配電線路復(fù)合電桿絕緣包覆技術(shù)應(yīng)用研究

國網(wǎng)江陰市供電公司 繆曉光 薛琢成 華永強(qiáng) 無錫市同騰復(fù)合材料有限公司 唐 敏 吳欣洋

1 引言

配電網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，配電桿塔作為支撐和傳輸電能的關(guān)鍵設(shè)施，隨著近年來電力建設(shè)規(guī)模不斷發(fā)展，存量配電老舊架空線路得不到改善和提高，許多老舊配電桿塔改造的條件受限。為解決“特殊”區(qū)域無法更換10kV 老舊電桿的矛盾，因此，研究配電桿塔基礎(chǔ)加固防護(hù)新方法，提高老舊電桿重復(fù)利用設(shè)計(jì)水平、減少經(jīng)濟(jì)損失、確保配網(wǎng)安全可靠運(yùn)行有著重要的現(xiàn)實(shí)工程意義。

2 電桿加固利用研究背景

對于電桿加固利用研究目前主要集中在材料的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面。文獻(xiàn)[1]通過研究對比分析鋼筋混凝土電桿的承載力曲線得出鋼圈處鋼筋銹蝕對混凝土電桿有較大影響，通過加強(qiáng)鋼圈接頭鋼筋可以做到較好效果。文獻(xiàn)[2]優(yōu)化了電桿加固結(jié)構(gòu)及其施工方法，將加固技術(shù)與施工方法相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)弧形內(nèi)側(cè)面結(jié)構(gòu)的壓板的自定位，提高與電桿的貼合度，進(jìn)一步提高加固結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。隨著科技的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)和新材料被應(yīng)用到配電桿塔的加固中，如碳纖維增強(qiáng)混凝土、玻璃纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材料[3]。然而，目前的研究仍存在一些不足之處，如缺乏系統(tǒng)的加固方法和技術(shù)，實(shí)地應(yīng)用案例不夠豐富等。

配電線路絕緣包覆技術(shù)作為目前應(yīng)用場景廣、效果佳、技術(shù)新的電力保護(hù)技術(shù)，主要應(yīng)用于配電線路全絕緣化改造工程中，可以有效地提高配電線路的絕緣性能，防止線路短路和故障，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，目前已有完整的應(yīng)用場景及成熟的技術(shù)方案。本文通過絕緣包覆技術(shù)與電桿加固相結(jié)合，在保證加固效果的同時(shí)，還具有良好的絕緣性和經(jīng)濟(jì)性。

3 絕緣包覆技術(shù)在老舊電桿加固中的應(yīng)用研究

3.1 復(fù)合電桿性能

復(fù)合電桿采用玻纖增強(qiáng)高分子材料，屬于高強(qiáng)度工程材料，其力學(xué)承載水平優(yōu)勢十分明顯。且具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在沿海鹽霧、鹽堿灘涂、化工污染、酸性氣候、長期漬水等惡劣環(huán)境中可長期穩(wěn)定運(yùn)行，詳見表1。

3.2 包覆式復(fù)合電桿試驗(yàn)

針對包覆式復(fù)合電桿設(shè)計(jì)，進(jìn)行懸臂梁力學(xué)性能測試。加載方向?yàn)樗郊虞d，加載力通過傳感器測得，包覆式復(fù)合電桿試驗(yàn)如圖1所示。

圖1 包覆式復(fù)合電桿試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

3.3 設(shè)計(jì)理念

以全面評估老舊配電桿塔的實(shí)際狀況為基礎(chǔ)，遵循安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)境友好的設(shè)計(jì)原則，將電桿加固分為由電桿基礎(chǔ)加固和電桿表面修復(fù)處理，改為一體式設(shè)計(jì)處理。

通過前期現(xiàn)場查勘，將桿塔的相關(guān)參數(shù)（雙重編號、高度、直徑、桿段類型等）、桿塔周圍運(yùn)行環(huán)境、實(shí)施的可行性條件、有無其他安全隱患等信息記錄匯總，經(jīng)整合后開始對所需電桿進(jìn)行復(fù)合電桿絕緣包覆、錨桿基礎(chǔ)加固及復(fù)合絕緣橫擔(dān)安裝。

3.3.1 復(fù)合電桿絕緣包覆

包覆式絕緣電桿是由高性能玻纖增強(qiáng)高分子材料采用小角度纏繞工藝制備而成，其彎曲強(qiáng)度可達(dá)到 500MPa 以上。在相同承載力設(shè)計(jì)條件下，包覆式絕緣電桿重量約為水泥電桿重量的 1/6。結(jié)合其輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，包覆式絕緣電桿采用分半式復(fù)合電桿通過外包抱箍結(jié)構(gòu)拼裝而成，其底部法蘭與預(yù)埋基礎(chǔ)可靠連接，復(fù)合材料電桿包覆水泥電桿如圖2所示。

