敬中寧 蘇心明 何可偉 李文棟 任秉珍

摘? 要：電桿是電力基礎設施中最重要的支撐結構，其性能直接影響線路的安全及可靠性。近年來，傳統(tǒng)的電力傳輸架線桿在長期運行過程中，各種問題正逐步暴露。一些復雜地形（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)格桿塔很難第一時間運送到事故現(xiàn)場，影響及時恢復供電?；谝陨蠁栴}，我們研制出了一種輕質(zhì)高強、耐腐蝕、電絕緣、易運輸?shù)慕M裝電桿，方便復雜地形區(qū)域配網(wǎng)搶修工作開展。

關鍵詞：組裝電桿;配網(wǎng)搶修;一體式法蘭

中圖分類號：TM752? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：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

復合材料電桿作為一種新型電桿，由于其重量輕、強度高、耐腐蝕的特性，近幾年在電力領域獲得了較快的發(fā)展，在國內(nèi)多個地方均得到了試點應用。據(jù)統(tǒng)計，南方電網(wǎng)公司自2013年以來，將復合材料電桿以新技術試點應用的方式，在沿海地帶進行了批量化應用，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，臺風“彩虹”登陸廣東湛江，市區(qū)普通的水泥桿損壞嚴重，而試點的幾十基復合材料電桿卻屹立不倒，復合材料電桿的強度優(yōu)勢充分顯現(xiàn)。

配網(wǎng)最常用的搶修電桿為12m混凝土電桿及整桿式復合材料電桿，在搶修作業(yè)過程中，由于長度及重量原因，其運輸與施工架設都極其不便。本文所闡述的一種超輕質(zhì)復合型組裝電桿與上述復合材料電桿有所不同，在具有以上復合材料電桿所有優(yōu)勢性能的前提下，增加了許多具有實用價值的結構發(fā)明，進一步提升了“機動性”，在配網(wǎng)應急搶修中使用起來更加方便。其結構新穎、運輸方便、組裝快捷，特別適用于復雜地形配網(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，減少恢復送電時間。

2 國內(nèi)外應用現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前在國內(nèi)外，對于配網(wǎng)線路的電桿使用及搶修方面，都沒有有關超輕質(zhì)復合型組裝電桿的報道，在處理配網(wǎng)斷桿、倒桿事故時，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行搶修作業(yè)。但無論是采用原型式電桿，還是組裝水泥桿搶修，都無法從根本上解決產(chǎn)品重量笨重、運輸不便的問題。

目前，國內(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)展中國家。21世紀以來，我國基本不再使用木質(zhì)桿作為配網(wǎng)線路的架設結構，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)以億計的水泥桿生產(chǎn)量。

3 問題分析

近年來，甘肅自然災害時有發(fā)生，嚴重威脅配網(wǎng)線路安全運行。隴南地區(qū)山大溝深，配網(wǎng)線路運行環(huán)境復雜，洪水、泥石流等自然災害頻發(fā)，導致配電線路頻繁受損，配網(wǎng)搶修工作量大。當配網(wǎng)線路發(fā)生倒桿、斷桿事故時，由于傳統(tǒng)的水泥桿及鋼管桿重量大，電桿運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)搶修嚴重受限、受阻，只能依靠人力進行搶修物資的運輸，不但作業(yè)風險極高，而且需要動用大量的人力、物力資源。

4 超輕質(zhì)復合型組裝電桿設計理念及優(yōu)勢

4.1 設計理念

針對以上問題情況，結合隴南供電公司地域特點，我們研制了兩種不同結構的超輕質(zhì)高性能復合型組裝電桿，其具有重量輕、強度高、耐腐蝕、絕緣性好、易運輸、易組裝、免維護等特點，從根本上解決了復雜地形配網(wǎng)線路搶修難的尖端問題。其具體理念如下：（1）輕量化桿體：桿體采用先進的高強度復合材料制作，有效控制桿體壁厚;結構采用分段式，進一步分散桿體重量，所得產(chǎn)品整體重量小于140kg，運輸時部分桿段由單人即可搬運，雙人可實現(xiàn)復雜地形運輸。（2）高強度桿體：復合型組裝電桿桿體采用先進的高強度復合材料制作，強度可達到156kN·m，遠高于傳統(tǒng)的水泥桿，使用強度安全性更高。（3）耐候性強：可在-50℃-80℃之間長期運行，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、防細菌性能、抗輻照性能，使用壽命可達20年以上。（4）絕緣性好：復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，電阻率達到1013數(shù)量級，具有輔助防雷功能，而且能夠有效避免漏電傷人事故。（5）運輸及組裝便捷：復合型組裝電桿采用分段式結構，單段長度控制在4-7m（兩段長度6m+7m、三段長度4m+4m+4m），最輕的桿段重量僅40kg左右，無需特種車輛即可輕松運輸，連接處分別采用插接及輕質(zhì)合金法蘭兩種連接結構，每種結構內(nèi)設有專用定位結構，組裝簡單，連接時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，無需借助大型機械，簡單快捷，既可縮短搶修時間、又可節(jié)約大量的人力物力。

