8月9日,国家电网公司复合村料杆塔科技项目试点工程——福建福清高山至平潭前进110kV线路工程通过24小时试运行,情况良好,运行平稳,这标志着国内首条采用格构式复合材料杆塔的110千伏输电线路投运成功。那么,目前我国复合材料杆塔研究现状及存在哪些技术问题呢?
一、 我国复合材料杆塔发展现状
国家电网公司“两型三新”示范工程——连云港公司220千伏茅蔷线改造工程自顺利竣工投运以来,各项数据指标均达到了预期效果。该工程采用了新型复合材料绝缘横担,是国内首条采用绝缘复合材料的高压杆塔线路,开创了电力材料应用新的里程碑。
与传统杆塔的钢制横担相比,新型复合材料高压杆塔的横担采用玻璃纤维增强树脂和硅橡胶等绝缘材料制成,具有优秀的绝缘、防污、憎水等特性,其良好的绝缘性能可以大大缩小高压导线间的距离,减少绝缘子串的长度,使得杆塔的高度降低,减轻杆塔重量,降低基础作用力,从而节约了输电线路工程投资成本和土地资源,消除了多种闪络造成的对电网安全运行的影响。同时,由于没有高压产生的电感应和对地短路等问题,输送电压没有损失,大大提高了输电效能。另外,采用新材料后的杆塔导线挂点与塔身净距只需2.05米,线路走廊宽度可以压缩至约6米,比常规钢管塔节约通道宽度3米,层间距由6.2米压缩为5.5米,整塔耗钢量减少10%。
二、 关键技术问题
复合材料杆塔作为一种新型杆塔,有许多关键技术问题有待解决和优化。
1、 环境需求对复合材料配方与加工工艺提出要求
输配电线路杆塔由于其工作环境的特殊性,不仅在纵向承受着较大的压力,而且在横向承受着导线对其造成的剪切力,因此,杆塔需要有很强的抗弯曲特性,即要有比较小的挠度;为了尽可能减小线路走廊的宽度,希望杆塔的电导率越小越好。这就要求在选取材料配方时选择合适的复合先进的能达到技术要求的加工工艺。
2、 防雷及避雷线接地技术
复合材料杆塔的巨大优势就是大大增加了导线相地之间的绝缘距离,对于雷电活动频繁的地区或者电压等级较高需要全线架设避雷线的线路来说,如果将位于杆塔顶端的避雷线接地,相当于将绝缘杆塔断路,杆塔的绝缘优势就大打折扣,因此需要研究合理的接地方案。
2.1 避雷线经整根接地引下线接地:将杆塔顶端的避雷线经一根贯穿于杆塔内部的引下线接地,此时,杆塔绝缘子悬挂处的对地距离相当于杆塔到引下线的空气间隙,为了提高该绝缘距离,进一步提出方案。
2.2 避雷线经中间有间隙的接地引下线接地:在接地引下线的中部设立一小段空隙,使得在导线正常工作条件下空隙不会被击穿,而当雷电流流过时,空隙发生击穿将接地引下线短路,从而将雷电流顺利泄入地下。
2.3 地线分段接地:不用每一基杆塔都装设接地引下线,而是每隔若干基杆塔装设一根无间隙的接地引下线。
复合材料杆塔具有轻质高强、耐腐蚀、耐老化、绝缘性能好等多种优点,目前正受到我国各研究机构的重视,其避雷线的接地方式及其材料配方和加工工艺等关键技术问题还有待进一步的探讨,在不远的将来,复合材料杆塔必将代替传统材料杆塔,成为电力系统的重要组成部分。