8月9日,國家電網公司復合村料桿塔科技項目試點工程——福建福清高山至平潭前進110kV線路工程通過24小時試運行,情況良好,運行平穩,這標志著國內首條采用格構式復合材料桿塔的110千伏輸電線路投運成功。那么,目前我國復合材料桿塔研究現狀及存在哪些技術問題呢?
一、 我國復合材料桿塔發展現狀
國家電網公司“兩型三新”示范工程——連云港公司220千伏茅薔線改造工程自順利竣工投運以來,各項數據指標均達到了預期效果。該工程采用了新型復合材料絕緣橫擔,是國內首條采用絕緣復合材料的高壓桿塔線路,開創了電力材料應用新的里程碑。
與傳統桿塔的鋼制橫擔相比,新型復合材料高壓桿塔的橫擔采用玻璃纖維增強樹脂和硅橡膠等絕緣材料制成,具有優秀的絕緣、防污、憎水等特性,其良好的絕緣性能可以大大縮小高壓導線間的距離,減少絕緣子串的長度,使得桿塔的高度降低,減輕桿塔重量,降低基礎作用力,從而節約了輸電線路工程投資成本和土地資源,消除了多種閃絡造成的對電網安全運行的影響。同時,由于沒有高壓產生的電感應和對地短路等問題,輸送電壓沒有損失,大大提高了輸電效能。另外,采用新材料后的桿塔導線掛點與塔身凈距只需2.05米,線路走廊寬度可以壓縮至約6米,比常規鋼管塔節約通道寬度3米,層間距由6.2米壓縮為5.5米,整塔耗鋼量減少10%。
二、 關鍵技術問題
復合材料桿塔作為一種新型桿塔,有許多關鍵技術問題有待解決和優化。
1、 環境需求對復合材料配方與加工工藝提出要求
輸配電線路桿塔由于其工作環境的特殊性,不僅在縱向承受著較大的壓力,而且在橫向承受著導線對其造成的剪切力,因此,桿塔需要有很強的抗彎曲特性,即要有比較小的撓度;為了盡可能減小線路走廊的寬度,希望桿塔的電導率越小越好。這就要求在選取材料配方時選擇合適的復合先進的能達到技術要求的加工工藝。
2、 防雷及避雷線接地技術
復合材料桿塔的巨大優勢就是大大增加了導線相地之間的絕緣距離,對于雷電活動頻繁的地區或者電壓等級較高需要全線架設避雷線的線路來說,如果將位于桿塔頂端的避雷線接地,相當于將絕緣桿塔斷路,桿塔的絕緣優勢就大打折扣,因此需要研究合理的接地方案。
2.1 避雷線經整根接地引下線接地:將桿塔頂端的避雷線經一根貫穿于桿塔內部的引下線接地,此時,桿塔絕緣子懸掛處的對地距離相當于桿塔到引下線的空氣間隙,為了提高該絕緣距離,進一步提出方案。
2.2 避雷線經中間有間隙的接地引下線接地:在接地引下線的中部設立一小段空隙,使得在導線正常工作條件下空隙不會被擊穿,而當雷電流流過時,空隙發生擊穿將接地引下線短路,從而將雷電流順利泄入地下。
2.3 地線分段接地:不用每一基桿塔都裝設接地引下線,而是每隔若干基桿塔裝設一根無間隙的接地引下線。
復合材料桿塔具有輕質高強、耐腐蝕、耐老化、絕緣性能好等多種優點,目前正受到我國各研究機構的重視,其避雷線的接地方式及其材料配方和加工工藝等關鍵技術問題還有待進一步的探討,在不遠的將來,復合材料桿塔必將代替傳統材料桿塔,成為電力系統的重要組成部分。