圖2 復(fù)合材料電桿包覆水泥電桿

3.3.2 錨桿基礎(chǔ)加固

基礎(chǔ)進(jìn)行錨桿加固處理。錨桿基礎(chǔ)是一項(xiàng)全新的基礎(chǔ)加固技術(shù)，錨桿上部采用法蘭盤固定于電桿根部，法蘭需采用 C15 保護(hù)帽澆筑，錨桿孔洞一般為錨桿直徑的 4～5 倍，錨孔間隙須采用 M30 水泥砂漿，宜摻早強(qiáng)劑加速混凝土凝固，錨桿基礎(chǔ)加固如圖3所示。

圖3 錨桿基礎(chǔ)加固

3.3.3 復(fù)合絕緣橫擔(dān)

滿足Q/GDW 12069-2020 10kV 配電線路復(fù)合絕緣橫擔(dān)技術(shù)規(guī)范，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行要求，選用不同桿頭結(jié)構(gòu)絕緣橫擔(dān)來有效連接，滿足絕緣化加固改造的需要作為電氣連接處加固部分。

3.4 實(shí)施方案

一是評估與檢測：對老舊配電桿塔進(jìn)行全面的檢測和評估，包括結(jié)構(gòu)、材料、電氣等方面，以確定其實(shí)際狀況和潛在風(fēng)險(xiǎn)。二是分類與規(guī)劃：根據(jù)評估結(jié)果，將老舊配電桿塔分為不同類別，如可再利用、需修復(fù)或加固、需淘汰等。針對不同類別的桿塔制定相應(yīng)的改造和升級方案。三是改造與升級：根據(jù)具體的改造和升級方案，采取相應(yīng)的技術(shù)和手段對老舊配電桿塔進(jìn)行改造和升級。例如，采用高強(qiáng)度鋼構(gòu)、太陽能板等技術(shù)手段提高桿塔的穩(wěn)定性和安全性。四是質(zhì)量與安全：在整個(gè)改造和升級過程中，注重質(zhì)量與安全的控制。采用先進(jìn)的質(zhì)量檢測設(shè)備和嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系，確保改造后的桿塔達(dá)到安全、可靠的標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 安裝工藝

3.5.1 停電作業(yè)

在全線停電情況下，做好各項(xiàng)輔助安措后，采用人工吊裝復(fù)合材料將原老舊電桿包覆處理，桿身運(yùn)用抱箍三層緊固，基礎(chǔ)加錨桿加固，同時(shí)依據(jù)停電更換橫擔(dān)作業(yè)要求更換復(fù)合絕緣橫擔(dān)。

3.5.2 帶電作業(yè)配合

不停電情況下，采取帶電作業(yè)，由帶電作業(yè)車輛配合吊裝復(fù)合材料將原老舊電桿包覆處理，桿身運(yùn)用抱箍三層緊固，基礎(chǔ)加錨桿加固，同時(shí)依據(jù)帶電更換橫擔(dān)作業(yè)要求更換復(fù)合絕緣橫擔(dān)。

3.6 效果評估

對改造和升級后的老舊配電桿塔進(jìn)行長期監(jiān)測和效果評估，以檢驗(yàn)其實(shí)際效果和經(jīng)濟(jì)效益。通過數(shù)據(jù)分析和技術(shù)總結(jié)，不斷優(yōu)化和改進(jìn)老舊配電桿塔的利用技術(shù)和方案。

4 復(fù)合電桿絕緣包覆技術(shù)應(yīng)用成效

4.1 落地應(yīng)用情況

復(fù)合電桿絕緣包覆技術(shù)已在江蘇無錫（江陰）地區(qū)成功應(yīng)用，2023年2月在江陰供電公司通力合作下，針對江陰市南閘鎮(zhèn)10kV 陳孟線桿塔進(jìn)行了老舊電桿的基礎(chǔ)加固、復(fù)合電桿絕緣包覆及絕緣橫擔(dān)更換安裝，如圖4所示。

圖4 老舊電桿改造

4.2 成效分析

通過實(shí)地考察和數(shù)據(jù)收集，本研究發(fā)現(xiàn)，采用新型加固方法的老舊配電桿塔，其穩(wěn)定性和耐久性明顯提高，安全隱患大大降低，延長了使用壽命。此外，該加固方法具有施工簡單、成本低廉、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。在對比傳統(tǒng)電桿加固方法下，使用復(fù)合電桿絕緣包覆技術(shù)加固在資源節(jié)約及降低停電時(shí)常方面將更具優(yōu)勢。

5 結(jié)語

本文提出了配電線路復(fù)合電桿絕緣包覆技術(shù)在電桿加固方法，該方法可有效提高老舊配電桿塔的穩(wěn)定性和耐久性，降低安全隱患，延長其使用壽命。同時(shí)，該方法施工已實(shí)現(xiàn)小型化、成本低廉、適用范圍廣，符合國家電網(wǎng)公司機(jī)械化施工的要求。此外絕緣包覆技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景和市場價(jià)值，可以為電力行業(yè)的發(fā)展提供重要的技術(shù)支持和保障。