一種超輕質(zhì)復(fù)合型組裝電桿

敬中寧 蘇心明 何可偉 李文棟 任秉珍

摘? 要：電桿是電力基礎(chǔ)設(shè)施中最重要的支撐結(jié)構(gòu)，其性能直接影響線路的安全及可靠性。近年來(lái)，傳統(tǒng)的電力傳輸架線桿在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，各種問(wèn)題正逐步暴露。一些復(fù)雜地形（山地、林區(qū)、窄巷、水洼地）線路一旦發(fā)生倒桿、斷桿事故，受地形和環(huán)境限制，原規(guī)格桿塔很難第一時(shí)間運(yùn)送到事故現(xiàn)場(chǎng)，影響及時(shí)恢復(fù)供電。基于以上問(wèn)題，我們研制出了一種輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、電絕緣、易運(yùn)輸?shù)慕M裝電桿，方便復(fù)雜地形區(qū)域配網(wǎng)搶修工作開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：組裝電桿;配網(wǎng)搶修;一體式法蘭

中圖分類號(hào)：TM752? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：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(fù)合材料電桿作為一種新型電桿，由于其重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的特性，近幾年在電力領(lǐng)域獲得了較快的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)多個(gè)地方均得到了試點(diǎn)應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，南方電網(wǎng)公司自2013年以來(lái)，將復(fù)合材料電桿以新技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用的方式，在沿海地帶進(jìn)行了批量化應(yīng)用，分布在霞山、東海、坡頭等區(qū)縣局，距離海岸線10km范圍內(nèi)。2015年10月，臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸廣東湛江，市區(qū)普通的水泥桿損壞嚴(yán)重，而試點(diǎn)的幾十基復(fù)合材料電桿卻屹立不倒，復(fù)合材料電桿的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)充分顯現(xiàn)。

配網(wǎng)最常用的搶修電桿為12m混凝土電桿及整桿式復(fù)合材料電桿，在搶修作業(yè)過(guò)程中，由于長(zhǎng)度及重量原因，其運(yùn)輸與施工架設(shè)都極其不便。本文所闡述的一種超輕質(zhì)復(fù)合型組裝電桿與上述復(fù)合材料電桿有所不同，在具有以上復(fù)合材料電桿所有優(yōu)勢(shì)性能的前提下，增加了許多具有實(shí)用價(jià)值的結(jié)構(gòu)發(fā)明，進(jìn)一步提升了“機(jī)動(dòng)性”，在配網(wǎng)應(yīng)急搶修中使用起來(lái)更加方便。其結(jié)構(gòu)新穎、運(yùn)輸方便、組裝快捷，特別適用于復(fù)雜地形配網(wǎng)線路發(fā)生倒桿、斷桿事故的快速搶修，可大幅提高配網(wǎng)線路的供電可靠性，減少恢復(fù)送電時(shí)間。

2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前在國(guó)內(nèi)外，對(duì)于配網(wǎng)線路的電桿使用及搶修方面，都沒(méi)有有關(guān)超輕質(zhì)復(fù)合型組裝電桿的報(bào)道，在處理配網(wǎng)斷桿、倒桿事故時(shí)，大多都直接采用原型式電桿，也有少量采用法蘭組裝水泥桿進(jìn)行搶修作業(yè)。但無(wú)論是采用原型式電桿，還是組裝水泥桿搶修，都無(wú)法從根本上解決產(chǎn)品重量笨重、運(yùn)輸不便的問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)外配網(wǎng)線路中使用較為廣泛的桿塔主要有木質(zhì)桿、水泥桿、鋼管桿等幾類，占有世界大半電桿市場(chǎng)的美加地區(qū)，現(xiàn)有電桿采用的主要是木質(zhì)桿，水泥桿主要應(yīng)用于南美洲、歐洲、非洲、亞洲等森林資源較為貧乏的地區(qū)或發(fā)展中國(guó)家。21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)基本不再使用木質(zhì)桿作為配網(wǎng)線路的架設(shè)結(jié)構(gòu)，水泥桿及鋼管桿成為了主流，在10～35kV線路上大量推廣使用，每年都有數(shù)以億計(jì)的水泥桿生產(chǎn)量。

