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　７６　　　　　复合材料杆塔技术和应用现状　　２０１４年６月　复合材料杆塔技术和应用现状　　柳伟钧，张锦南，王强华　　　　　　（上海玻璃钢研究院有限公司，上海２０１４０４）　　　摘要：本文论述了玻璃钢／复合材料在输电线路杆塔中的应用及技术优势，介绍了当前国内外公司和研发机构对复合材　　　　　　　　　　　　　　　　料杆塔的研发情况，国内复合材料杆塔目前还处于开发和中试生产阶段，在应用上还处于挂线试用阶段。国内杆塔产品主要　　使用聚氨酯、环氧树脂，增强材料使用Ｅ玻璃纤维，通过缠绕工艺进行生产。复合材料杆塔的性能测试包括基本材料性能、电　　　　气性能、老化性能的测试以及真型试验。　　　关键词：输电线线路；复合材料杆塔；技术优势；应用现状；性能要求　　　　———　中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１００３０９９９（２０１４）０６００７６０７　　１输电线路杆塔介绍　　　　—　输电线路杆塔（Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｓ　　　ｓｉｏｎｌｉｎｅ；ｐｏｌｅ＆ｔｏｗｅｒ）是支承架空输电线路导线和架　空地线并使它们之间以及与大地之间保持一定距离　　　　　　　的杆形或塔形构筑物。世界各国输电线路杆塔一　　　　　　　　　般采用钢结构、木结构和钢筋混凝土结构。通常　　　　　　　　对木和钢筋混凝土的杆形结构称为杆，对塔形的　　　　钢结构和钢筋混凝土烟囱形结构称为塔。不带拉　　　　线的杆塔称为自立式杆塔，带拉线的杆塔称为拉线　杆塔。　　　　在城市及城郊的２２０ｋＶ及以下电压的线路中，　　　考虑到外形美观与环境协调以及施工和维护简便，　　　　　广泛采用断面为等多边形（有８边、１２边及１６边　　等）的单柱钢管电杆，这类杆型由每节长８～１２ｍ的　数节杆段组成，杆段之间一般采用插人式连接，也有一　　　　　些采用法兰盘连接，整个结构采用镀锌防腐，图１　　　　　　所示是一种较为典型的１ｌＯｋＶ双回路钢管电杆。单　　　柱型塔用单个柱体来支持导线及架空地线的杆塔，　　　常用于单根架空地线及导线呈三角形排列的情况，　　　　如图２所示。它适用于１１０ｋＶ及以下电压级的电力　　　线路，常采用打拉线方式维持其稳定，具有较好的经　　济指标。　　　　　Ｉ￣１ｌｌＯｋＶ　＋Ｔ　　图２单柱型塔　双回路钢管单杆　。…　　　　　　对于２２０ｋＶ及以上电压等级输电线路，常用塔　　　　　型有酒杯型塔、猫头型塔、干字型塔等，有较好的经　　　　　　　济指标，如图３、图４和图５所示。干字型塔在中国　　　　　　　通常是２２０ｋＶ及以上电压等级输电线路的常规型　　　塔。其他形状的塔杆还包括克里米亚型、上字型、门　　　　　型、悬链型等，它们具有不同的特点和功能，适用于　　不同的实际输电应用。　　　图３酒杯型塔　　—　收稿日期：２０１３１１－２８　　　　　　　作者简介：柳伟钧（１９５５一），男，ＭＢＡ，高级工程师，主要从事玻璃钢复合材料技术研发、管理和产业化工作。　　　　　　　　　　　通讯作者：王强华（１９６９一），男，硕士，高级工程师，主要从事玻璃钢复合材料技术开发、研究和情报工作，ｗａｎｇｑｈ＠ｓｈｆｒｐ．ＣＯＢ。　删Ｐ／（胍ｌｌｌ２　　　２０１４年第６期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　７７　　图４猫头型塔　ｌ蜘，’　》导｛　题　《　＼　　挂点　　　图５干字型塔　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、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　　　　３５～１ｌＯｋＶ线路上大量使用，在新建及３３０ｋＶ以下　　线路运输和施工条件较好的平原和丘陵地区也有一　　　定应用。