复合材料杆塔研究现状及发展趋势

杆塔在输电线路中占有非常重要的位置。复合材料作为一种质量轻、强度高、耐腐蚀、易安装、绝缘性好的优质材料已被广泛运用于输电线路中。目前所使用的复合材料输电塔有几种形式,即半绝缘结构式复合杆塔、非格构式全复合杆塔、复合横担输电杆塔。未来可以根据工程实际要求研制更多类型的复合塔。     

FRP复合材料杆塔横担研究应用现状及分析

文中介绍了目前国内外对FRP复合材料杆塔的研究应用现状,重点分析FRP复合材料杆塔横担的设计现状,归纳了复合材料横担的设计方法及其特点,介绍了复合横担的受力性能研究进展,并指出了复合横担现有研究中存在的问题和不足之处。在此基础上,提出了复合材杆塔横担今后需要解决的问题和研究方向,可为进一步研究和应用FRP复合材料杆塔横担提供参考和指导。     

复合材料输电杆塔结构受力分析

为研究复合材料输电塔架结构的受力性能,对330 k V复合材料输电塔架结构进行了有限元分析,考察了复合材料输电杆塔结构在不同工况下的位移和内力变化情况。研究结果表明:位移控制需要综合考虑断线和大风工况的影响,断线工况对复合材料内力的影响要大于其他工况,杆塔总弯矩值较小,塔体以受压为主,内力均匀分布,说明塔身斜度设计合理;杆件的最大应力发生在塔体底部,约200 MPa,塔体复合材料主材不到100 MPa,有较大的安全富裕度,塔体应力满足要求。     

实芯复合绝缘横担性能的稳定性

目前,３５ｋＶ输电线路多采用瓷质绝缘横担,但瓷质绝缘横担因存在易碎,大爬电距离表面工艺复杂等问题,限制了其发展,保定电力修造厂研制了实芯复合绝缘横担,该横后在绝缘材质性能,机械性能,徐变性能及弯曲振动性能等方面通过试验,均未出现异常现象,稳定性良好,根据有关资料认为,复合绝缘横担外绝缘材质在大气环境下运行寿命可达２５年以上。     

复合材料在220kV输电线路杆塔中的应用与设计研究

复合材料具有环保、美观、轻质、高强度和耐受性好等优势。文章提出在220kV输电线路杆塔中采用复合材料替代传统钢材的新思路,对复合材料在输电线路杆塔中应用的关键点进行分析,并对复合材料杆杆型的选择、塔头间隙设计、杆身受力和经济性进行详细的研究。     

输电杆塔用环氧树脂复合材料的电气性能研究

基于输电杆塔用复合材料对力学性能、绝缘性能以及耐候性的要求,研究了架空输电杆塔用环氧树脂复合材料的电气绝缘性能,分析其在浸水、盐水煮沸和漏电起痕等试验条件下的电气绝缘性能变化情况。结果表明:在浸水试验后,环氧树脂复合材料的介质损耗因数略有增大,电阻率仅下降一个数量级;在盐水中煮沸后其泄漏电流没有明显增大;复合材料具有优良的憎水性能,但憎水迁移特性较差;与绝缘涂层结合可经受3.5级的耐漏电起痕烧蚀,复合材料切片的电气强度达到25.3 MV/m(厚度1 mm)和19.6 MV/m(厚度2 mm),可以满足架空输电杆塔材料对绝缘性能面的要求。     

FRP在杆塔改造中的应用

近年来因110 kV汶满Ⅰ、Ⅱ线通道环境变化,为防止线路遭受外力破坏,需要对其进行改造。针对杆塔对地距离不足且无法加高的问题,应用FRP复合绝缘材料对20号、21号塔进行改造,将角钢塔塔头更换为复合绝缘材料,导、地线直接挂在绝缘横担上,去掉悬垂绝缘子长度,提升导线对地安全距离,改造后的杆塔能有效提高线路安全运行水平。     

特高压直流杆塔新型复合横担布置研究

借鉴以往复合横担杆塔的设计经验,从绝缘配置、电磁环境、空气间隙、电位分布计算和纵向不平衡张力等方面对特高压直流线路杆塔的复合横担布置方式进行研究,通过对杆塔钢材、基础指标、绝缘子串费用以及线路走廊费用进行综合经济比较,选择出合理的复合横担布置方案,为特高压直流线路复合横担塔设计提供借鉴和参考。     

复合材料横担在500kV双回路输电线路的应用

文章分析了复合材料横担的技术原理,论证其在500kV双回路输电线路中应用的可行性,结合工程实例,重点讨论复合材料横担在500kV双回路输电线路中的建设成本效益、土地资源效益和施工效率提升效益。     

纤维增强复合材料在35 kV 输电杆塔中的应用研究

为开展复合材料在35 kV 输电杆塔中的应用研究,结合山东某35 kV 试点工程,通过杆塔真型试验及ANSYS有限元分析,从杆塔选型、材料选择、结构设计、节点优化等方面探讨35 kV 复合材料杆塔的设计方法。研究显示,该设计方法对35 kV全复合材料杆塔安全可靠,为工程应用提供了技术参考。     

