阳煤输配电线路水泥杆修固的研究及应用

杨再兴

（阳泉煤业（集团）股份有限公司发供电分公司，山西阳泉045000）

0 引言

钢筋混凝土水泥杆与铁塔相比特点是结构简单、加工方便，使用的砂、石、水泥等材料便于供应，并且价格便宜，在20世纪80年代被广泛应用于电力系统。阳煤主供电系统建于1984年，至今已有30余年的使用年限。受环境的影响，水泥杆现已出现不同程度的损坏，给阳煤供电安全埋下了重大隐患。针对上述情况，我公司经研究考察后决定对水泥杆进行防腐、修复、加固改造。该技术的应用无需线路停电，不影响线路安全运行；无需进行线路杆塔迁改新建，节省了大量的人力、物力，避免了不必要的浪费。水泥杆修固技术的应用，解决了水泥杆腐蚀、破损等问题，增加了水泥杆的使用寿命，确保了阳煤供电线路安全可靠运行。

1 阳煤电网输配电线路运行概况

阳煤电网系统目前包括1座110 kV变电站、30座35 kV变电站，其中发供电分公司管辖线路22回、110 kV输电线路4回、35 kV输配电线路13回、6 kV配电线路5回，主要承担阳煤本部矿井生产用电、机械制造业用电、阳煤机关、医院及居民用电等任务。矿区110 kV变电站、刘家垴35 kV变电站均建于1984年，接带阳煤矿井用电和阳煤总院用电，属于一级站Ⅰ类用电负荷。矿刘线分南北双回，其中矿刘南回耐张水泥杆5级，矿刘北回耐张水泥杆4级。矿刘线输电线路由于处于山地区域，长期以来受到风雨侵袭、烈日暴晒、大气污染等多种因素影响，该线路水泥线杆已出现不同程度的风化腐蚀、掉块裂缝等现象，钢结构构件也存在锈斑腐蚀，对矿刘线输电线路的安全运行构成了极其严重的威胁。

2 水泥杆腐蚀、裂缝原因分析及方案制定

（1）环境因素：山西阳泉属于温带季风气候区，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，冬冷夏热，雨热同期。冬季气温低于0 ℃，早晚温差大，夏季雨水较多。冬季受来自高纬内陆偏北风的影响，盛行极地大陆气团，寒冷干燥；夏季受极地海洋气团或变性热带海洋气团影响。近几年阳煤经济迅速发展，煤矿开采导致矸石大量堆积，加上机动车排放严重及其他酸性污染物排放，导致阳泉地区酸雨频发，给水泥杆带来了严重的破坏，是水泥杆受损的直接原因。

（2）地质构造因素：阳煤电网输配电线路多架设于山间，而煤矿采煤造成了地表不同程度的塌陷、开裂、错台、倾斜、凹凸变形等现象，致使杆塔倾斜，拉线受力不均，加快了水泥杆破损、裂缝的破坏程度，是水泥杆受损的主要原因。

（3）人为因素：每年线路停电检修时，多以铁塔的除锈和防腐，铁塔本身以及绝缘子、金具、线路避雷器、架空导线、架空地线等的清扫、检查工作为主，对水泥杆的维护和保养较少，维护的方法和措施也不得当，是导致水泥杆受损的又一主要原因。

矿刘线水泥杆出现不同程度的破损，钢筋暴露锈蚀（图1），已对供电线路构成威胁。如果采用水泥杆迁改新建的方法，需投入大量的资金、时间、人力、物力；且迁改期间单回线路运行，增加了供电风险。经过多方面的考察，我公司决定采用水泥杆塔修固技术对破损水泥杆塔进行改造加固。

图1 改造前水泥杆局部受损情况

3 矿刘线水泥杆修固方案

根据现场施工环境，结合矿刘线线路各级水泥杆风化腐蚀程度，对该线路水泥电线杆和钢结构进行了加固防腐。具体施工工艺如下：

（1）首先对水泥杆暴露锈蚀的钢筋、铁箍进行打磨除锈，除锈完毕后涂刷环氧铁红防锈漆，环氧铁红防锈漆中加入铝粉，大大提高了其防腐性能，并加入聚酰胺作为固化剂，双酚A环氧树脂作为粘结剂。该漆膜对底材附着力好，施工性能良好，漆膜柔韧性好，耐水、耐油、耐化学品性能好。其次将水泥杆缺陷部位及铁箍用环氧胶泥填补找平，外用环氧玻璃钢两布三油封闭。