3 問(wèn)題分析

近年來(lái)，甘肅自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅配網(wǎng)線路安全運(yùn)行。隴南地區(qū)山大溝深，配網(wǎng)線路運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，洪水、泥石流等自然災(zāi)害頻發(fā)，導(dǎo)致配電線路頻繁受損，配網(wǎng)搶修工作量大。當(dāng)配網(wǎng)線路發(fā)生倒桿、斷桿事故時(shí)，由于傳統(tǒng)的水泥桿及鋼管桿重量大，電桿運(yùn)輸和組立都有一定的難度，尤其在山區(qū)、林區(qū)作業(yè)和道路中斷的情況下，電網(wǎng)搶修嚴(yán)重受限、受阻，只能依靠人力進(jìn)行搶修物資的運(yùn)輸，不但作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)極高，而且需要?jiǎng)佑么罅康娜肆?、物力資源。

4 超輕質(zhì)復(fù)合型組裝電桿設(shè)計(jì)理念及優(yōu)勢(shì)

4.1 設(shè)計(jì)理念

針對(duì)以上問(wèn)題情況，結(jié)合隴南供電公司地域特點(diǎn)，我們研制了兩種不同結(jié)構(gòu)的超輕質(zhì)高性能復(fù)合型組裝電桿，其具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣性好、易運(yùn)輸、易組裝、免維護(hù)等特點(diǎn)，從根本上解決了復(fù)雜地形配網(wǎng)線路搶修難的尖端問(wèn)題。其具體理念如下：（1）輕量化桿體：桿體采用先進(jìn)的高強(qiáng)度復(fù)合材料制作，有效控制桿體壁厚;結(jié)構(gòu)采用分段式，進(jìn)一步分散桿體重量，所得產(chǎn)品整體重量小于140kg，運(yùn)輸時(shí)部分桿段由單人即可搬運(yùn)，雙人可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形運(yùn)輸。（2）高強(qiáng)度桿體：復(fù)合型組裝電桿桿體采用先進(jìn)的高強(qiáng)度復(fù)合材料制作，強(qiáng)度可達(dá)到156kN·m，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的水泥桿，使用強(qiáng)度安全性更高。（3）耐候性強(qiáng)：可在-50℃-80℃之間長(zhǎng)期運(yùn)行，具有優(yōu)異的阻燃性能、熱穩(wěn)定性能、耐腐蝕性能、耐酸堿性能、防細(xì)菌性能、抗輻照性能，使用壽命可達(dá)20年以上。（4）絕緣性好：復(fù)合型組裝電桿電氣絕緣性能優(yōu)良，桿體表面具有一定憎水性，電阻率達(dá)到1013數(shù)量級(jí)，具有輔助防雷功能，而且能夠有效避免漏電傷人事故。（5）運(yùn)輸及組裝便捷：復(fù)合型組裝電桿采用分段式結(jié)構(gòu)，單段長(zhǎng)度控制在4-7m（兩段長(zhǎng)度6m+7m、三段長(zhǎng)度4m+4m+4m），最輕的桿段重量?jī)H40kg左右，無(wú)需特種車輛即可輕松運(yùn)輸，連接處分別采用插接及輕質(zhì)合金法蘭兩種連接結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有專用定位結(jié)構(gòu)，組裝簡(jiǎn)單，連接時(shí)只需將緊固螺栓固定即可，連接可靠穩(wěn)定。該產(chǎn)品安裝立桿工藝采用直埋工藝，由人力即可完成，無(wú)需借助大型機(jī)械，簡(jiǎn)單快捷，既可縮短搶修時(shí)間、又可節(jié)約大量的人力物力。

