从理论计算和真型试验两方面着手,对复合材料电杆在配网转角杆中的应用技术进行了深入研究.采用有限元软件和参数化编程,考虑P-δ效应,详细计算了无拉线转角复合材料电杆在各个工况下的应力和杆顶挠度.计算结果显示,复合材料电杆的强度和挠度均满足规范要求,但是挠度比水泥杆挠度大很多.采用有限元软件,详细计算了 12 m单回、15 m单回和15 m双回拉线转角复合材料电杆在大风工况下的应力、杆顶挠度和结构稳定性,结果均满足使用要求.为验证复合材料电杆在下压力作用下的稳定性,对上述三种复合材料电杆进行了力学真型试验.在超载至140％的情况下,电杆整体仍未见异常.试验结果为实际工程应用提供了一定依据.

复合绝缘横担以其诸多优点,已在国内多个试点工程中成功应用,为确保这一新产品安全可靠的运行,从实际工程角度出发对复合绝缘横担进行深入研究.本研究以110 kV直线水泥双杆为例,选用环氧实心棒作为复合绝缘横担的芯体,分析了 3种复合绝缘横担结构方案的受力特点,设计了 4种横担端部节点方案,并从构件抗弯和抗压稳定性两个方面分别给出了选型结果和选用方案.复合绝缘横担改造后,由于取消了悬垂绝缘子串,为了满足导线防雷要求,提出了提升避雷线的解决方案.复合绝缘横担改造过程中,由于不重新紧线且导线悬挂点提升的高度较小,导线张力和弧垂基本没有变化,仅改造杆位的垂直档距和导线对地距离有小幅度增加.由于提升避雷线高度,会大幅增加电杆的弯矩,如果采用此方法,需对电杆进行加固处理.角钢塔复合绝缘横担根部建议采用铰接连接或者两根撑杆呈三角形布置,尽量减小根部产生弯矩作用.

On the basis of constructing the dynamic model of data preprocessing, the wavelet neural network is used to control the intelligent nodes, calculate the regression difference, automatically control the electrical engineering, and complete the application method design of artificial intelligence in power engineering automation. Taking the operation standard of electrical equipment as the test condition and using artificial intelligence to monitor the current state in power operation, this method can ensure that the operation of electrical equipment is kept within the standard current range and reduce the occurrence of power accidents, so as to improve the flow efficiency of engineering business, which has practical application effect.

为开发一种轻量化、结构性能稳定和耐久性的复合电杆,本文以沿海地区山地环境试点工程为背景,从输电电杆各种工况荷载计算入手,建立有限元分析模型,对复合电杆进行结构设计.以改性聚氨酯树脂为基体材料,以玻璃纤维为增强材料,通过小角度锥型缠绕工艺,制备一种上下两节的分段式结构12 m长复合电杆,开展了全尺寸电杆力学真型荷载性能评估及材料耐候等系列老化试验.结果表明,基于仿真计算制备的插接系数2.0的复合电杆在强度、挠度上满足实际工况应用需求,同时具有优良的耐候性.分段式结构电杆尺寸小,更轻质,将极大提高施工运输便利性,为配电网线路建设提供新思路.

纤维增强树脂基复合材料及应用是我国重点发展的技术领域之一,其具备轻质高强、耐腐蚀及高绝缘技术优势,特别适用于电力行业.为了推动纤维增强绝缘复合材料技术在电力行业的应用及发展,系统阐述了近年来纤维增强复合材料在电力输电杆塔、复合绝缘横担、风机叶片、复合绝缘子和高压套管等领域的应用情况及进展,简述了相应电力设备中复合材料应用结构设计、应用技术特点及技术优势.最后,结合相应纤维增强复合材料发展情况及国家政策趋势,总结了未来纤维增强绝缘复合材料在电力行业的应用方向及应用发展的趋势.

为充分发挥绝缘横担轻质高强的特点,提高绝缘横担的使用寿命,满足腐蚀严重区域的使用需求,引进高强铝合金材料对10 kV绝缘横担进行轻量化设计及应用研究.从横担芯体、中间固定金具及配套附件三个方面对绝缘横担进行了轻量化的结构设计,采用有限元软件进行了详细的计算分析,为试制提供技术支撑.采用高强铝合金材料对方棒和T形绝缘横担的中间固定金具和配套抱箍进行了试制,并进行了抗弯、抗拉和抗扭测试,结果均满足要求.为了验证铝合金材料金具在绝缘横担中使用的稳定性,对方棒绝缘横担进行了热机循环试验,然后对两端金具进行抗拉试验,结果表现良好.经统计,高强铝合金材料在10 kV绝缘横担中的应用,大幅降低了整体质量(减轻近40％),可大大减少安装运输成本.

