聚氨酯复合材料杆塔在10KV电线路工程的应用分析

３ 、聚氨酯复合材料杆塔在ｌ ｋ 配电线路应用的 ＯＶ 技术 可行性 分 析
图２ １ 国外复合材料杆塔的应用实例 ． ２２ ２
早年 在 电力工程中使用 的复合材料环氧树 脂 、乙烯 基树 脂等 自 身在户外条件下化学性 能不稳 定． 以这些树脂 为原料 的复合材料杆塔
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２ 、复合 材料 杆塔 在国 内外应 用现 状
２ １ 国外应 用现状 ． 复合 材料杆塔具有 耐腐蚀 、耐老化 、绝缘等特 性， 复合材 料杆 使 塔拥 有能 够显著提高 线路耐 雷水平、提高带 电作业安全 性、降低线 路运行维 护频率 、提 高线路运 行可 靠性等优势 。许多 国家对复合材 料杆塔线路 产品表现 出浓厚的兴趣 。 目 在欧美 等区域复合材料杆 前． 塔越来越 多的应 用于１ ｋ配 网线路 中， 中研究开发和 应用最为成熟 Ｖ Ｏ 其 的是 美国。美 国各大输 配 电公司对复合材料杆塔 表现出浓厚的兴趣， 各 制造企业也积极 研制开发出各种复合材料 杆。美国的Ｅ ｅｔＣ ｍ ｂ ｒ ｏ —
化 应用于路 灯。 加拿大的Ｒ 公司研究开发了独特设计的复合材料杆塔， ｓ 具有重量
轻和安装方便 的特点， 被南加州爱迪生 公司的 “ 未来 电路 ”项 目选 中， 该项 目是美 国最 先进 的近傍 电力线路 。采用的聚氯 酯树脂体系具 有 创新性， 比常规不饱 和聚酯树脂加工的复合材料有更大的强度 、耐冲 击力和较大 比强度等优 势。 １ ５ 年美国就有复合材料电杆 制造， ９４ 同时也进行 了安装使用， 至今 仍在使用中。在高度盐雾腐蚀并经 常经 受飓风 的夏威夷岛上， 已有使 用了５ 多年的 电杆， Ｏ 仍在继续工作。 美 国 在 复 合 材 料 电杆 方 面 的 研 究 开 发 和 应 用 最 为 成 熟 。 Ｅｅ ｔ ｏ ｐ ｓｔ ｓ ｂ ｒＣ ｍ ｏ ｊｅ 公司 １ ９ 年研制复合材料输 电杆塔。 ６ ９ 并在加 福尼亚 奥蒙德 比奇发 电站 安装了三基试验杆塔， 试验环境 位于高盐污染地区 的南加利福尼 亚海滨 。运行 资料表 明， 这些杆塔 直至２ ０ 年都能保持 ００ 稳定的 Ｉ能。观察报告表 明， 生 ＿ 投运后运行正常， 没有发现明显放 电痕迹， 也没发 现机械损 伤和 电气 损伤。 ２ ２ 国内应 用现状 ． 鞍山铁塔开发研制 中心与鞍 山铁塔厂合佑 于２ ０年在辽 宁省 电 ０６ 力公司立项研制高强度复合材料杆塔 。采用 了两段插接八边形２ ｍ ０ 长 杆， 端部加载３ 情况 下， 顶挠度 为２ 。国内已有多家生产企业开始对 ｔ 杆 ｍ 复合杆塔 的 应用进 行探 索研 究 。温岭市 电力绝缘 器材 有 限公司 自 １ ９年开始研究复合材料。 ９５ 研制成功 了２０Ｖ 以下抢修塔 （ ２ｋ及 门形、带 拉线 ） 、ｌ ｋ 复合材料横 担和杆 头， １ Ｖ Ｏ 其中抢修塔 已经进 行 了多项 电 气和物理性 能试 验， 并在工程 中得 到应用。 ２ ０ 年 １ 月３ 国家 电网公司 “ ０ ９ 日， ２ 两型三新 ”示范工程—— 国内首 条采用绝缘 复合材料的高压杆塔线路， 江苏连云港供 电公司２ ０ ２ 干伏茅 蔷线改造工程竣工投运。２０ ２干伏茅蔷线杆塔、横担采用玻璃纤维增 强树脂和硅橡胶等复合材料， 具有优秀的防污、憎水等特性， 能使输 电 线路工程节 省投资成本， 约土地 资源。 节 减少 电能损耗 。 ２ １ 年３ ８ ０ Ｏ 月１ 日至 １ ９日， 由鞍山远达电网工程 有限公司 （ 原鞍 山 铁塔开发 研制 中心 ） 制造的 国内首基格构 式复合材料塔 在中 国电科 院杆塔试验基地顺利通过 了加荷２ ０ 的真型试验， ０％ 标志着 国内首基格 构式 复合材 料塔 研制成功， 了我国在格构式复合材料塔关键 技术 实现 领域 的重 大突破 有效推动 绿生、低 碳、新材料 、新技术 以及 新工 哿 艺线路 工程的建设进程。 我国复合材料制造业及相关产业 的科技 促进 进步和持 续发展 。２ １ 年４ 鞍山远达 电网工程有限公 司生产 的国 Ｏ ０ 月。 内首基格构式复 合材料塔在银Ｊ 换流站 … 红 柳沟接地级项 目中 Ｉ 陈 投入使用。提高 了线路 的绝缘水 平， 降低 了建设及 运行 维护成本。该 格构 式复合材 料塔 的结构 形式与 传统铁 塔类似 ， 件主体 为复合材 构 料。该材 料抗拉强度达 到０ ２钢的 １５ 抗压强度相当于Ｑ ４ ￣， ４０ ．倍， ３ ５ 弹 性模量约为钢材的 １ ５ ／。 复合材料杆 塔在ｉ ｋ配 电线路工程应用 国内尚无先例， 前 东莞 Ｖ ０ 目 供 电局与 国网 电科院武汉 南瑞有限责任公 司、东莞 电力设计 院正在 开展 《 ０ ５Ｖ 网线路聚氨酯复合材料横担 》 １ ／ ｋ配 ３ 科技项 目， 国网电科院 武汉南瑞有 限责任 公司对聚氯酯复合材料作 了深入研究． 积累 了很 多 宝贵 的数据和实践操作经验， 为产业化已经做 了很 多准备工作， 并 基本 解决 了原材 料、工艺、设备问题， 并对聚 氨酯复合材料进行 了改性研 究， 在聚氯脂 复合材料 成型 工艺 、材料测试 、真型 实验 、结构 设计等 方 面展开 了工 作。
建 筑 工 程
耐老化性能相对较弱， 耐老化性 能成为影 响这类产品性 能 、寿命 、成 本的决定性 因素之一。 从而使 复合材料杆塔 在 电力工程推广应用更为 谨慎， 良的树脂复合材料即： 改 聚氯酯复合材料具 有耐腐蚀 、耐老化、 绝缘等特性， 用于做１ ｋ￣ 电线路杆塔拥有能够显著提高配 电线路的 ＶＥ ０ ｉ 耐雷水平 、提高 带 电作业安全性 、提 高防污能力 、降低 线路运行维 护频率 、提高线路运行可靠性， 并具有质量轻、施工运输方便等优势 成为传统输 电杆塔的优选替代 品， 许多国家对这 种新型 复合材料杆塔 表现 出浓厚的兴趣． 现就聚氯酯 复合材料 的特点及复合材 料杆塔的特 点分析如下： ３ １ 聚氯酯 复合 材料 的特 点 ． 聚氯酯复合材料其聚氯 酯大分子链 内部 存在的特殊的氮基 甲酸 酯化学结构使其 在具 备优 良的机械性 能和 具有较好化学稳定性 和抗 老化性能等方面优势外， 这将在一定 程度上弥补传 统复合材料耐 老化 性能偏弱的缺陷． 无需使 用防紫外线老化涂料， 进一步增强 了复合材料 杆塔 （ 横担 ） 应用的可行性 。聚 氯酯相对其他树脂 的优势在于 ： （ 突出的机械性能： 的横 向一 ６ ； 的比强度Ｓ ｌ 度： １） 更高 Ｉ Ｅ更高 ＇ ￣ Ｅ ｎ ， 极 ￣ Ｊ 好的抗冲性： 极好的耐磨性： 极好的表面光滑度： 生产速 度更快： 更高的 螺丝拔出强度： 发烟低 。聚氯酯产 品成本相 对环氧和 乙烯基酯树脂复 合材 料较 低。 与不饱和树脂复合材料相 比略微偏高 。但考虑到产 品的 耐老化、强度和 生产速度 等因素。 聚氯酯实际成本远低于其他材料。 （ 更好的稳定性： ２） 极好的耐腐蚀性： 低的吸水率 （ 增加绝缘安 全 ） 更好的温度稳定性： ， 更好 的光稳 定性。 （ 更经济： 用玻璃毡， 了成本， ３） 可不 降低 且玻纤含量高， 可达８ ％ Ｏ： 降低 壁厚， 从而使重量减轻。 