試論110kV輸電線路復合材料桿塔應用

石明書，梁龍駿（國網安徽省電力公司滁州供電公司，安徽　滁州　239000）

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試論110kV輸電線路復合材料桿塔應用

石明書，梁龍駿（國網安徽省電力公司滁州供電公司，安徽滁州239000）

在110kV輸電線路中應用復合材料桿塔，要對桿塔的構件受力情況，材料的自身特性予以考慮，因此本文先對復合材料的受力特點、組成成分以及復合材料桿塔的成本進行了分析。并探討了當前110kV輸電線路中對復合材料桿塔應用存在的問題，提出了相應的解決措施。

桿塔；復合材料；110kV輸電線路

引言

在我國的智能電網改造、城鄉電網改造等工程中，積極引進了復合材料，復合材料桿塔在110kV輸電線路中的應用也越來越普遍。復合材料是一種新型材料，其具有良好的可設計性、易維護性、耐疲勞性、絕緣性，并具有輕質高強的特點，具有良好的環境適應性。在110kV輸電線路中應該對復合材料桿塔進行積極的應用，并不斷提高復合材料桿塔在110kV輸電線路的應用效果，充分發揮復合材料桿塔的作用。

1　復合材料桿塔

1.1復合材料

在110kV輸電線路中，使用的復合材料的主要成分包括增長纖維和樹脂基。芳綸纖維、硼纖維、碳纖維、玻璃纖維都屬于常用的增強纖維。聚乙烯、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂都屬于常用的樹脂基。比較適用于制作輸電桿塔的復合材料是玻璃纖維增強環氧樹脂，這是由于硼纖維和芳綸纖維都具有較高的價格，而碳纖維具有較差的電絕緣性，只有玻璃纖維具有較低的彈性模量和較大的延伸率，其強度也基本符合制作桿塔的要求，該復合材料又被稱為玻璃鋼。與常規材料相比，玻璃鋼復合材料具有較好的受力性能。常規材料的抗拉強度約為310～380MPa，而玻璃鋼復合材料的抗拉強度能夠達到1670MPa。常規材料的彈性模量約為2.1×105MPa，而玻璃鋼復合材料的彈性模量能夠達到5.1×104MPa。常規材料的密度約為7850kg·m-3，而玻璃鋼復合材料的密度約為 2000kg·m-3。以上數據都說明玻璃鋼復合材料的密度遠小于傳統的鋼材料，卻具有更大的抗拉強度。然而值得注意的是玻璃鋼復合材料具有較低的彈性模量和較差的抗壓穩定性，這也從一定程度上對其在110kV輸電線路中的應用造成了限制［1］。

1.2復合材料桿塔的使用成本

從全壽命成本的角度出發，復合材料桿塔具有一定的成本優勢，這是由于其具有較長的使用壽命，而且維護成本較低。但是在建設初期，復合材料桿塔需要較多的成本投入。復合材料桿塔的建設成本超過了5500元，而混凝土桿塔的建設成本不到2200元，鋼管鋼和木質干的建設成本更是不到1600元。

2　110kV輸電線路輸電線路應用復合材料桿塔過程中存在的問題

2.1復合材料的環保問題

盡管復合材料性能優良，但是在應用復合材料桿塔的過程中仍然要面臨一定的環保問題。在報廢之后如何對復合材料進行處理仍然存在一定的技術問題，當前尚未有回收站能夠對復合材料進行回收和再利用，回收之后沒有對其進行正確的分類和處理，造成了一定的資源浪費，不符合環保理念。

2.2復合材料具有較差的熱穩定性

110kV輸電線路桿塔必須長期暴露在空氣中，承受夏季的高溫，這就要求其復合材料必須具有較好的熱穩定性。但是在實際應用的過程中，復合材料的熱穩定性較差的弊端逐漸暴露，在高溫下，復合材料桿塔可能會出現變色和變形，從而影響輸電的效果［2］。

2.3復合材料的老化問題

老化一直是110kV輸電線路復合材料桿塔應用中的一個關鍵問題，造成復合材料桿塔老化的根本原因在于沒有對其進行有效的維護。有效的維護對于110kV輸電線路復合材料桿塔非常重要，然而當前的當前對復合材料桿塔的維護沒有充分的考慮各項環境因素，造成維護的效率較低，不能很好地解決復合材料的老化問題。

2.4復合材料的成本問題

據相關數據，各桿塔材料中年平均成本最低的是鋼管桿，年平均成本約為88元，其次為木質桿，年平均成本約為94元，年平均成本最高的是混凝土桿，能夠達到104元。復合材料桿塔的年平均成本降到了69元。但是110kV輸電線路的復合材料桿塔仍然具有較高的應用成本，這是由于生產條件和知識技能條件的限制在應用復合材料桿塔時需要投入很多額外的應用成本，成本控制難度較大。而且復合材料桿塔的初期建設成本遠高于其他材料桿塔，也帶來了一定的成本投入壓力［3］。