近年来，钢管杆和钢管混凝土杆在城市电　　　　　　　网建设和改造中应用较多，而在２２０ｋＶ及以上的线　路中，多采用格架式铁塔。　　２传统杆塔存在的问题　传统的输电线路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）腐蚀：木杆受腐蚀因素影响，平均寿命为３０　　　　年。木杆维修费用约为每杆每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　护主要用杂酚油类的防腐剂，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。　　　　　　（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他　　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。　　　　　（３）事故与其他问题：长期运行经验表明不同　　　电压等级交、直流输电线路皆存在雷击事故和污闪　事故，雷击事故和污闪事故在每年的输电线路跳闸　事故中几乎各占５０％。大量使用复合绝缘子仍不　　能彻底解决雷击和污闪事故。　　　高寒地区混凝土杆常发生冻融循环破坏，而铁　　　　　　　　　　　　　塔常发生低温冷脆破坏。钢材还易被人为偷盗　破坏。　　　除一般类型电杆外，还有以下一些改进型电杆，　　　这些电杆在使用中也存在一些问题：　　　　　　（１）无覆层耐侵蚀的钢材。保持了钢的优点，　　且无须防腐蚀层。　　（２）电弧炉回收钢。一些钢材的最初费用可以　　通过这种回收来得到补偿。钢材的运输费用仍然极　　其昂贵，特别是运到边远地区，电杆或镀锌或用密封　剂涂覆，会增加维修费用。　（３）钢筋混凝土也是替代木材的一种材料。但　　　水泥杆重量太大，造成运输与安装费用比其他材料　都要高。　　（４）玻纤混凝土杆具有和复合材料一样的非电　　　　导性和无腐蚀性。但由于应用得少，目前在使用可　靠性方面还存在疑问。　　　　３复合材料杆塔的技术优势　　　复合材料杆塔是以玻璃纤维等为增强材料，以　　　环氧、聚氨酯等树脂为基体材料，通过缠绕或拉挤成　　　　　型工艺，制成复合材料杆塔。其优势主要在集中在　　　以下几方面：　　（１）安装、维护成本低　　　　复合材料电杆的质量约为木质杆的１／３、混凝　　土杆的１／１０、钢质杆的１／２，可大幅度降低运输和施　　　　工安装成本，尤其是在人难以到达的山林和偏远地　　　　　区。复合材料电杆的轻质特点使其可用直升机运　　载，轻质还意味着安装速度加快和节省人力。复合　　瓣《　｜　７８　　　　复合材料杆塔技术和应用现状　　２０１４年６月　材料电杆具有免维护或低维护结构，这对保障线路　　　安全和降低输电线路的维护成本很有意义。　（２）环境适应性好　复合材料杆塔对酸、碱、盐及有机溶剂等腐蚀介　质的耐腐蚀性能和耐候性能优良，因此特别适合沿　　　　海地区、内陆盐渍土以及工业区和酸雨多发地区等　　对混凝土和钢质杆塔有特殊防腐要求的环境。　（３）电绝缘性能好　利用复合材料杆塔代替传统铁塔新技术不但在　重量上可以减轻一半，易于安装和施工，而且还可以　　解决闪络事故率居高不下的问题。复合材料杆电气　　　绝缘性能优良，可避免铁塔易出现的雷击事故发生，　　还可以设计减少导线与塔身间隙，使输电线路结构　　　更为紧凑，可减少线路走廊宽度，这在土地资源稀缺　的情况下尤其重要。　（４）防盗防损　　在特殊地区，复合材料杆塔还可以有效地防止　　塔材盗窃等人为破坏。　总之，复合材料杆塔比传统的杆塔具有更好的　　　　综合性能，通过合理的设计，复合材料杆塔可以满足　　　输电线路对杆塔结构的各项性能要求。　　　随着我国经济的高速发展，电力需求愈来愈大，　　电力供应日趋紧张。为解决我国的电力能源配置问　题，我国正在实施一系列特高压输电、电网改造等重　　　大工程，这些工程迫切需要研究开发低成本、高性能　　的输电杆塔结构。