2013年建行业第二批重点新技术新产品技术公告.docVIP

2013年建材行业第二批重点新技术新产品技术公告 推荐项目1： 一、技术（产品）名称 10KV-220KV树脂基复合材料输电杆塔 二、技术（产品）适用范围 10KV-220KV树脂基复合材料输电杆塔可广泛应用在输配电领域杆塔、沿海及工业发达地区输配电线路杆塔、小风电杆/城市路灯杆、通讯塔杆、交通标志支柱等领域。 三、与国际或国内同类技术（产品）的比较 电力输送架空线支撑的传统材料为：混凝土杆、木杆、钢管杆、角钢塔及钢管塔等，这些材料存在安装运输成本高、耐腐蚀性差、维护成本高等诸多缺点。高性能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，代表了当今国际输电领域新材料应用的发展方向，具有广阔的市场应用前景。 复合材料电杆由于其优良的综合性能已经在欧美和日本得到应用，其中研究开发和应用最为成熟的是美国。美国Creative Pultrusion、Powertrusion、Duratel、Ebert Composites、Strongwell、Shakespear、Newmark等公司都研制开发了复合材料杆塔。南非BEKA公司也开始了灯杆研制，加拿大RS公司，英国EPL公司，美国土木工程师学会已经制定了复合材料输电杆塔的应用标准。 目前，复合材料杆塔研究和应用技术正受到我国各研究机构的重视。该技术成果先后在国家电网山东聊城光岳35kV配套送线工程FH35复合材料杆、天津东尹110kV变电站电源线工程110kV复合材料绝缘横担、上海500kV练塘变电站220kV出线工程复合材料横担、辽宁长凤线路168#猫头塔改造工程220kV复合材料门型塔等应用。项目技术获得国家自主知识产权，截止2013年1月，在复合材料杆塔方面已拥有26项发明专利、2项实用新型专利。10kV-220kV树脂基复合材料输电杆塔产品的各项技术参数已经达到甚至超过国际同类产品。 四、主要技术内容 （一）技术原理 复合材料作为一种新型材料，其设计理论、设计思想和传统的金属材料有较大的区别，不能简单地采用等强度或等刚度替换的设计。项目根据其应用环境、应力水平、功能需求等方面的综合因素，进行结构与功能一体化设计，依据国家电网公司的10kV、35kV、110kV、220kV用纤维增强竹木结构高性能复合材料杆、塔应用需求，在材料选型、塔型设计、制造加工、节点连接、试验验证及防雷接地方面进行系统研究。 （二）关键技术 （1）复合材料杆塔结构设计研究 针对复合材料本身模量较低的问题，参照现有金属杆塔、混凝土杆等规格，开展新型高刚度结构设计关键技术研究，提高杆塔的结构刚度，达到输电线路对杆塔的刚度要求。针对线路的实际应用环境，通过结构/功能一体化设计成型技术研究，合理分配结构层、功能层等的厚度，满足杆塔的结构要求。 （2）耐候型、高电压等级用材料体系的设计 重点开展不同电压环境等级用树脂体系、复合材料高电压老化机理、复合材料绝缘处理技术及高电压环境下复合材料界面行为的关系等关键科学问题研究，突破10kV-220kV电压等级输电杆塔用复合材料树脂基体材料用制备关键问题，提出了电气绝缘性能优良复合材料制备体系，解决高电压环境用材料体系设计及老化失效机制等共性问题，制定结构有效防护措施。 （3）高效的节点连接及整体组装设计 高效的节点连接是复合材料杆塔能否推广应用的关键技术之一，通过系统地研究复合材料的构件性能、疲劳性能、节点性能，设计高效的连接形式，并制定相应的设计规范，形成复合材料杆塔节点连接及整体组装的成套解决方案。 （4）复合材料杆塔低成本制造工艺设计 相对于混凝土电杆、钢管杆而言，复合材料杆塔的成本高，因此复合材料杆塔的结构与材料优化设计、低成本化快速制造技术成为复合材料杆塔应用的关键。针对线路的实际应用环境，通过结构/功能一体化设计成型技术研究，合理分配结构层、功能层等的厚度，降低杆塔的结构成本；设计低成本的成型方案，实现杆塔的快速大批量成型；研究解决纤维增强低成本有机/无机材料体系关键技术，降低材料成本；研究设计小角度快速缠绕设备技术，提高纤维缠绕小角度缠绕时的效率，达到提高结构层模量，降低结构层厚度的目的。 （5）复合材料杆塔防雷技术设计 复合材料杆塔的优势是大幅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。复合材料输电杆塔防雷设计是一个全新的研究课题，需进行广泛深入的研究，对于复合材料输电杆线路防雷工作，应按照“层层设防，突出重点，因地制宜，兼顾财力”的原则进行，采取各种有效措施为线路设置一道道有力的屏障，防止雷电波的侵入，提高线路的耐雷水平，避免或减少线路绝缘发生闪络，从根本上降低雷击跳闸率。 （三