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复合绝缘杆塔的发展前景及应用!

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复合绝缘杆塔的发展前景及应用!

发布日期:2016-11-26 作者: 点击:

贵州电力器材之复合绝缘杆塔的发展前景及应用!


杆塔结构是输电、通讯、铁路和市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物,贵州电力器材其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。


1、复合绝缘杆塔的应用现状


国内外输电线路中使用较为广泛的杆塔主要有木质杆塔、混凝土或预应力混凝土杆塔、钢管混凝土杆塔、钢管杆和铁塔等几类。木质杆塔主要应用于加拿大和美国等森林资源丰富的地区,混凝土或预应力混凝土杆塔主要应用于南美洲、欧洲、非洲和亚洲等森林资源较为贫乏的地区或发展中国家,在美国只有俄勒冈州使用混凝土杆塔。铁塔是世界各国超高压输电线路中常用的杆塔形式。


我国基本不再使用木质杆塔,混凝土杆塔以前在35~110kV线路上大量使用,贵州电力器材在新建330kV及以下线路运输和施工条件较好的平原和丘陵地区也得到一定应用。钢管杆和钢管混凝土杆塔在近年的城市电网建设和改造中应用较多,而在220kV及以上的线路中,多采用格构式铁塔。


传统的输电杆塔普遍存在质量大、易腐烂、锈蚀或开裂等缺陷,耐久性差,使用寿命较短并且施工运输和运行维护困难,容易出现各种安全隐患。归纳起来如下:


木材杆会遭到腐蚀———即由细菌或霉菌的作用及害虫如凿木虫及啄木鸟的攻击产生腐蚀。不利的是,木材杆的地面处或地下部分易于被腐蚀,由此会产生杆的断裂或倒塌,有时没有任何预示。为了有助于抵抗这类损坏,通常用化学剂处理木材杆,力图延长木材杆的使用寿命。但是化学防腐剂会渗出杆外并使当地地下水受污染。此外,化学防腐剂不是持久的,如果在该领域中能够有效地处理木材杆的话,那也是极其困难的。


钢材会生锈,因此需要定期的检查及维修。防锈复合剂的使用也对环境产生有害的作用。即使环境问题能解决,但钢材比较重也不易于操作。此外,钢材是导电的,即使极其小心地使电装置与杆相绝缘,但日常的风暴破坏会使杆带电。还有,钢材是一种昂贵的材料。


混凝土杆比钢材更重。其后果是运输及操作混凝土杆塔的费用更大。因此它们常在竖立现场非常接近的地方被制作出来。混凝土杆,像上述木杆及钢材那样,也遭受环境的破坏,尤其是结冰及融化的周期的破坏,而这种周期存在于广大的美国地区上


2、复合绝缘杆塔的优势


复合绝缘杆塔已被推荐作为木杆、钢杆和/或混凝土杆的优异替换物,因为复合绝缘杆塔具有强度高、质量轻、耐腐蚀以及耐疲劳性能、耐久性能和电绝缘性能好等特点,非常适于制造输电杆塔。与木质、混凝土和钢质杆塔相比,复合绝缘杆塔具有以下特点:


9号福彩网优惠(1)重量轻:复合绝缘杆塔的重量约为木质杆塔的1/3,混凝土杆塔的1/l0,钢质杆塔的1/2。重量轻是复合绝缘杆塔突出的优点之一。由于重量轻,可大幅降低运输和施工安装成本,尤其适于山区和软弱土质地区的输电线路使用。


(2)安装、维护成本低:贵州电力器材复合绝缘杆塔的重量轻特点使其可用直升机运载,重量轻还意味着安装速度加快和节省人力。复合绝缘杆塔是一种免维护或低维护结构,这对保障线路安全和降低输电线路的维护成本很有意义。


(3)强度高:纤维增强复合绝缘单向板的纵向拉伸强度为800~1200MPa,远高于普通钢材的屈服强度,同时具有优良的疲劳性能。


9号福彩网优惠(4)耐腐蚀:复合绝缘杆塔对酸、碱、盐和有机溶剂等腐蚀介质的耐腐蚀性能和耐候性能优良,因此特别适合沿海地区、内陆盐渍土地区以及工业区和酸雨多发地区等对混凝土和钢质杆塔有特殊防腐要求的环境。


(5)温度适应性强:复合绝缘杆塔几乎适用于各种气象条件而不改变性能,特别适用于高寒地区使用。高寒地区混凝土杆塔常发生冻融循环破坏,而铁塔常发生低温冷脆破坏。


(6)电绝缘性能好:复合绝缘杆塔电气绝缘性能优良,可以减少导线与塔身间隙,使输电线路结构更为紧凑,可减少线路走廊宽度。这在土地资源稀缺、线路走廊的获得日益困难的情况下尤其有意义。