因此，复合材料杆塔在输电工程　　中将有着广阔的应用前景。　　　４国内外复合材料杆塔的应用情况　　　　　　　　４．１国外复合材料杆塔应用研究概况［＇］　　图６ＣＴＣ公司研究设计的复合电杆示意图　输电线路复合材料杆塔由于其优良的综合性能　　　　已经在欧美获得应用，其中研究开发和应用最为成　熟的是美国。美国各大输、配电公司对复合材料杆　　　　謦ｃ弧　　塔表现出浓厚的兴趣，各制造企业也积极研制开发　　　出各种复合材料杆塔。美国的ＥｂｅｒｔＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ公　　　　司、ＰｏｗｅｒｔｒｕｓｉｏｎＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ公司、Ｓｈａｋｅｓｐｅａｒ公司、　　　　　ＮｏｒｔｈＰａｃｉｆｉｃ公司和ＣＴＣ公司等制品厂家都开发了　自己的复合材料杆产品，并申请专利，获得了比较广　泛的应用。　　加拿大的ＲＳ公司是一家先进复合材料的开发　商，它研究开发的独特设计的复合材料杆塔，具有重　　“　量轻和安装方便的特点，被南加州爱迪生公司的未”　　来电路项目选中，该项目是美国最先进的近傍电力　　　线路。采用的聚氨酯树脂体系具有创新性，比常规　　　不饱和聚酯树脂加工的复合材料有更大的强度、耐　　冲击力和比强度等优势。　　　　　　　　　１９９６年，美国公司和圣地亚哥煤气电力公司　　（ＳＤＧＥ）以及南加利福尼亚爱迪生公司（ＳＣＥ）合作，　　　针对南加利福尼亚海滨奥德比奇的一条２２ｋＶ万线　　　路，开发了三基复合材料格构式输电塔，但是否真正　通电运行有待考证。　　　　　　图７美国２２０ｋＶ复合材料格构式输电塔　　　荷兰Ｍｏｖａｒｅｓ工程咨询公司２００５年完成了荷兰　　　　　　　电网一条１．５公里３８０／１５０ｋＶ试验线路的方案设　　　计，该方案旨在利用复合材料杆塔的电气绝缘性能　　　以改善输电线路电磁场对环境的影响。该项目曾一　　　度受到欧盟重视。ＥｘｅｌＣｏｍｐｓｉｔｅｓ国际集团（分部主　　　　要在澳大利亚、奥地利、比利时、芬兰、德国、英国）针　　　　对电网应用实际情况研制了复合材料杆塔，集团成　　　　　　　　　立了专门的部门进行市场运作。意大利Ｔｏｐｇｌａｓｓ　　　　　　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ公司也生产了复合材料杆结构，并且已　　经实现了商品产业化应用于路灯。　　　从Ｓｈａｋｅｓｐｅａｒ公司的综述报道来看，１９５４年就　　　　　　有复合材料电杆的制造，同时也进行了安装使用，至　今仍在服务中。在高度盐雾腐蚀并经常经受飓风的　　　　　夏威夷岛上，已有使用了４０多年的电杆，仍在继续　　工作。　　　２０１４年第６期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　７９　　　　美国ＥｂｅｒｔＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ公司１９９６年研制复合材　料输电杆塔，并在加利福尼亚奥蒙德比奇发电站安　　装了三基试验杆塔，试验环境位于高盐污染地区的　　　南加利福尼亚海滨。运行资料表明，这些杆塔直至　　　２０００年都能保持稳定的性能。观察报告表明，投运　　　　　　最初７个月以后运行正常，没有发现明显放电痕迹，　　也没发现机械损伤和电气损伤。Ｓｈａｋｅｓｐｅａｒ玻纤公　—　司１９９３１９９５年相继研制成功复合材料配电杆及　　　　　输电杆，符合公用电工业的所有机械和电气标准，首　　　　　批架设的５０００根用于美国山区的主配电协同，该地　　　　　区冬季雪量可能超过３ｍ厚，积雪期达６周，风速可　　达３３ｍ／ｓ。　　ＥｂｅｒｔＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ公司的复合电杆与图６中展示　　　　的ＦＲＰ杆最长可达２７．８４ｍ，底部直径为６１９ｃｍ，重　　　　　　　　量为６１１．