2.5復合材料的節點連接問題

在復合材料桿塔的應用過程中，節點的連接問題逐漸開始暴露出來。在架設的過程中沒有對110kV輸電線路的節點進行嚴格的處理，而且很少對連接部位進行檢查，這也導致復合材料桿塔常出現節點開裂的問題，影響了輸電的穩定性。

2.6復合材料的強度問題

在應用復合材料桿塔過程中，往往沒有結合實際需要對復合材料桿塔的強度提出明確的標準，一旦出現狂風暴雨天氣，或者受到撞擊，復合材料桿塔就可能發生斷裂，這也說明復合材料桿塔的強度仍然未能達到相關標準，一定程度上影響了復合材料桿塔在110kV輸電線路中的應用。

3　積極推進110kV輸電線路復合材料桿塔應用的具體對策

總體而言，在110kV輸電線路中應用復合材料桿塔是大勢所趨，然而針對當前應用過程中復合材料桿塔暴露出的一些問題，也應該采取相應的措施，不斷提高復合材料桿塔在110kV輸電線路中的適用性。

3.1對復合材料的引進進行控制

要保障復合材料桿塔的應用效果，就必須對復合材料的質量與嚴格的控制。在引進環節，就要對110kV輸電線路的施工標準予以嚴格的執行，控制和管理施工過程中用到的各類復合材料桿塔，在引進復合材料桿塔時必須嚴格依照相應的施工標準，保障復合材料桿塔本身的質量［4］。

3.2全面控制用成本

在保障110kV輸電線路中復合材料桿塔的質量的前提下，還要采取相應的措施來降低維護成本和施工成本。要積極進行技術研發，進一步降低復合材料桿塔的生產成本，進一步推進復合材料桿塔的普及。例如為了降低復合材料桿塔的生產成本，可以將夾層結構設置在下段塔上，但是為了不對整個桿塔的穩定性和節點連接造成不利影響，不能在節點構造較多的上段塔身上安裝夾層結構。

3.3提升復合材料桿塔各方面的性能

110kV輸電線路對于輸電的安全性和穩定性都有著較高的要求，采用復合材料桿塔之前應該對具體的使用環境進行考慮，并對復合材料桿塔進行防老化處理，實現安全性和有效性得到提升。與此同時，還要對復合材料桿塔的熱穩定性進行提高，以免夏季高溫影響復合材料桿塔的穩定性，造成桿塔變形。為了避免節點開裂，在架設和維護的過程中都要加強對節點連接的重視，定期對節點連接進行檢查，保障復合材料桿塔節點連接的穩定性。當前常用的桿身節點連接方式有三種：內外雙套筒法蘭連接、使用結構膠和緊固螺桿進行插接、預埋金屬件接頭連接，具體見圖1。

圖1　復合材料桿身節點的連接方案

為了進一步加強復合材料桿塔的應用，還要對桿塔的強度進行增強，從而使復合材料桿塔的安全性和穩定性得到提高，以保障110kV輸電線路的輸電質量。

3.4擴大復合材料桿塔的應用范圍

我國的電網規模日益擴大，也產生了輸電線路的結構以及維護問題，為了進一步發揮復合材料桿塔的優勢，應該積極擴大復合材料桿塔的應用范圍。例如在輸配電線路桿、路電桿、通信電塔、接觸網支座中積極應用復合材料桿塔，充分發揮復合材料桿塔耐腐蝕性強、絕緣性強、吸收撞擊能量的能力強、自重小的優點。例如在接觸網支座中應用復合材料桿塔能夠降低通信制作的荷載，在輸配電線路桿中應用復合材料桿塔能夠減少銹蝕，提高輸配電線路的穩定性。

4　結語

在未來的送電線路桿塔中，積極應用復合材料桿塔是大勢所趨。針對復合材料桿塔出現的材料價格較高、抗壓和抗剪性能較低、強度不達標等問題進行進一步的研究，應該對相關工藝進行改進，繼續推進復合材料桿塔的應用。

［1］丁吉林.瞄準世界最前沿，遠東新材料引領中國輸電線路服務模式新革命［J］.財經界，2011（08）.

［2］胡 毅，劉 庭，劉 凱，鄧世聰，李漢明，胡廣生.110kV輸電線路復合材料桿塔特性試驗研究［J］.高電壓技術，2011（04）.

［3］劉漢立.復合材料輸電桿塔的研究與應用［J］.纖維復合材料，2011 （01）.

［4］朱富云，倪紅軍，戴相龍，汪興興.輸電線路立體智能防護系統技術研究［J］.中國高新技術企業，2016（11）.

2016-5-1

TM753

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2095-2066（2016）14-0013-02