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摘 要:介绍了复合材料输电杆技术研究及应用现状、复合材料电杆市场及生产厂家。详细阐述了原材料选择、结构设计、成型工艺及国外对复合材料电杆应用标准及性能试验情况,并对复合材料电杆的性价比进行了分析并展望了其未来的发展前景。
电杆、电塔结构是输电、通讯、铁路、机场、市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物,其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。
传统输电杆(包括木杆、水泥杆、钢杆及铁塔)在长期运行中各种各样的缺陷正逐步暴露出来。纤维增强树脂基复合材料(以下简称复合材料)具有轻质高强、耐腐蚀、电绝缘、性能可设计等特点,是输电杆及杆塔结构材料较理想的选择,开始受到国内外电力行业的关注。国外复合材料电杆的研究起步较早,批量生产的电杆已在欧美地区得到应用。美国由于其特殊的地理特点,复合材料电杆的研究开发和应用最为成熟。
1 电杆材料应用现状
国内外架空输电线路中使用较为广泛的杆塔主要有木质杆、混凝土或预应力混凝土杆、钢管混凝土杆、钢管杆和铁塔等几类。占有世界大半电杆市场的美加地区,现有电杆采用的主要是木材,在美国只有俄勒冈州使用混凝土杆。混凝土或预应力混凝土杆主要应用于南美洲、欧洲、非洲、亚洲等森林资源较为贫乏的地区或发展中国家。铁塔是世界各国超高压输电线路中常用的杆塔型式。
我国基本不再使用木质杆,混凝土杆以前在35~110,kV线路上大量使用,在新建及330,kV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在近年城市电网建设和改造中应用较多,而在220,kV及以上的线路中,多采用格架式铁塔。
1.1 电杆存在的问题
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,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。归纳起来主要有以下几个问题。
1.1.1 腐蚀
木杆受腐蚀因素影响,平均寿命为30,a。木杆维修费用为每杆5年35美元。并且一旦腐蚀开始就会持续进行直至失去强度。木杆的维护主要用到杂芬油类的防腐剂,这种防腐剂被认为是一种危险的废料,极大影响了环境。在美国,每1根电杆造成污染的环保复原费用达1万美元。
金属电杆存在生锈腐蚀问题,腐蚀减少了服役期,增加了全寿命周期内的维修成本。
1.1.2 安装成本
传统电杆的安装费用问题在于偏远地区缺少运力和运输设备来搬运沉重的钢杆、木杆,水泥杆重量太大造成运输与安装费用比其它材料更高一筹。有时为了安装到位甚至还需要铺设专门的道路来运输,这使得费用进一步提高。
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