５ｋｇ，适用于１１０ｋＶ及以下电压等级的输　　　电线路。另外，由于复合材料的轻质特性，对于复杂　的地形条件，还可采用直升机运输的方式将其送抵　　指定塔位。　　　　从成本方面来看，国外针对电杆全寿命过程成　　　　本（ＬＣＣ）进行分析，显示了复合材料杆塔虽然初期　　　投入成本较高，但使用寿命超过其他类型的杆塔，并　　且不需要维护成本，所以复合材料杆塔的全寿命成　　本占有优势。　　　表１不同材料电杆的全寿命过程成本（ＬＣＣ）比较　　　　随着应用范围的加大，目前，美国已制定了相关　　的产品标准。欧美等国的成功经验证实了复合材料　　　　在输电杆塔领域应用的可行性，同时也为其在我国　　的应用奠定了基础。　　　　　　４．２国内复合材料杆塔研发和应用概况　　　　　　　　我国的复合材料杆塔研究属于刚刚起步。在　　２０世纪５０年代曾对玻璃钢复合材料杆进行过研　　　　究，但由于当时的材料性能和制造工艺的限制，还不　　　　能满足输电杆塔所要求的一些性能指标，因此，未能　　　　　得到推广使用。近些年，由于传统混凝土电杆耐久　　性差的缺陷逐步显露出来，电力行业对复合材料杆　　塔也表现出了一定的兴趣。输电杆塔制造厂家开始　　　　　　　　了在我国输电工程中应用复合材料杆塔的探索性　研究。　　　　　　温岭市电力绝缘器材有限公司自１９９５年开始　　　　　　　　　研究复合材料，研制成功了２２０ｋＶ及以下抢修塔　（门形、带拉线）、１１０ｋＶ复合材料横担和杆头，其中　　　抢修塔已经进行了多项电气和物理性能试验，并在　　工程中得到应用。　　　　　２００６年鞍山铁塔开发研制中心与鞍山铁塔厂　　　　　合作，在辽宁省电力公司立项研制高强度复合材料　　　杆塔。采用了两段插接八边形２０ｍ长杆，端部加载　　　３ｔ情况下，杆顶挠度为２ｍ。　　　２００７年，国网武汉高压研究院研制成功了１０ｋＶ　线路防雷击及污闪的绝缘塔头和横担。　　　　南方电网的广东电网公司于２００７年针对复合　　　　材料杆塔的应用研究进行了立项，项目选用了加拿　　大ＲＳ公司的复合材料杆塔，其力学真型试验在中国　　　电力科学研究院进行。同时，项目开展了包括电气性　　能、机械Ｉ生能、老化性能等关键『生问题在内的研究。　　　　　　　常熟市铁塔有限公司（现为风范股份）曾与加　　　　　　拿大ＲＳ公司洽谈合作复合材料杆塔项目，但因为　　ＲＳ公司要求过高而未能达成一致意见。　江苏南通神马电力科技有限公司研制的复合绝　　　　　缘横担，已于２００９年ｌ２月在连云港２２０ｋＶ茅蔷线　　投入试运行，其各项性能指标有待进一步的观察。　北京玻璃钢研究设计院也对玻璃钢杆塔进行了　　研发，并开发出杆塔样品在几条线上进行试用。　　　　“　２００９年６月，国家电网公司基建部组织了复　”　合材料杆塔项目启动会，中国电力科学研究院、国　网电力科学研究院与各省电力公司与设计院、材料　　　　厂家密切配合，选取了典型环境的试点工程，全面开　　展了复合材料杆塔的基本材料性能、老化性能（酸、　　　　　　　　碱、盐、紫外老化特性等）、电性能、淋雨、防覆冰材　　料、真型结构试验与构件连接技术试验、防雷接地试　验等，并在部分试点工程线路上进行复合材料杆塔／　　　　复合材料绝缘横担构件运行试验，如图８所示Ｊ。　　图８复合材料绝缘横担应用　　　０｜　８０　　　复合材料杆塔技术和应用现状　　２０１４年６月　通过国网试点工程的应用试验，可以清楚地认　　　　识到，输电线路跨越距离长，长期处于各种复杂的自　　　　　然环境和气象条件下，输电杆塔必须满足强度、刚　　　　度、抗疲劳、耐久性等性能要求。同时，输电杆塔作　为输电导线的支撑结构，必须满足必要的电气性能　　　　　要求。因此，将其应用于输电杆塔中还存在以下瓶　　　①　　　颈及制约，需要给予极大的关注：材料刚度／杆体　②　　挠度问题；节点连接问题／防雷接地与疲劳、可靠③④　性；热稳定性问题／自然老化问题；回收／环境问　⑤　　　题；成本问题。国家电网公司拟进一步开展复合　　　　　　　　　　　　　　　材料在输电杆塔上的应用研究，解决应用瓶颈　　　问题。　　　