国内外复合材料输电杆应用状况分析

　　电杆、电塔结构是输电、通讯、铁路、机场、市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物，其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。传统输电杆（包括木杆、水泥杆、钢杆及铁塔）在长期运行中各种各样的缺陷正逐步暴露出来。由于纤维增强树脂基复合材料（以下简称复合材料）具有轻质高强、耐腐蚀、电绝缘、性能可设计等特点，是输电杆及杆塔结构材料较理想的选择，开始受到国内外电力行业的关注。国外复合材料电杆的研究起步较早，批量生产的电杆已在欧美地区得到应用。美国由于其特殊的地理特点，复合材料电杆的研究开发和应用最为成熟。
　　电杆材料应用现状
　　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35kv~110kv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得到一定应用。钢管杆和钢管混凝土杆在近年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。
　　1.传统电杆存在的问题
　　传统的输电电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。
　　腐蚀
　　木杆受腐蚀因素影响，平均寿命为30年。木杆维修费用为每杆每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芬油类的防腐剂，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。
　　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。
　　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%。大量的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。
　　2.其他改进型电杆
　　除一般类型电杆外，还有以下一些改进型电杆。
　　（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。复合材料电杆的纤维缠绕工艺还有价格优势，但由于应用得少，目前在使用可靠性方面还存在疑问。
　　复合材料电杆的技术优势
　　复合材料电杆及杆段的制造技术在国外已有50多年的历史。复合材料的优势主要在集中在以下几方面：
　　1.安装、维护成本低