配电线路复合电杆绝缘包覆技术应用研究

国网江阴市供电公司 缪晓光 薛琢成 华永强 无锡市同腾复合材料有限公司 唐 敏 吴欣洋

1 引言

配电网络是电力系统的重要组成部分，配电杆塔作为支撑和传输电能的关键设施，随着近年来电力建设规模不断发展，存量配电老旧架空线路得不到改善和提高，许多老旧配电杆塔改造的条件受限。为解决“特殊”区域无法更换10kV 老旧电杆的矛盾，因此，研究配电杆塔基础加固防护新方法，提高老旧电杆重复利用设计水平、减少经济损失、确保配网安全可靠运行有着重要的现实工程意义。

2 电杆加固利用研究背景

对于电杆加固利用研究目前主要集中在材料的改进和结构的优化设计方面。文献[1]通过研究对比分析钢筋混凝土电杆的承载力曲线得出钢圈处钢筋锈蚀对混凝土电杆有较大影响，通过加强钢圈接头钢筋可以做到较好效果。文献[2]优化了电杆加固结构及其施工方法，将加固技术与施工方法相结合，能够实现弧形内侧面结构的压板的自定位，提高与电杆的贴合度，进一步提高加固结构的稳固性。随着科技的发展，越来越多的新技术和新材料被应用到配电杆塔的加固中，如碳纤维增强混凝土、玻璃纤维增强塑料等复合材料[3]。然而，目前的研究仍存在一些不足之处，如缺乏系统的加固方法和技术，实地应用案例不够丰富等。

配电线路绝缘包覆技术作为目前应用场景广、效果佳、技术新的电力保护技术，主要应用于配电线路全绝缘化改造工程中，可以有效地提高配电线路的绝缘性能，防止线路短路和故障，保障电力系统的稳定性和安全性，目前已有完整的应用场景及成熟的技术方案。本文通过绝缘包覆技术与电杆加固相结合，在保证加固效果的同时，还具有良好的绝缘性和经济性。

3 绝缘包覆技术在老旧电杆加固中的应用研究

3.1 复合电杆性能

复合电杆采用玻纤增强高分子材料，属于高强度工程材料，其力学承载水平优势十分明显。且具有优异的耐腐蚀性能，在沿海盐雾、盐碱滩涂、化工污染、酸性气候、长期渍水等恶劣环境中可长期稳定运行，详见表1。

3.2 包覆式复合电杆试验

针对包覆式复合电杆设计，进行悬臂梁力学性能测试。加载方向为水平加载，加载力通过传感器测得，包覆式复合电杆试验如图1所示。

图1 包覆式复合电杆试验

试验结果见表2。

表2 试验结果

3.3 设计理念

以全面评估老旧配电杆塔的实际状况为基础，遵循安全可靠、技术先进、经济高效、环境友好的设计原则，将电杆加固分为由电杆基础加固和电杆表面修复处理，改为一体式设计处理。

通过前期现场查勘，将杆塔的相关参数（双重编号、高度、直径、杆段类型等）、杆塔周围运行环境、实施的可行性条件、有无其他安全隐患等信息记录汇总，经整合后开始对所需电杆进行复合电杆绝缘包覆、锚杆基础加固及复合绝缘横担安装。

3.3.1 复合电杆绝缘包覆

包覆式绝缘电杆是由高性能玻纤增强高分子材料采用小角度缠绕工艺制备而成，其弯曲强度可达到 500MPa 以上。在相同承载力设计条件下，包覆式绝缘电杆重量约为水泥电杆重量的 1/6。结合其轻质高强的特点，包覆式绝缘电杆采用分半式复合电杆通过外包抱箍结构拼装而成，其底部法兰与预埋基础可靠连接，复合材料电杆包覆水泥电杆如图2所示。

图2 复合材料电杆包覆水泥电杆

3.3.2 锚杆基础加固

基础进行锚杆加固处理。锚杆基础是一项全新的基础加固技术，锚杆上部采用法兰盘固定于电杆根部，法兰需采用 C15 保护帽浇筑，锚杆孔洞一般为锚杆直径的 4～5 倍，锚孔间隙须采用 M30 水泥砂浆，宜掺早强剂加速混凝土凝固，锚杆基础加固如图3所示。

图3 锚杆基础加固

3.3.3 复合绝缘横担

满足Q/GDW 12069-2020 10kV 配电线路复合绝缘横担技术规范，并根据现场实际运行要求，选用不同杆头结构绝缘横担来有效连接，满足绝缘化加固改造的需要作为电气连接处加固部分。

3.4 实施方案

一是评估与检测：对老旧配电杆塔进行全面的检测和评估，包括结构、材料、电气等方面，以确定其实际状况和潜在风险。二是分类与规划：根据评估结果，将老旧配电杆塔分为不同类别，如可再利用、需修复或加固、需淘汰等。针对不同类别的杆塔制定相应的改造和升级方案。三是改造与升级：根据具体的改造和升级方案，采取相应的技术和手段对老旧配电杆塔进行改造和升级。例如，采用高强度钢构、太阳能板等技术手段提高杆塔的稳定性和安全性。四是质量与安全：在整个改造和升级过程中，注重质量与安全的控制。采用先进的质量检测设备和严格的质量管理体系，确保改造后的杆塔达到安全、可靠的标准。

3.5 安装工艺

3.5.1 停电作业

在全线停电情况下，做好各项辅助安措后，采用人工吊装复合材料将原老旧电杆包覆处理，杆身运用抱箍三层紧固，基础加锚杆加固，同时依据停电更换横担作业要求更换复合绝缘横担。

3.5.2 带电作业配合

不停电情况下，采取带电作业，由带电作业车辆配合吊装复合材料将原老旧电杆包覆处理，杆身运用抱箍三层紧固，基础加锚杆加固，同时依据带电更换横担作业要求更换复合绝缘横担。

3.6 效果评估

对改造和升级后的老旧配电杆塔进行长期监测和效果评估，以检验其实际效果和经济效益。通过数据分析和技术总结，不断优化和改进老旧配电杆塔的利用技术和方案。

4 复合电杆绝缘包覆技术应用成效

4.1 落地应用情况

复合电杆绝缘包覆技术已在江苏无锡（江阴）地区成功应用，2023年2月在江阴供电公司通力合作下，针对江阴市南闸镇10kV 陈孟线杆塔进行了老旧电杆的基础加固、复合电杆绝缘包覆及绝缘横担更换安装，如图4所示。

图4 老旧电杆改造

4.2 成效分析

通过实地考察和数据收集，本研究发现，采用新型加固方法的老旧配电杆塔，其稳定性和耐久性明显提高，安全隐患大大降低，延长了使用寿命。此外，该加固方法具有施工简单、成本低廉、适用范围广等优点。在对比传统电杆加固方法下，使用复合电杆绝缘包覆技术加固在资源节约及降低停电时常方面将更具优势。

5 结语

本文提出了配电线路复合电杆绝缘包覆技术在电杆加固方法，该方法可有效提高老旧配电杆塔的稳定性和耐久性，降低安全隐患，延长其使用寿命。同时，该方法施工已实现小型化、成本低廉、适用范围广，符合国家电网公司机械化施工的要求。此外绝缘包覆技术具有广泛的应用前景和市场价值，可以为电力行业的发展提供重要的技术支持和保障。