２０１１年９月，国网电力科学研究院武汉南瑞有　　　　限责任公司和襄樊国网合成绝缘子股份有限公司聚　氨酯复合杆塔合作项目生产中试在湖北襄阳正式启　　　　动，此项目为国内首个复合材料杆塔项目。　　　　　该项目前期研发、宣传、推广进展顺利，成功启　　　—　动生产中试后，于２０１２年年初形成１０１１０ｋＶ复合　“”　　　材料杆塔批量生产能力，在十二五末，将建成成　　熟的复合材料杆塔产业系统，建成全国复合材料杆　　　塔产业中心和研发中心。　　　　　　　　　２０１１年１０月，南瑞公司自主研制的１１０ｋＶ同　塔双回聚氨酯复合材料塔头力学真型试验在中国电　科院良乡杆塔试验站顺利完成。真型试验结果表　　明，当超载试验所施加载荷为３０ｍ／ｓ、０度大风载荷　　　　　的３４５％时，杆塔状况依然良好，聚氨酯复合材料杆　塔完全满足设计要求。真型测试的成功从力学性能　上充分验证了聚氨酯复合材料杆塔应用在输电线路　　　　中的可行性、合理性和安全性，为优化和改进各电压　等级聚氨酯复合材料杆塔设计研究和工业生产提供　了数据参考。　　　　“　２０１２年５月，武汉南瑞自主研制的２２０ｋＶ及”　　以下电力输送用新型复合材料杆塔通过中国电力　企业联合会组织的产品技术鉴定。鉴定委员会一致　　　　　认为该复合材料杆塔综合技术性能达国际先进水　　　　平，其中基体材料和大尺寸产品的制造技术达国际　　　领先水平，建议产品挂网运行。　复合材料杆塔的成功应用将有望解决传统输电　线路杆塔闪络事故率高、运维困难、耐腐蚀性能较弱　　　等诸多问题，同时节约土地资源，减少电网系统钢材　　　用量，降低输电线路综合运行与维护成本，为我国输　配电线路建设改造提供有力技术支撑，具有重要的　　应用价值。武汉南瑞在国内首次采用小角度缠绕以　　　　　　　　警ｔ／矗２＿４．ｏｌ６｜一　及拉缠工艺技术，以改性聚氨酯树脂作为基体材料　研制了电力输送用新型复合材料杆塔和横担样品。　　　　２０１１年，国家能源局还组织了国家电网、中国　电科院、清华大学、中国电力工程顾问集团公司等多“　领域专家对风范股份公司（６０１７００）的复合材料杆”　　　　塔老化试验方法及装置项目举行了专家评审会，认　　　　为上述试验方案和装置具有创新性，项目可行。据　　　　悉，这是行业内首家经能源局专家组认可的公司的　复合材料杆塔老化试验方法，为复合材料未来广泛　　应用于输电杆塔奠定了基础。　　输电杆塔的性能直接影响线路的安全性、经济　　　　　性和可靠性。角钢塔、钢管塔、混凝土杆是我国输电　　　线路中常用的杆塔形式。这些材料在长期运行中逐　步暴露出抗腐蚀性差、运行成本高、线路损耗大、易　发运行事故等缺陷。　　国家电网基建部相关负责人认为，复合材料质　　　　量轻、耐腐蚀、温度适应性强、电绝缘性能好，应用于　输电杆塔可以减少投资，降低输配电成本。　　目前，风范股份研发的绝缘复合材料钢塔已在　　　　国家电网示范工程，江苏连云港供电公司２２０ｋＶ茅　　蔷线改造工程中投运。如果复合材料杆塔老化试验　　　方法及装置项目在一年后通过专家验收，则从实验　　室走出的复合材料杆塔可以广泛应用于输电网络，　公司复合材料杆塔有望实现量产。　　　江苏远东集团在２００６年成立远东复合技术有　　　　限公司，与美国ＣＴＣ公司合作开发高强度碳纤维导　　　　线系列产品，同时计划与加拿大、英国公司合作研制　　　高强度电力杆塔系列产品，从根本上解决了电力输　　电系统性的实际问题，实现了大容量、大跨越、远距　　　　　　离、环保、节能和安全的需要，在抗冰雪、大风等自然　　　　灾害方面有卓越的表现，促进了电力领域向高科技　　方向的发展。　　　５复合材料杆塔的关键技术　　５．１作为杆塔塔身材料的复合材料选择　　　材料选择需要在大量研究的前提下，选取优良　　的复合材料进行系统的物理性能、电气性能、机械性　　能试验测试对比，以综合性能最优的复合材料作为　　　杆塔塔身及横担材料，并提出杆塔塔身材料必备的　　　性能指标，为复合材料进一步改进提出要求。　　