(7)可设计性好:复合绝缘杆塔有别于其他杆塔的重要特点是其材料可设计性,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含量和铺层方向等进行合理的设计,以满足对杆塔强度、刚度、疲劳特性和产品色彩等多方面的要求,以充分发挥复合材料强度高的优点,经济地使用材料。


(8)易于成型:复合绝缘杆塔的成型根据成型条件和设计要求,可以采用手糊、缠绕、拉挤和模压等工艺。


(9)维护性好:复合绝缘杆塔由于耐久性好,基本上是一种免维护的结构。这对保障线路安全、降低输电线路的维护成本很有意义


(10)环境性能好:复合材料在使用过程中无毒害作用,它不渗出化学剂到土壤中,对环境影响小,报废后可回收利用。复合绝缘杆塔不象木杆那样,它不需要用化学防腐剂作初次或进一步的处理。相反地,复合绝缘杆塔具有抵抗通常可能在土壤中发现的各种化学物侵蚀的固有能力。此外,如果向树脂基体中加入颜料可以生产出任意色彩的复合绝缘杆塔,使得输电线路更为美观,从而增强其环境适应性。


复合绝缘杆塔还具有良好的防撞防冲击性能和耐细菌性能。在特殊地区,还可以有效地防止塔材盗窃等人为外力破坏。


因此复合绝缘杆塔比传统的杆塔具有更好的综合性能,贵州电力器材通过合理的设计,复合绝缘杆塔完全可以满足输电线路对杆塔结构的各项性能要求。从制造工艺方面看,复合材料己经在我国其他工业部门得到广泛的应用,已基本具备复合绝缘杆塔的制造能力。


3、国内外复合绝缘杆塔水平进展


我国在20世纪50年代对复合材料杆塔进行过研究,但由于当时的材料性能和制造工艺方面的原因,还不能满足输电杆塔所的性能指标,因此未能得到推广使用。近年来,随着复合材料技术的飞速发展和老旧输电线路中传统杆塔的缺陷逐步显露出来,电力行业对复合材料杆塔表现出了浓厚的兴趣,相关单位也开始了复合绝缘杆塔在我国输电工程中应用的研究,目前仍处在理论研究阶段,国内尚没有厂家专业制造生产。


国外尤其是日本和欧美发达国家,复合绝缘杆塔已在输电工程中得到广泛应用,其中研发和应用最为成熟的是北美地区,复合材料杆塔已成为传统电杆的理想替代品,各制造企业也积极研制开发出各种复合材料杆。目前绝缘杆塔国内尚没有厂家专业制造生产,市场主要由国外厂家占领。主要生产企业有:


(1)美国Ebert复合材料公司:该公司采用拉压技术生产玻璃纤维增强复合材料产品,重量轻,强度高,安装容易,吸水量小、抗腐蚀;能耐极高和极低温度;具有一定的抗冲击能力;有很低的寿命周期成本;而且不导电,不易燃。


Ebert公司已树立了3座230kV双回路直线塔作为试验塔,如图1所示,塔高84英尺(约25。62m),在高腐蚀性的海边环境中使用10年仍性能稳定。如图2所示,Ebert用挤拉工艺生产的69kV锥形电杆,高度最高可达80英尺(约24。4m)


(2)加拿大RS新型材料技术公司:该公司的专利产品VersionTM树脂材料,具有强度高,重量轻,防火防腐蚀,无环境污染等优点。RS公司已开始生产绝缘电杆以替代钢材、木材、水泥等电线杆。RS公司与深圳电力行业服务商会、远东复合材料有限公司共同开发的110kV电压等级的杆塔已在国网电科院质检中心进行过试验,电气性能指标高于同电压等级的金属杆塔,有良好的耐污性能,但是机械性能尚有欠缺。


4、复合绝缘杆塔的应用前景


复合绝缘杆塔在架空线路工程中的应用非常广泛,贵州电力器材数量巨大,其市场需求的潜力非常可观。全世界仅北美和欧洲的年市场需求量就达190亿美元。随着我国经济的高速发展,电力需求愈来愈大,电力供应日趋紧张。为解决我国的电力能源配置问题,我国正在实施1000kV特高压输电、“西电东送”、“全国联网”战略以及新一轮的城乡电网改造等重大工程。这些工程迫切需要研究开发低成本高性能的输电杆塔结构。对国内输电线路调研收集到的数据表明,到2009年,110kV以上输电线路杆塔约需用钢材1000万t,不考虑今后电网的高速增长,仅以每年绝缘杆塔取代传统杆塔用量的5%来计算(每基塔玻璃钢用量为钢材的1/3),则国内每年对复合绝缘杆塔的需求量就可达10万t,市场容量将超过40亿元。若考虑到目前电网的建设正处在高速发展的“上升通道”,保守估计绝缘杆塔的市场容量也会以10%的年增长率快速增长。因此,复合绝缘杆塔在输电工程中将有着广阔的应用前景。


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