成本降低： 更强的产品能支撑更长的跨度 更 快的拉 挤速度， 更高的生产效率 。 （ ４）突出的阻燃性 能： 备高 氧指数和低发烟率特性 。 具 （ 环境友好： 生物基的树脂， 多元醇能提高生物基含 ５） 含１ ％ ０ 大豆 量 ￣２ ％ 无苯 乙烯， ｉ０ ： Ｊ 无过氧化物， 更加环保 、健康 、安全 。 聚氯酯 复合材 料具备的高力学 强度 和抗冲击性 能、优异的耐腐 蚀和防老化特性 、绝缘性能优 良和经济效益好等特点。 非常适合用于 制造 复合材料杆塔 。 ３ ２ 聚氨酯 复合材 料杆 塔 的特 点 ． 聚氯酯复合材料杆塔具有耐腐蚀 、耐老化 、绝缘等特性， 拥有能 够显著提 高配 电线路的耐雷 水平、提高带 电作业 安全性 、提高防污 能 力、降低线路 运行 维护频率 、提高 线路运 行可靠性 ， 并具 有质量 轻 、施工运输方便等优势， 相比于传 统配 电线路的杆塔， 聚氯酯复合材 料杆塔的应用于１ ｋ ｉ 电线路有如下优势： ＶＣ ０ ￣ （ 传 统配电线路的防雷保护需大量资金 。聚氨酯复合材料杆 １） 塔 良好的绝缘性能能有效的减少或避免雷击 闪络事故发生， 达到防雷 保护的 目的， 故其防雷 经济 技术成本最少 。 （ ） 氨酯复 合材料杆塔 良好 的绝缘性能同 时的减少或避 免污 ２ 聚 闪络事故发生， 拥有优异 的防污能 力。 （ 聚氯酯复合材料 杆塔尽管 原材料成本相 对普通砼杆略高 ， ３） 考虑到基建 、使用寿命、运行维护和环保成本 、防雷性能等方面， 全 寿命周期年 平均 原成本相对较 小 。 （ 聚氯酯复合材料 杆塔 电气绝缘 性能优 良， ４） 可以减少导线 与 塔身间隙， 电线路结构更 为紧凑． 使配 可减少线路走廊宽度， 这在土地资 源稀缺。 线路走廊的获得 Ｅ益困难的情况 下尤其有意义 。 ｌ （ ） 氯酯复合材料杆塔有别于其它杆塔的重要特点是其 材料 ５ 聚 可设计性． 可以根据特殊的结构性能要求选择基体和纤维材料及其相 对质量分 数和铺层 方 向等进 行合理 的设计 ， 以满足对杆塔 强度 、刚 度、耐疲 劳特性 、产 品色彩等 多方面的要求， 以充分 发挥聚氯酯复合 材料 比强度高的优点， 经济地使 用材料． 而且这种杆塔耐久性好， 其本上 是一 种免维护的结构， 这对配 电线路运行安全和降低配 电线路的维护
１ 引言 、
杆塔 是架空线路中最重要的支撑结构， 传统的１ ｋ 配 电线路杆塔 Ｖ Ｏ 主要 有木 质杆 、混 凝土或预应 力混凝土杆 、钢 筋混凝土杆 、钢管杆 和角铁塔等 几类． 这些杆塔结构 普遍 存在质量重 、易腐烂 、锈 蚀或开 裂等缺陷， 耐久性差。 使用寿命较短， 施工运输和运 行维护困难。 容易出 现各种安全 隐患。随着新材料技术及其 制备工艺的发展。 环氧树脂 、 乙烯基树 脂 、聚氯酯复合材料 越来越 多的应用于高端应 用领域， 近年 在 国外 已逐 步应用于输 电工程 中， 我国也正在积极开展这 方面的研究 工作， 并在部分２ ０ Ｖ ２ ｋ 以上 的高 压线路开始尝试性应 用。 聚氯酯 复合材 料杆塔具 有轻质高强 、耐腐蚀 、耐 老化、绝缘性 能好 等多种 优点， 但复合材料杆塔在 １ ｋａ 电线路工程应 用国内尚无 ＶＢ ０ 先例， 本文通过对 复合材 料性 能分析 和聚氨酯复合材料杆塔在１ ｋ配 Ｖ Ｏ 电线 路线路工程应 用的技术和经济可行性分析， 推进复合材料杆塔配 电技术在东莞地 区实际生产 中的应用， 解决传统配 电线路 闪络事 故率 高、安装运输成本 高、耐腐蚀性差等诸多缺点， 逐步实现 复合材 料杆 塔在全国 １ ｋ 配 电线 路工程推广应用 。 Ｖ ０