复合材料杆塔基本上使用Ｅ玻璃纤维作为增强　　材料，这一点国内外均一致，基体树脂目前主要采用　环氧树脂或热固性聚氨酯树脂。以环氧树脂作为基　　　２０１４年第６期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　８１　体的复合材料杆塔其力学性能比聚氨酯复合材料　　　　好，但其长时间使用后容易黄斑、霉变，耐老化性能　　比聚氨酯复合材料差。加拿大Ｒｓ公司复合材料杆　　塔使用的基体为热固性聚氨酯树脂，目前国内在开　展复合材料杆塔研究的单位使用环氧树脂和聚氨酯　树脂的均有，且以环氧树脂居多。根据市场情况，建　议我公司在树脂体系上采用聚氨酯树脂。　　　　５．２如何发挥塔身的绝缘作用、体现复合材　料杆塔的独特优势　　　　　如何发挥塔身的绝缘作用、体现复合材料杆塔　　的独特优势是关系到复合材料杆塔应用目标实现的　　　　　　核心问题，塔型和防雷接地引下方式的优化设计是　　如何发挥塔身的绝缘作用的关键点，也是难点。　　　５．３如何采用结构设计克服现有复合材料　　　　刚性不足　　　　　复合材料具有良好的机械强度，但其机械刚性　不足，使得制成的杆塔挠度超过了设计标准，如何采　　　用结构设计克服目前复合材料刚性不足的问题也是　　本项目研究的难点。　　　５．４制造工艺　目前，复合材料杆塔的制造工艺主要有两种方　　　式，即拉挤成型和缠绕成型Ｊ。　　５．４．１纤维缠绕工艺　将浸过聚酯树脂的玻纤粗纱按照指定线型连续　缠绕在轴上。控制芯轴转速和轴与丝嘴的相对运动　　　　—　速度，可以调节到所需的缠绕角度，与轴向形成７　　　　９Ｏ。范围的缠绕角。纤维层数要根据电杆的等级性　　　　能的要求而定。缠绕完毕后加热固化，固化完毕后　　　　脱模。可用水压装置将管从芯轴上脱掉，然后切割、　　打孔，安装脚踏。　　５．４．２拉挤成型　拉挤成型是用拉挤成型机使纤维增强塑料连续　　成型的一种成型加工法，连续增强纤维浸渍活性树　　　脂后通过热型模，材型即确定，再根据需要按照一定　　长度进行切割。此工艺近几年发展最快，主要发展　方向是为港口、输电、土木等基础设施工程和高层建　　筑工程提供厚壁结构板型件。该工艺比较适合于复　　　　合材料横担和多边形电杆的制造，机场篱及其他类　　似结构也采用此工艺。拉挤工艺可加工具有等横截　面、径向强度和刚度较高的结构件。美国Ｅｌｂｅ￣ａ公　　　　司正在设计、试制高压输电塔的大型拉挤成型结构　　　　　　件，塔高２５．５８ｍ，重２．５９ｔ，全部用复合材料件装配　组成。　　　　　从目前调研及相关资料上获悉，国内外绝大部　分复合材料杆塔生产厂家均采用缠绕成型的工艺来　生产产品。控制纤维方向与杆塔轴向平行或因工艺　　成型需要成很小的角度，来提高杆塔轴向的力学　　性能。　杆塔之间的连接方式可以根据设计要求采用套　　人或法兰连接的方式进行。　　　６复合材料杆塔材料性能要求和测试项目　　　某公司生产的复合材料横担，形状为半个直角　　　　　　　　　加半个圆，铺层为毡＋单向带（若干）＋毡，在比　较厚的部分，在单向层和毡之间，再增加横向单向层　　１层＋纵向单向层（若干）＋横向单向层（１层）。采　用拉挤成型工艺。树脂体系为环氧型。其性能测试　　内容及结果如下：　　表２某公司复合材料横担的测试性能　　　　　　　序号测试项目名称单位测试结果　检测依据　１　孔边挤压强度　ＭＰａ　２３０　　ＥＮ１３７０６￣－２００２　２　　纵向拉伸强度　ＭＰａ　２４０　　ＧＢ／Ｔ３３５４．１９９ｌ９　３　　纵向拉伸模量　ＭＰａ４．７３×　１０　４　　纵向弯曲强度　ＭＰａ　７００　　ＧＢ／Ｔ３３５６．１９９９　５　　纵向弯曲模量　ＮＰａ４．２０×　１０　６　　纵向压缩强度　ＭＰａ　５７０　　ＧＢ／Ｔ１４４８＿２０Ｄ５　７　　纵向压缩模量　ＭＰａ４．８９×　１０　８　拉伸泊松比一　０．２６５　　ＧＢ／Ｔ３３５４－１９９９　９　密度　ｋｇ・ｍ　２０６６　　ＧＢ／Ｔ１４６３￣００５　１Ｏ　纤维含量　％　７８．０　　ＧＢ／Ｔ２５７７－２００５　　　℃　　ｌ１热膨胀系数（３５￣１００％）６．