4.2 設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

配網(wǎng)用超輕質(zhì)復(fù)合型組裝電桿系列產(chǎn)品是以優(yōu)質(zhì)的改性環(huán)氧樹(shù)脂為基料，特種纖維為增強(qiáng)材料，經(jīng)模具負(fù)壓成型工藝制作而成，電桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特、組裝方便可靠，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。其設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)如下：（1）桿體制造工藝獨(dú)特：目前國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠家的復(fù)合材料電桿制造主要有纏繞和拉擠兩種，其都很難適用于本文所闡述的復(fù)合型組裝電桿制造，存在一定的技術(shù)弊端。其中纏繞工藝解決不了產(chǎn)品尺寸精度差及等徑脫模的問(wèn)題;拉擠工藝解決不了上段錐形桿變徑的問(wèn)題。而采用模具負(fù)壓成型工藝可以從根本上滿足該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)功能及使用需求，當(dāng)然在工藝的變革過(guò)程中也存在諸多的困難與挑戰(zhàn)。該產(chǎn)品在成型過(guò)程中克服了大型管件成型工藝易縮孔、貧膠、壁厚不均、表面質(zhì)量差、尺寸不穩(wěn)定等技術(shù)難題，采用特有的模具負(fù)壓成型工藝，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂及纖維的充分結(jié)合，法蘭連接型式的產(chǎn)品桿體與法蘭一次性成型，成型精度高，無(wú)需進(jìn)行二次加工，結(jié)合性能穩(wěn)定。（2）表面處理工藝獨(dú)特：該復(fù)合型組裝電桿表面質(zhì)量由模具保證，模具表面設(shè)置有增加粗糙度的凸凹結(jié)構(gòu)，而在桿體固化過(guò)程中，還在近模具表面采取了獨(dú)特的防滑處理，增加防滑耐候?qū)樱谔岣弑砻娣阑?、耐磨性能的同時(shí)，還大幅提升了產(chǎn)品的耐老化、耐腐蝕性能，有效保證了產(chǎn)品的使用壽命。（3）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎：該復(fù)合型組裝電桿分別采用兩段及三段式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中：a.兩段式結(jié)構(gòu)上下兩段都為錐形桿體，上段采用國(guó)標(biāo)的錐形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（錐度1：75），連接處采用插接式結(jié)構(gòu)，并輔以螺栓加固，組裝方便快捷，連接穩(wěn)定。b.三段式結(jié)構(gòu)其底段與中段采用等徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上段采用國(guó)標(biāo)的錐形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（錐度1：75）。其優(yōu)勢(shì)在于底段與中段的等徑設(shè)計(jì)，可以有效降低桿體的整體直徑尺寸，相比三段式結(jié)構(gòu)，其重量更輕。

以上兩種結(jié)構(gòu)形式，不但可以滿足客戶對(duì)桿體不同長(zhǎng)度、不同連接型式的需求，而且上段的國(guó)標(biāo)錐形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（錐度1：75），可以有效保證產(chǎn)品在使用性能方面，能夠完全契合國(guó)標(biāo)配網(wǎng)線路橫擔(dān)的架設(shè)，無(wú)需定制專用的架線橫擔(dān)，使得產(chǎn)品使用性能更加廣泛，通用性更強(qiáng)。

該項(xiàng)目產(chǎn)品推出后，有效解決了傳統(tǒng)鋼管、水泥電桿型體笨重、長(zhǎng)度較長(zhǎng)運(yùn)輸困難、組立困難等問(wèn)題，其強(qiáng)度為水泥桿的兩倍以上，在長(zhǎng)期的掛網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中安全性更高;重量?jī)H為水泥桿的1/8，平均運(yùn)輸時(shí)間及桿體運(yùn)輸量相比傳統(tǒng)水泥桿提高50%以上，節(jié)約大量的運(yùn)輸成本;而在事故現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)組立方面，復(fù)合型組裝電桿相比水泥桿至少可以提高70%的作業(yè)效率，大幅降低搶修耗時(shí)，能更快、更輕松的恢復(fù)送電，減少因長(zhǎng)時(shí)間停電而造成的大量經(jīng)濟(jì)損失。

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目推出的超輕質(zhì)復(fù)合型組裝電桿分別采用兩段及三段式結(jié)構(gòu)，每段桿體間連接結(jié)構(gòu)先進(jìn)、巧妙、安全、穩(wěn)定，組裝后整桿重量小于140kg，具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗紫外老化、電絕緣性能好、使用壽命長(zhǎng)、易運(yùn)輸、易拆裝、安裝成本低等特點(diǎn)。當(dāng)配網(wǎng)架空線路桿塔發(fā)生事故發(fā)生后，可高效率地完成故障搶修，恢復(fù)電網(wǎng)的持續(xù)供電能力，特別適用于復(fù)雜地形的電力搶修，能夠大幅提高電力搶修的作業(yè)效率，最大限度地縮減停電時(shí)間、節(jié)約大量的人力、物力、財(cái)力輸出，保障配網(wǎng)線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

超輕質(zhì)復(fù)合型組裝電桿的推廣使用，可以有效填補(bǔ)國(guó)內(nèi)復(fù)合材料分段式電桿的空白，在國(guó)內(nèi)配網(wǎng)領(lǐng)域增加了專用的搶修用高性能電桿，將推動(dòng)復(fù)雜地形區(qū)域配網(wǎng)線路搶修能力的提高，能夠大大提高搶修效率，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

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