玻璃钢复合材料轴压构杆稳定性分析

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)是建造输电杆塔结构的理想材料之一。介绍了FRP轴压构件的弹性屈曲理论,并根据试件的极限承载力试验值得到了试件的等效初弯曲率,以此来考虑初弯曲、残余应力和端部套管等因素的综合影响。在此基础上推导出了FRP轴压杆件的临界应力和稳定系数的计算公式,并研究了径厚比和老化对FRP轴压构件稳定系数的影响。     

格构式复合材料电杆结构设计及承载性能分析

根据沿海台风地区气象条件,计算了大风工况下格构式纤维增强复合材料（FRP）电杆的设计荷载,确定了电杆结构布置型式和杆件规格。考虑服役周期内结构大变形和FRP老化的影响,采用通用有限元软件ANSYS完成了格构式FRP电杆结构分析;与承载性能相同的常规混凝土电杆相比,单根电杆重量可降低60%以上。为验证格构式FRP电杆的承载性能,完成了90°大风100%设计荷载工况和超载工况下的电杆结构真型试验,获得了沿高度方向的杆身位移和典型构件断面的应变,并与有限元计算得到的杆顶位移和主材断面应力进行了对比分析。研究结果表明,格构式FRP电杆杆件在250%设计荷载内均处于线弹性阶段,其中主材断面应力最大值159.8 MPa,低于FRP材料的屈服强度300 MPa;有限元计算得到的杆顶位移和主材断面应力与试验结果基本一致,当加载至约260%设计荷载时,FRP电杆根部侧面加固板孔壁发生剪切破坏。     

E玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料输电杆塔拉杆的疲劳性能试验

研究了E玻璃钢纤维环氧树脂基复合材料输电杆塔结构中拉杆的疲劳性能。采用升降法测定试件条件疲劳极限荷载,分析了试件的条件疲劳极限荷载和位移。试验结果表明,在105次循环荷载作用下,试件疲劳极限应力为246.75 MPa;试件位移幅值随加载次数增加而增加,各试件疲劳试验过程中位移幅值为3.8~4.9 mm;由于试件连接处强度小于复合材料本身强度,试件疲劳破坏均为连接处破坏,设计时应重点考虑连接处强度是否满足疲劳要求。     

纤维增强树脂基复合材料输电杆塔材料选型

纤维增强树脂基复合材料是输电杆塔结构较理想的材料.通过对纤维增强树脂基复合材料纤维、树脂、加工工艺、产品形式等方面的广泛调研,对比分析了各种纤维、树脂的基本力学性能及优缺点,从力学性能和成本角度探讨了各种复合材料型材在输电杆塔工程中的应用可行性,最后推荐了适合输电杆塔结构采用的复合材料原材料及成品形式.     

110kV线路杆塔绝缘横担的研制

由于投运时间较长,原线路设计标准较低,部分110kV线路的对地距离、对交叉跨越距离严重不足,致使其安全稳定运行受到很大威胁。在110kV线路中,采用绝缘横担替代原钢质横担,提高了对地和对交叉跨越物的安全距离,增强了架空输电线路的安全、可靠性,达到了降低线路改造成本的目的。     

输电杆塔玻璃钢纤维增强复合材料抗老化性试验研究

研究了输电杆塔用玻璃钢纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer, GFRP)在热氧老化环境下的抗老化性问题。对未经过任何老化处理的试件和热氧老化后的试件,分别测试其材料拉伸强度、弹性模量、泊松比等参数,并将这些参数进行了对比分析。试验结果表明,热氧老化环境对GFRP材料性能有明显影响,使其强度明显降低、弹性模量和泊松比有所提高,对未经过防护涂料处理试件的材料性能影响更明显。由老化经验公式可得,取强度保持率为50%作为寿终指标时,经过防护涂料处理的试件使用寿命可达35年。对长期暴露在不利环境下的GFRP输电杆塔进行设计时,应考虑外界环境的影响,并进行相应的防护处理。     

输电铁塔结构非线性动力稳定研究的探讨

输电铁塔结构的非线性动力稳定问题 ,是理论研究领域内一个前沿课题 ,目前在国内少有研究。文章阐述了对铁塔结构进行非线性动力稳定分析的必要性 ,综述了国内外非线性动力稳定问题的研究进展、研究现状 ,总结出目前亟待解决的若干问题 ,提出了进一步研究的方向。     

复合材料杆塔在直流接地极线路工程的应用研究

综合介绍了复合材料输电杆塔在国内外的应用研究现状。以实际工程为背景条件,通过算例说明设计复合材料输电杆塔需要注意的问题,包括材料性能参数的选用、安全系数的取值以及压杆稳定的计算等,计算方法和结果为今后工程设计提供参考。最后,结合工程实际介绍了应用研究情况。     

高海拔地区架空输电线路外绝缘和塔头空气间隙计算

针对西藏110 kV当-那-安线故障频发现象,分析了线路故障跳闸的原因,得出了高海拔地区空气密度、大气压强的变化对架空输电线路安全可靠运行的影响.在满足线路安全运行及控制线路合理造价的基础上,推导了高海拔地区新建架空输电线路外绝缘及空气间隙计算方法,可有效解决高海拔地区新建架空输电线路外绝缘和塔头空气间隙的设计配置问题...