（2）水泥杆表面处理：1）将水泥杆裂纹处及缺陷部位用环氧胶泥修补找平，采用MST-1型修补料修复破损水泥杆，该料强度高，抗渗性能好，渗透可达10 mm，能封闭毛细孔，增加实密性，且塑变大于混凝土，修后不变形，性能优越，提高了水泥杆强度。2）采用MST-2水泥过渡剂作为过渡层，该过渡胶料有强劲的粘结力，可达5.8 MPa（58 kgf/cm2），主要起承接水泥杆与修补剂的粘结作用，能使修补剂与水泥杆牢牢结合在一起，成为一体。3）采用MST-3型水泥杆修补剂，主要对水泥杆的裂纹、裂缝、掉块、掉砂处进行修复，它韧性好、硬度大、结合力强，成功解决了新、老水泥之间的粘接强度问题。用MST-3型水泥杆修补剂处理旧水泥构件的疏松表面，封堵裂纹，可使其不落砂，加强密实性，有明显的防渗、防腐、增加强度与耐久性的作用。经试验，该材料强度可达170#～200#，不裂纹、不掉块，耐老化可达25年之久。4）采用MST-4水泥杆封闭料涂刷水泥杆整体，形成保护层，增加水泥杆的整体强度，隔绝有害气体、酸雨等对水泥杆的侵蚀，起到层层设防的保护作用，可以减免专门的养护，兼有美化功能。

（3）横担及支撑架等防腐：首先进行除锈，其次用环氧防锈漆涂刷一层底漆两层面漆来实现防腐、保温改造。

（4）针对一些特定的严重损坏的水泥杆，先进行凿毛处理，用角磨机打磨掉水泥杆炭化的表层，直至露出新的水泥层；剔打水泥杆受损部位皲裂、脱落的水泥层直至坚实的部位。在补漏找平并刷过加固料后，用包角铁加固，对于每个需要一定长度的角铁焊接围裹起来焊接加固，角铁需提前做除锈防腐处理，再用上述方法进行修复加固。

4 改造效果

水泥杆构件的修复有三个关键，一是新旧水泥的粘结，二是修补料的组成，三是修复部分的养护。用MST-3材料作为过渡层和MST-2作为修补料，以MST-4净浆为保护层，分别解决了上述三个技术关键问题。修固改造完毕后（图2），效果超过预期，我公司决定对矿区110 kV变电站和刘家垴35 kV变电站全部水泥门型杆构件进行修固改造，同样达到了良好的效果。一年多的试运行验证了该方案是成功的，经测试试验，其粘结强度达到1.06 MPa（10.6 kgf/cm2），强度达到200#以上，不裂缝、不掉砂，无需专门养护；操作简单易行，实用性强，有显著的经济效益和社会效益。

图2 修复加固后水泥杆整体情况

5 技术应用成效及经济效益

（1）避免了因线路水泥杆破损造成倒杆、阳煤电网停电事故发生。

（2）避免了因改迁杆塔造成的非计划性停电和经济损失等资源浪费。

（3）使线路破损水泥杆得到了修复和加固，增加了水泥杆的使用寿命。

（4）减少了水泥杆的维护与保养，节约了运行成本。

（5）确保了阳煤矿区电网的安全可靠运行。

6 结语

改造后，水泥杆钢架结构腐蚀部位彻底除锈并涂刷防锈漆，采用抱箍环氧玻璃钢布包封，与外界隔离，防腐效果明显；水泥构架新、旧水泥完美结合，并整体涂刷防腐漆，无漏涂、起泡、变色、失光等缺陷，不仅外观得到了美化，还能实现免维护功能。该输配电线路水泥杆修固技术方案实施是成功的，其构思新颖，思路正确，达到了国内领先水平。该技术对钢筋支撑力仍在设计范围之内的破损构件均可使用，值得同行业及相关领域推广和应用。