８７×　１０　　ＧＢ／Ｔ２５７２－２００５　１２　固化度　％　９５．９　　ＧＢ／Ｔ２５７６－２００５　１３　剪切强度　ＭＰａ　４７．４　　ＪＣ／Ｔ７７３－２０１０　无锡同腾复合材料有限公司采用乙烯基、无碱　　　　　玻璃纤维，通过拉挤成型工艺生产复合材料横担。　　截面形状为等厚长方形，其测试性能如下：　　　　　　　　　表３无锡同腾复合材料横担的测试性能　工频耐压强度　　￣５０ｋＶ（０．２ｍ长）　　雷电冲击耐压强度７０×５０×　　８直流泄漏电流７０×５０×　　８体积电阻系数　抗弯强度　　￣７５ｋＶ（０．２ｍ长）≥　　ｌＯｕＡ（２０ｋＶ以下）≥　　１０１２　３５０００Ｎ　北京玻钢院复合材料有限公司曹小平在论文“”　　夹层结构复合材料杆塔设计与研制里，提到采用　　　　了玻璃纤维粗纱缠绕＋聚氨酯中密度泡沫＋玻璃纤　维粗纱拉挤杆这样一个夹层结构杆塔。同时，提到　８２　复合材料杆塔技术和应用现状　　２０１４年６月　复合材料杆塔需要进行如表４所示试验，这些测试　　　　内容从所查的资料来看，是比较全面的。　　　表４复合材料杆塔试验项目［　　７结　论　　（１）玻璃钢／复合材料本身具有的技术性能优　　　　势，使复合材料杆塔比传统的杆塔具有更好的综合　　　　性能，通过合理的设计，复合材料杆塔可以满足输电　线路对杆塔结构的各项性能要求，在输电线路杆塔　　　领域可以获得广泛的应用，并且具有巨大的潜在市　　场容量；　　　　　　　（２）复合材料杆塔的开发成功需要在材料技　术、结构设计技术、成型工艺和设备、试验技术等方　　　面取得突破。在此基础上，需要在国家电网公司的　　　　　试点工程应用的引领下，通过电力设计单位及复合　材料制造单位的共同努力，实施复合材料杆塔的产　　业化和大规模的应用，其中风险与利益是共存的；　　（３）国内复合材料杆塔开发和生产单位主要有　　　　国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、风范　股份公司、北玻院、鞍山铁塔开发研制中心与鞍山铁　　　塔厂、温岭市电力绝缘器材有限公司、南通神马公司　　等。目前复合材料杆塔还处于开发和中试生产的阶　　　　段，在应用上还处于挂线试用阶段。杆塔产品主要　　采用聚氨酯、环氧树脂，增强材料使用Ｅ玻璃纤维，　通过缠绕工艺进行生产；　（４）复合材料杆塔的性能测试包括基本材料性　　　　　能测试、电气性能测试以及部分老化性能的测试，杆　　塔原型制成后还需要到相关电力研究单位进行真型　试验。　参考文献　　　　　　　［１］方东红，韩建平，曹翠玲．复合材料输电杆应用进展【Ｊ］．玻璃纤　　维，２００８，６：３１－３９．　　　　　　　　［２３叶鼎铨．复合材料在输电工程中的应用［Ｊ］．玻璃纤维，２００９，４：　４６＿４７．　　［３］但小容，陈轩恕，刘飞等．复合绝缘杆塔的发展前景及应用［Ｊ］．　　机电信息，２００９，３６：９０－９１．　［４］曹小平．输电线路复合材料杆塔的应用研究及展望［Ｊ］．复材在　　线，２０１１，３．　　　　　　　　［５］曹小平，任宗栋，胡良全等．夹层结构复合材料杆塔设计与研制　　　　［ｚ］．第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第５分　册），２０１Ｏ，１０：２９１－２９４．　　　　　　　　　ＣｏＭＰｏＳｒｒＥＰｏＬＥ＆ＴｏＷＥＲｒ】ＣＨＮｏＬｏＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳＴＡＴＵＳ　　—　—　ＬＩＵＷｅｉ－ｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｎａｎ，ＷＡＮＧＱｉａｎｇｈｕａ　　　　　　（ＳｈａｎｇｈａｉＦＲＰＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１４０４，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ＦＲＰ／Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｐｏｌｅ＆ｔｏｗｅｒｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅａｎｄｉｔｓｔｅｃｈｎｉｃａｌａｄ　　　　　　　　　　　　　　　ｖａｎｔａｇｅｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．