4.2 設計優(yōu)勢

配網(wǎng)用超輕質(zhì)復合型組裝電桿系列產(chǎn)品是以優(yōu)質(zhì)的改性環(huán)氧樹脂為基料，特種纖維為增強材料，經(jīng)模具負壓成型工藝制作而成，電桿結構設計獨特、組裝方便可靠，產(chǎn)品各項指標符合國家及行業(yè)相關標準的要求。其設計優(yōu)勢如下：（1）桿體制造工藝獨特：目前國內(nèi)各生產(chǎn)廠家的復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合型組裝電桿制造，存在一定的技術弊端。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題;拉擠工藝解決不了上段錐形桿變徑的問題。而采用模具負壓成型工藝可以從根本上滿足該產(chǎn)品的設計功能及使用需求，當然在工藝的變革過程中也存在諸多的困難與挑戰(zhàn)。該產(chǎn)品在成型過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)定等技術難題，采用特有的模具負壓成型工藝，實現(xiàn)樹脂及纖維的充分結合，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，無需進行二次加工，結合性能穩(wěn)定。（2）表面處理工藝獨特：該復合型組裝電桿表面質(zhì)量由模具保證，模具表面設置有增加粗糙度的凸凹結構，而在桿體固化過程中，還在近模具表面采取了獨特的防滑處理，增加防滑耐候?qū)?，在提高表面防滑、耐磨性能的同時，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）設計結構新穎：該復合型組裝電桿分別采用兩段及三段式結構設計，其中：a.兩段式結構上下兩段都為錐形桿體，上段采用國標的錐形結構設計（錐度1：75），連接處采用插接式結構，并輔以螺栓加固，組裝方便快捷，連接穩(wěn)定。b.三段式結構其底段與中段采用等徑結構設計，上段采用國標的錐形結構設計（錐度1：75）。其優(yōu)勢在于底段與中段的等徑設計，可以有效降低桿體的整體直徑尺寸，相比三段式結構，其重量更輕。

以上兩種結構形式，不但可以滿足客戶對桿體不同長度、不同連接型式的需求，而且上段的國標錐形結構設計（錐度1：75），可以有效保證產(chǎn)品在使用性能方面，能夠完全契合國標配網(wǎng)線路橫擔的架設，無需定制專用的架線橫擔，使得產(chǎn)品使用性能更加廣泛，通用性更強。

該項目產(chǎn)品推出后，有效解決了傳統(tǒng)鋼管、水泥電桿型體笨重、長度較長運輸困難、組立困難等問題，其強度為水泥桿的兩倍以上，在長期的掛網(wǎng)運行過程中安全性更高;重量僅為水泥桿的1/8，平均運輸時間及桿體運輸量相比傳統(tǒng)水泥桿提高50%以上，節(jié)約大量的運輸成本;而在事故現(xiàn)場搬運組立方面，復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，能更快、更輕松的恢復送電，減少因長時間停電而造成的大量經(jīng)濟損失。

5 結束語

本項目推出的超輕質(zhì)復合型組裝電桿分別采用兩段及三段式結構，每段桿體間連接結構先進、巧妙、安全、穩(wěn)定，組裝后整桿重量小于140kg，具有重量輕、強度高、耐腐蝕、抗紫外老化、電絕緣性能好、使用壽命長、易運輸、易拆裝、安裝成本低等特點。當配網(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，恢復電網(wǎng)的持續(xù)供電能力，特別適用于復雜地形的電力搶修，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間、節(jié)約大量的人力、物力、財力輸出，保障配網(wǎng)線路的安全穩(wěn)定運行。

超輕質(zhì)復合型組裝電桿的推廣使用，可以有效填補國內(nèi)復合材料分段式電桿的空白，在國內(nèi)配網(wǎng)領域增加了專用的搶修用高性能電桿，將推動復雜地形區(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)濟效益及社會效益。

參考文獻：

[1]國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司配農(nóng)網(wǎng)工程典型設計（2016年版）[M].北京：中國電力出版社，2016.

[2]GB/T50061-2010.66kV及以下架空電力線路設計規(guī)范[S].

[3]T/CEC108-2016.配網(wǎng)復合材料電桿[S].

[4]GB4623-2014.環(huán)形混凝土電桿[S].