情况下，电网抢修严重受限、受阻，只能依靠人力进行抢修物资的运输，不但作业风险极高，而且需要动用大量的人力、物力资源。
　　4 超轻质复合型组装电杆设计理念及优势
　　4.1 设计理念
　　针对以上问题情况，结合陇南供电公司地域特点，我们研制了两种不同结构的超轻质高性能复合型组装电杆，其具有重量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易运输、易组装、免维护等特点，从根本上解决了复杂地形配网线路抢修难的尖端问题。其具体理念如下：（1）轻量化杆体：杆体采用先进的高强度复合材料制作，有效控制杆体壁厚;结构采用分段式，进一步分散杆体重量，所得产品整体重量小于140kg，运输时部分杆段由单人即可搬运，双人可实现复杂地形运输。（2）高强度杆体：复合型组装电杆杆体采用先进的高强度复合材料制作，强度可达到156kN·m，远高于传统的水泥杆，使用强度安全性更高。（3）耐候性强：可在-50℃-80℃之间长期运行，具有优异的阻燃性能、热稳定性能、耐腐蚀性能、耐酸碱性能、防细菌性能、抗辐照性能，使用寿命可达20年以上。（4）绝缘性好：复合型组装电杆电气绝缘性能优良，杆体表面具有一定憎水性，电阻率达到1013数量级，具有辅助防雷功能，而且能够有效避免漏电伤人事故。（5）运输及组装便捷：复合型组装电杆采用分段式结构，单段长度控制在4-7m（两段长度6m+7m、三段长度4m+4m+4m），最轻的杆段重量仅40kg左右，无需特种车辆即可轻松运输，连接处分别采用插接及轻质合金法兰两种连接结构，每种结构内设有专用定位结构，组装简单，连接时只需将紧固螺栓固定即可，连接可靠稳定。该产品安装立杆工艺采用直埋工艺，由人力即可完成，无需借助大型机械，简单快捷，既可缩短抢修时间、又可节约大量的人力物力。 　　4.2 设计优势
　　配网用超轻质复合型组装电杆系列产品是以优质的改性环氧树脂为基料，特种纤维为增强材料，经模具负压成型工艺制作而成，电杆结构设计独特、组装方便可靠，产品各项指标符合国家及行业相关标准的要求。其设计优势如下：（1）杆体制造工艺独特：目前国内各生产厂家的复合材料电杆制造主要有缠绕和拉挤两种，其都很难适用于本文所阐述的复合型组装电杆制造，存在一定的技术弊端。其中缠绕工艺解决不了产品尺寸精度差及等径脱模的问题;拉挤工艺解决不了上段锥形杆变径的问题。而采用模具负压成型工艺可以从根本上满足该产品的设计功能及使用需求，当然在工艺的变革过程中也存在诸多的困难与挑战。该产品在成型过程中克服了大型管件成型工艺易缩孔、贫胶、壁厚不均、表面质量差、尺寸不稳定等技术难题，采用特有的模具负压成型工艺，实现树脂及纤维的充分结合，法兰连接型式的产品杆体与法兰一次性成型，成型精度高，无需进行二次加工，结合性能稳定。（2）表面处理工艺独特：该复合型组装电杆表面质量由模具保证，模具表面设置有增加粗糙度的凸凹结构，而在杆体固化过程中，还在近模具表面采取了独特的防滑处理，增加防滑耐候层，在提高表面防滑、耐磨性能的同时，还大幅提升了产品的耐老化、耐腐蚀性能，有效保证了产品的使用寿命。（3）设计结构新颖：该复合型组装电杆分别采用两段及三段式结构设计，其中：a.两段式结构上下两段都为锥形杆体，上段采用国标的锥形结构设计（锥度1：75），连接处采用插接式结构，并辅以螺栓加固，组装方便快捷，连接稳定。b.三段式结构其底段与中段采用等径结构设计，上段采用国标的锥形结构设计（锥度1：75）。其优势在于底段与中段的等径设计，可以有效降低杆体的整体直径尺寸，相比三段式结构，其重量更轻。
　　以上两种结构形式，不但可以满足客户对杆体不同长度、不同连接型式的需求，而且上段的国标锥形结构设计（锥度1：75），可以有效保证产品在使用性能方面，能够完全契合国标配网线路横担的架设，无需定制专用的架线横担，使得产品使用性能更加广泛，通用性更强。
　　该项目产品推出后，有效解决了传统钢管、水泥电杆型体笨重、长度较长运输困难、组立困难等问题，其强度为水泥杆的两倍以上，在长期的挂网运行过程中安全性更高;重量仅为水泥杆的1/8，平均运输时间及杆体运输量相比传统水泥杆提高50%以上，节约大量的运输成本;而在事故现场搬运组立方面，复合型组装电杆相比水泥杆至少可以提高70%的作业效率，大幅降低抢修耗时，能更快、更轻松的恢复送电，减少因长时间停电而造成的大量经济损失。
　　5 结束语
　　本项目推出的超轻质复合型组装电杆分别采用两段及三段式结构，每段杆体间连接结构先进、巧妙、安全、稳定，组装后整杆重量小于140kg，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、抗紫外老化、电绝缘性能好、使用寿命长、易运输、易拆装、安装成本低等特点。当配网架空线路杆塔发生事故发生后，可高效率地完成故障抢修，恢复电网的持续供电能力，特别适用于复杂地形的电力抢修，能够大幅提高电力抢修的作业效率，最大限度地缩减停电时间、节约大量的人力、物力、财力输出，保障配网线路的安全稳定运行。
　　超轻质复合型组装电杆的推广使用，可以有效填补国内复合材料分段式电杆的空白，在国内配网领域增加了专用的抢修用高性能电杆，将推动复杂地形区域配网线路抢修能力的提高，能够大大提高抢修效率，有显著的经济效益及社会效益。
　　参考文献：
　　[1]国家电网公司.国家电网公司配农网工程典型设计（2016年版）[M].北京：中国电力出版社，2016.
　　[2]GB/T50061-2010.66kV及以下架空電力线路设计规范[S].
　　[3]T/CEC108-2016.配网复合材料电杆[S].
　　[4]GB4623-2014.环形混凝土电杆[S].
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