ＴｈｅｃｕｒｒｅｎｔＲ＆Ｄｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｌｅ＆ｔｏｗｅｒｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｃｏｍｐａｎｉｅｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈ　　　　　　　　　　　　　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｌｅｓ＆ｔｏｗｅｒｓａｒｅｕｎｄｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｉｌｏｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｈａｓｅ，　　　　　　　　　　　　　　　　　ａｎｄｓｏｍｅｏｆｉｔｓｐｒｏｄｕｃｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓｏｎｔｒｉａ１．Ｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｌｅ＆ｔｏｗｅｒｐｒｏｄｕｃｔｓ　　　　　　　　　　　　ｍａｉｎｌｙｅｍｐｌｏｙｔｈｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｎｄｅｐｏｘｙａｓｔｈｅｉｒｒｅｓｉｎｍａｔｒｉｘａｎｄＥ－ｇｌａｓｓｆ　　　　　ｉｂｅｒａｓｔｈｅｉｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｗｉｔｈｆｉｌａ－　　　　　　　　　　　　　—　ｍｅｎｔｗｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅｉｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｓｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｌｅ＆ｔｏｗｅｒｉｎｃｌｕｄｅｂａｓｉｃｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐ　　　　　　　　ｅｒｔｉｅｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｇｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｓａｎｄｐｒｏｔｏｔｙｐｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔ．　　　　　　　—　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｌｅ＆ｔｏｗｅｒ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌａｄｖａｎｔａｇｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅ　ｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　　　　叭蕊｜弧ｌ６