为更好地指导配网用复合材料绝缘横担应用,依据GB/T 20142—2006要求对密封处理及未密封处理的两类复合材料绝缘横担进行了42 h水煮(0.1％NaCl)试验,研究高温水环境对两种处理方式绝缘横担性能的影响.对水煮前后吸水率、额定弯曲负荷、拉伸强度、弯曲强度、干工频电压、干雷电冲击电压及电气强度等性能进行对比测试,同时采用SEM进行断口微观形貌分析.结果表明:在高温水环境下,密封处理绝缘横担性能优于未密封处理绝缘横担,但两种处理方式的绝缘横担额定弯曲负荷均大于6.5 kN,雷电冲击耐受电压均大于350 kV,拉伸强度和弯曲强度分别大于680 MPa和1000 MPa,表现出良好的力学及电气性能.

为了更好指导复合绝缘横担的应用,通过试验对比研究了方管复合绝缘横担及方棒复合绝缘横担的雷电冲击电压、湿工频闪络电压、污秽闪络电压及污秽覆雪闪络电压的变化情况.结果表明:10 kV方管复合绝缘横担的50％干雷电闪络电压为388.3 kV,高于方棒复合绝缘横担的370.0 kV,但方管复合绝缘横担的湿工频耐受电压、污秽工频耐受电压及污秽覆雪闪络电压均低于方棒复合绝缘横担,最后提出了不同运行环境下复合绝缘横担差异化的应用方案.

本文以立项的实际工程为依托,基于复合材料特性对220kV复合材料衍架式杆塔的力学性能进行真型测试方法的设计,最大程度模拟杆塔实际运行工况所承受载荷,检验该220kV复合材料输电杆塔在各种主要荷载工况下受力杆件理论计算值和实际受力值的符合性,验证塔型设计方案的合理性、计算理论的正确性和塔型结构、节点构造以及连接法兰的安全可靠性.

针对目前架空输电线路硅橡胶复合绝缘子存在被鸟啄伤、强风损伤的问题,通过对原材料的选取、成型工艺的控制、结构设计的优化,研制出了一种环氧硬质复合绝缘子.经测试,该产品表现出了优异的电气性能和机械性能,从根本上解决了复合绝缘子被鸟类啄伤的问题,提高了输电线路运行的可靠性.

In order to explore the aging properties resistant to environmental for the composite material applied in power, on the basis of the multi-factor experimental box, we simulated the operating natural environment of the composite poles, observed the changes of material modulus and fiber bragg grating(FBG) strain on the surface of composite material poles and cross-arms under accelerated aging conditions, and analyzed the aging properties of polyurethane(PU)/glass fiber composite material and corresponding composite material poles.After 4 000 h multi-factor accelerated aging test, the retention flexural modulus of PU and PU composite materials were higher than 90％;especially for the samples under pultrusion process, its flexural modulus was up to 95.8％ of the intrinsic modulus.The FBG strains of PU composite poles and cross-arms products located on maximum displacement were less than 2 ‰, and the strain of poles was lower than that of the cross-arms.The results show that PU composite pole and cross-arm can keep good resistance to environmental aging.

针对10 kV复合材料电杆在沿海防风加固工程中的应用,计算分析了10 kV复合材料电杆抗风能力,结果表明10kV复合材料电杆能够抵抗至少17级的台风.利用随机理论模拟动态风速,通过有限元软件ANSYS计算分析了10 kV复合材料电杆配电线路在平均风和脉动风共同作用下的动态响应.结果表明:电杆底部弯矩变化范围较大,最大值甚至达到标准弯矩的4倍;同时,电杆顶部位移比较大,但是导线间距仍在安全范围内.通过比较可以看出,无论是承载能力还是动力学特性,复合材料电杆相比水泥杆更具有优势.

Taking the single tower of a flange type made of composite material as study background,composite single pole of a plug-in type was designed in the same design conditions as the original project,and under three typical load conditions,its stresses,deflections and stability safety factors were simulated and analyzed by FEM(finite element method) software.Results reveal that the hoop stress in the plug-in area is too large and in the weak location of the structure.Two reinforcement programs in the plug-in area were put forward and calculated and results show: for internal intubation,the effect of using steel liners as reinforcement is relatively obvious.Finally,the single pole of plug-in type was designed for anti-torsion,and a methods of using glue and bolts to prevent the pole from torsion was put forward.