配電線路復合電桿絕緣包覆技術應用研究

國網江陰市供電公司 繆曉光 薛琢成 華永強 無錫市同騰復合材料有限公司 唐 敏 吳欣洋

1 引言

配電網絡是電力系統的重要組成部分，配電桿塔作為支撐和傳輸電能的關鍵設施，隨著近年來電力建設規模不斷發展，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”區域無法更換10kV 老舊電桿的矛盾，因此，研究配電桿塔基礎加固防護新方法，提高老舊電桿重復利用設計水平、減少經濟損失、確保配網安全可靠運行有著重要的現實工程意義。

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和結構的優化設計方面。文獻[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，通過加強鋼圈接頭鋼筋可以做到較好效果。文獻[2]優化了電桿加固結構及其施工方法，將加固技術與施工方法相結合，能夠實現弧形內側面結構的壓板的自定位，提高與電桿的貼合度，進一步提高加固結構的穩固性。隨著科技的發展，越來越多的新技術和新材料被應用到配電桿塔的加固中，如碳纖維增強混凝土、玻璃纖維增強塑料等復合材料[3]。然而，目前的研究仍存在一些不足之處，如缺乏系統的加固方法和技術，實地應用案例不夠豐富等。

配電線路絕緣包覆技術作為目前應用場景廣、效果佳、技術新的電力保護技術，主要應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，保障電力系統的穩定性和安全性，目前已有完整的應用場景及成熟的技術方案。本文通過絕緣包覆技術與電桿加固相結合，在保證加固效果的同時，還具有良好的絕緣性和經濟性。

3 絕緣包覆技術在老舊電桿加固中的應用研究

3.1 復合電桿性能

復合電桿采用玻纖增強高分子材料，屬于高強度工程材料，其力學承載水平優勢十分明顯。且具有優異的耐腐蝕性能，在沿海鹽霧、鹽堿灘涂、化工污染、酸性氣候、長期漬水等惡劣環境中可長期穩定運行，詳見表1。

3.2 包覆式復合電桿試驗

針對包覆式復合電桿設計，進行懸臂梁力學性能測試。加載方向為水平加載，加載力通過傳感器測得，包覆式復合電桿試驗如圖1所示。

圖1 包覆式復合電桿試驗

試驗結果見表2。

表2 試驗結果

3.3 設計理念

以全面評估老舊配電桿塔的實際狀況為基礎，遵循安全可靠、技術先進、經濟高效、環境友好的設計原則，將電桿加固分為由電桿基礎加固和電桿表面修復處理，改為一體式設計處理。

通過前期現場查勘，將桿塔的相關參數（雙重編號、高度、直徑、桿段類型等）、桿塔周圍運行環境、實施的可行性條件、有無其他安全隱患等信息記錄匯總，經整合后開始對所需電桿進行復合電桿絕緣包覆、錨桿基礎加固及復合絕緣橫擔安裝。

3.3.1 復合電桿絕緣包覆

包覆式絕緣電桿是由高性能玻纖增強高分子材料采用小角度纏繞工藝制備而成，其彎曲強度可達到 500MPa 以上。在相同承載力設計條件下，包覆式絕緣電桿重量約為水泥電桿重量的 1/6。結合其輕質高強的特點，包覆式絕緣電桿采用分半式復合電桿通過外包抱箍結構拼裝而成，其底部法蘭與預埋基礎可靠連接，復合材料電桿包覆水泥電桿如圖2所示。

圖2 復合材料電桿包覆水泥電桿

3.3.2 錨桿基礎加固

基礎進行錨桿加固處理。錨桿基礎是一項全新的基礎加固技術，錨桿上部采用法蘭盤固定于電桿根部，法蘭需采用 C15 保護帽澆筑，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，宜摻早強劑加速混凝土凝固，錨桿基礎加固如圖3所示。

圖3 錨桿基礎加固

3.3.3 復合絕緣橫擔

滿足Q/GDW 12069-2020 10kV 配電線路復合絕緣橫擔技術規范，并根據現場實際運行要求，選用不同桿頭結構絕緣橫擔來有效連接，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 實施方案

一是評估與檢測：對老舊配電桿塔進行全面的檢測和評估，包括結構、材料、電氣等方面，以確定其實際狀況和潛在風險。二是分類與規劃：根據評估結果，將老舊配電桿塔分為不同類別，如可再利用、需修復或加固、需淘汰等。針對不同類別的桿塔制定相應的改造和升級方案。三是改造與升級：根據具體的改造和升級方案，采取相應的技術和手段對老舊配電桿塔進行改造和升級。例如，采用高強度鋼構、太陽能板等技術手段提高桿塔的穩定性和安全性。四是質量與安全：在整個改造和升級過程中，注重質量與安全的控制。采用先進的質量檢測設備和嚴格的質量管理體系，確保改造后的桿塔達到安全、可靠的標準。

3.5 安裝工藝

3.5.1 停電作業

在全線停電情況下，做好各項輔助安措后，采用人工吊裝復合材料將原老舊電桿包覆處理，桿身運用抱箍三層緊固，基礎加錨桿加固，同時依據停電更換橫擔作業要求更換復合絕緣橫擔。

3.5.2 帶電作業配合

不停電情況下，采取帶電作業，由帶電作業車輛配合吊裝復合材料將原老舊電桿包覆處理，桿身運用抱箍三層緊固，基礎加錨桿加固，同時依據帶電更換橫擔作業要求更換復合絕緣橫擔。

3.6 效果評估

對改造和升級后的老舊配電桿塔進行長期監測和效果評估，以檢驗其實際效果和經濟效益。通過數據分析和技術總結，不斷優化和改進老舊配電桿塔的利用技術和方案。

4 復合電桿絕緣包覆技術應用成效

4.1 落地應用情況

復合電桿絕緣包覆技術已在江蘇無錫（江陰）地區成功應用，2023年2月在江陰供電公司通力合作下，針對江陰市南閘鎮10kV 陳孟線桿塔進行了老舊電桿的基礎加固、復合電桿絕緣包覆及絕緣橫擔更換安裝，如圖4所示。

圖4 老舊電桿改造

4.2 成效分析

通過實地考察和數據收集，本研究發現，采用新型加固方法的老舊配電桿塔，其穩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、適用范圍廣等優點。在對比傳統電桿加固方法下，使用復合電桿絕緣包覆技術加固在資源節約及降低停電時常方面將更具優勢。

5 結語

本文提出了配電線路復合電桿絕緣包覆技術在電桿加固方法，該方法可有效提高老舊配電桿塔的穩定性和耐久性，降低安全隱患，延長其使用壽命。同時，該方法施工已實現小型化、成本低廉、適用范圍廣，符合國家電網公司機械化施工的要求。此外絕緣包覆技術具有廣泛的應用前景和市場價值，可以為電力行業的發展提供重要的技術支持和保障。