聚氨酯復合材料電線(xiàn)桿的應用現狀及主要優(yōu)勢
時(shí)間：2023-02-02 08:53:10 瀏覽量：
聚氨酯復合材料電線(xiàn)桿
電桿、電塔結構是輸電、通訊、鐵路、機場(chǎng)、市政等基礎設施中一類(lèi)重要的特種支撐結構物，其結構性能直接影響線(xiàn)路的安全性、經(jīng)濟性和可靠性。
傳統輸電桿(包括木桿、水泥桿、鋼桿及鐵塔)在長(cháng)期運行中各種各樣的缺陷正逐步暴露出來(lái)。纖維增強樹(shù)脂基復合材料(以下簡(jiǎn)稱(chēng)復合材料)具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕、電絕緣、性能可設計等特點(diǎn)，是輸電桿及桿塔結構材料較理想的選擇，開(kāi)始受到國內外電力行業(yè)的關(guān)注。
國外復合材料電桿的研究起步較早，批量生產(chǎn)的電桿已在歐美地區得到應用。美國由于其特殊的地理特點(diǎn)，復合材料電桿的研究開(kāi)發(fā)和應用最為成熟。
國內外架空輸電線(xiàn)路中使用較為廣泛的桿塔主要有木質(zhì)桿、混凝土或預應力混凝土桿、鋼管混凝土桿、鋼管桿和鐵塔等幾類(lèi)。占有世界大半電桿市場(chǎng)的美加地區，現有電桿采用的主要是木材，在美國只有俄勒岡州使用混凝土桿。
混凝土或預應力混凝土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(fā)展中國家。鐵塔是世界各國超高壓輸電線(xiàn)路中常用的桿塔型式。
我國基本不再使用木質(zhì)桿，混凝土桿以前在35～110kV線(xiàn)路上大量使用，在新建及330kV以下線(xiàn)路運輸和施工條件較好的平原和丘陵地區也得到一定應用。鋼管桿和鋼管混凝土桿在近年城市電網(wǎng)建設和改造中應用較多，而在220kV及以上的線(xiàn)路中，多采用格架式鐵塔。
1.1 電桿存在的問(wèn)題
傳統的輸電桿塔普遍存在質(zhì)量大、易腐爛、銹蝕或開(kāi)裂等缺陷，使用壽命較短并且施工運輸和運行維護困難，容易出現各種安全隱患。歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)問(wèn)題。
1.1.1 腐蝕
木桿受腐蝕因素影響，平均壽命為30，a。木桿維修費用為每桿5年35美元。并且一旦腐蝕開(kāi)始就會(huì )持續進(jìn)行直至失去強度。木桿的維護主要用到雜芬油類(lèi)的防腐劑，這種防腐劑被認為是一種危險的廢料，極大影響了環(huán)境。在美國，每1根電桿造成污染的環(huán)保復原費用達1萬(wàn)美元。
金屬電桿存在生銹腐蝕問(wèn)題，腐蝕減少了服役期，增加了全壽命周期內的維修成本。
1.1.2 安裝成本
傳統電桿的安裝費用問(wèn)題在于偏遠地區缺少運力和運輸設備來(lái)搬運沉重的鋼桿、木桿，水泥桿重量太大造成運輸與安裝費用比其它材料更高一籌。有時(shí)為了安裝到位甚至還需要鋪設專(zhuān)門(mén)的道路來(lái)運輸，這使得費用進(jìn)一步提高
1.1.3 事故與其他問(wèn)題
長(cháng)期運行經(jīng)驗表明：不同電壓等級交、直流輸電線(xiàn)路皆存在雷擊事故和污閃事故，雷擊事故和污閃事故在每年的輸電線(xiàn)路跳閘事故中幾乎各占50%。大量使用復合絕緣子仍不能徹底解決雷電和污閃事故。
高寒地區混凝土桿常發(fā)生凍融循環(huán)破壞，而鐵塔常發(fā)生低溫冷脆破壞。鋼材還易被人為偷盜破壞。
1.2 其他改進(jìn)型電桿
除一般類(lèi)型電桿外，還有以下一些改進(jìn)型。
(1) 無(wú)覆層耐侵蝕的鋼材。保持了鋼的優(yōu)點(diǎn)，且無(wú)須防腐蝕層。
(2) 電弧爐回收鋼。一些鋼材的最初費用可以通過(guò)這種回收來(lái)得到補償。鋼材的運輸費用仍然極其昂貴，特別是運到邊遠地區，電桿或鍍鋅或用密封劑涂覆會(huì )增加維修費用。
(3) 鋼筋混凝土也是替代木材的一種材料。但水泥桿重量太大造成運輸與安裝費用比其他材料都要高。
(4) 玻纖混凝土桿具有和復合材料桿一樣的非電導性和無(wú)腐蝕性。相比復合材料桿的纖維纏繞工藝還有價(jià)格優(yōu)勢，但由于應用很少，目前在使用可靠性方面還存有疑問(wèn)。
2 復合材料電桿的技術(shù)優(yōu)勢
復合材料電桿及桿段的制造技術(shù)在國外已有50多年的歷史。復合材料的優(yōu)勢主要在集中在以下幾方面：
2.1 安裝、維護成本低
復合材料電桿的質(zhì)量約為木質(zhì)桿的1/3，混凝土桿的1/10，鋼質(zhì)桿的1/2，可大幅度降低運輸和施工安裝成本，尤其是在人難以到達的山林和偏遠地區。復合材料電桿的輕質(zhì)特點(diǎn)使其可用直升機運載，輕質(zhì)還意味著(zhù)安裝速度加快和節省人力。復合材料電桿是一種免維護或低維護結構，這對保障線(xiàn)路安全和降低輸電線(xiàn)路的維護成本很有意義。
2.2 環(huán)境適應性好
復合材料桿對酸、堿、鹽及有機溶劑等腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕性能和耐候性能優(yōu)良，因此特別適合沿海地區、內陸鹽漬土地區以及工業(yè)區和酸雨多發(fā)地區等對混凝土和鋼質(zhì)桿塔有特殊防腐要求的環(huán)境。
2.3 電絕緣性能好
利用玻璃鋼桿塔代替傳統鐵塔新技術(shù)不但在重量上可以減輕一半，易于安裝和施工，同時(shí)還可以解決閃絡(luò )事故率居高不下的問(wèn)題。復合材料桿電氣絕緣性能優(yōu)良，可避免鐵塔易出現的雷擊事故發(fā)生，還可以設計減少導線(xiàn)與塔身間隙，使輸電線(xiàn)路結構更為緊湊，可減少線(xiàn)路走廊寬度，這在土地資源稀缺的情況下尤其重要。
2.4 防盜防損
在特殊地區，還可以有效地防止塔材盜竊等人為破壞。
復合材料桿比傳統的電桿具有更好的綜合性能，通過(guò)合理的設計，復合材料桿可以滿(mǎn)足輸電線(xiàn)路對桿塔結構的各項性能要求。
出處：復材應用技術(shù)《為什么要推廣使用復合材料電線(xiàn)桿》
