一種超輕質復合型組裝電桿

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、窄巷、水洼地）線路一旦發生倒桿、斷桿事故，受地形和環境限制，原規格桿塔很難第一時間運送到事故現場，影響及時恢復供電。基于以上問題，我們研制出了一種輕質高強、耐腐蝕、電絕緣、易運輸的組裝電桿，方便復雜地形區域配網搶修工作開展。

關鍵詞：組裝電桿;配網搶修;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展，在國內多個地方均得到了試點應用。據統計，南方電網公司自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、坡頭等區縣局，距離海岸線10km范圍內。2015年10月，臺風“彩虹”登陸廣東湛江，市區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勢充分顯現。

配網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勢性能的前提下，增加了許多具有實用價值的結構發明，進一步提升了“機動性”，在配網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線路發生倒桿、斷桿事故的快速搶修，可大幅提高配網線路的供電可靠性，減少恢復送電時間。

2 國內外應用現狀

根據調研發現，目前在國內外，對于配網線路的電桿使用及搶修方面，都沒有有關超輕質復合型組裝電桿的報道，在處理配網斷桿、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。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品重量笨重、運輸不便的問題。

目前，國內外配網線路中使用較為廣泛的桿塔主要有木質桿、水泥桿、鋼管桿等幾類，占有世界大半電桿市場的美加地區，現有電桿采用的主要是木質桿，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或發展中國家。21世紀以來，我國基本不再使用木質桿作為配網線路的架設結構，水泥桿及鋼管桿成為了主流，在10～35kV線路上大量推廣使用，每年都有數以億計的水泥桿生產量。

3 問題分析

近年來，甘肅自然災害時有發生，嚴重威脅配網線路安全運行。隴南地區山大溝深，配網線路運行環境復雜，洪水、泥石流等自然災害頻發，導致配電線路頻繁受損，配網搶修工作量大。當配網線路發生倒桿、斷桿事故時，由于傳統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、林區作業和道路中斷的情況下，電網搶修嚴重受限、受阻，只能依靠人力進行搶修物資的運輸，不但作業風險極高，而且需要動用大量的人力、物力資源。

4 超輕質復合型組裝電桿設計理念及優勢

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，具有優異的阻燃性能、熱穩定性能、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良，桿體表面具有一定憎水性，電阻率達到1013數量級，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合金法蘭兩種連接結構，每種結構內設有專用定位結構，組裝簡單，連接時只需將緊固螺栓固定即可，連接可靠穩定。該產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、又可節約大量的人力物力。

4.2 設計優勢

配網用超輕質復合型組裝電桿系列產品是以優質的改性環氧樹脂為基料，特種纖維為增強材料，經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，產品各項指標符合國家及行業相關標準的要求。其設計優勢如下：（1）桿體制造工藝獨特：目前國內各生產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。該產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、表面質量差、尺寸不穩定等技術難題，采用特有的模具負壓成型工藝，實現樹脂及纖維的充分結合，法蘭連接型式的產品桿體與法蘭一次性成型，成型精度高，無需進行二次加工，結合性能穩定。（2）表面處理工藝獨特：該復合型組裝電桿表面質量由模具保證，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，增加防滑耐候層，在提高表面防滑、耐磨性能的同時，還大幅提升了產品的耐老化、耐腐蝕性能，有效保證了產品的使用壽命。（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），可以有效保證產品在使用性能方面，能夠完全契合國標配網線路橫擔的架設，無需定制專用的架線橫擔，使得產品使用性能更加廣泛，通用性更強。

該項目產品推出后，有效解決了傳統鋼管、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水泥桿提高50%以上，節約大量的運輸成本;而在事故現場搬運組立方面，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濟損失。

5 結束語

本項目推出的超輕質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。當配網架空線路桿塔發生事故發生后，可高效率地完成故障搶修，恢復電網的持續供電能力，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效率，最大限度地縮減停電時間、節約大量的人力、物力、財力輸出，保障配網線路的安全穩定運行。

超輕質復合型組裝電桿的推廣使用，可以有效填補國內復合材料分段式電桿的空白，在國內配網領域增加了專用的搶修用高性能電桿，將推動復雜地形區域配網線路搶修能力的提高，能夠大大提高搶修效率，有顯著的經濟效益及社會效益。

參考文獻：

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