浅析高压输电线路杆塔结构防腐技术

孙兵

摘要：输电线路杆塔作为承载导线、地线和金具的主体，其安全可靠运行是电网能量传输的基础。由于塔身处于室外环境，容易因风雨或大气腐蚀而生锈，塔身的运行强度将大大降低，运行寿命将严重缩短，给系统的安全运行带来重大隐患。

关键词：高压输电线路;杆塔结构;防腐技术

1杆塔腐蚀的原因分析

1.1塔涂层不当

1）由于工艺和经济原因，一些塔制造商使用了不合格的涂料，如醇酸红丹。虽然不合格的涂层也可以隔离和保护塔金属部件，但它们通常具有较差的绝缘性和导电性，阻止电子在腐蚀部件中流动，从而保持电化学反应的稳定性。2）不合格涂层附着力差，在空气中的盐和水的共同作用下易老化脱落，对塔金属构件失去保护作用，导致塔金属构件耐腐蚀性差，新塔两三年内腐蚀严重。

1.2塔架金属构件外表保护层厚度缺乏

塔架金属构件的防腐处理，无论是镀锌仍是喷涂，有必要保证保护层具有满足的厚度。只有当保护层具有满足厚度时，才能隔离和保护塔金属构件。当镀锌保护层厚度缺乏、锌用量缺乏时，腐蚀过程中会发生电化学腐蚀，阳极的献身效应不能满足长期防腐的需求。依据实验，防腐要求为10年的金属构件镀锌层厚度不小于200μm。

2应对办法

2.1涂覆防腐蚀油脂

架空输电导线最早选用的防腐蚀办法是涂覆防腐蚀油脂（防腐脂），在美国、日本以及欧洲等发达国家，防腐脂产品的研讨起步较早。早在1927年美国第一次将凡士林涂覆在导线接头上，之后欧洲一些国家及日本使用沥青混合物、羊毛脂混合物、润滑脂混合物、特制金属皂基润滑脂混合物等做为防腐蚀材料。自20世纪60时代起，伴随工业发展，涂油绞线的使用量逐步增多，在欧洲、北美及南美的重工业区及沿海地区，新建线路基本上全部选用涂油绞线。防腐脂有用阻挠了腐蚀介质渗入绞线内部，在铝线和钢线之间构成物理阻隔，研讨表明涂覆防腐脂可使钢芯铝绞线的寿数延伸10a。现在，按防腐脂涂覆方式可将涂油绞线分为轻、中和重防腐蚀绞线。在GB/T36292-2018标准公布前，我国没有架空输电导线用防腐脂标准，所以防腐脂质量良莠不齐，大部分油脂具有极易滴落、抗水淋功能差、油脂固化等缺点，不符合架空输电导线的服役条件。GB/T36292-2018标准对架空输电导线用防腐脂进行了标准，推进我国防腐脂质量提高，并进一步推进防腐蚀导线的使用。

2.2铝包钢芯

铝包钢芯是一种高效复合材料。通过电铝在高温高压下连续挤压，在高强度钢丝外表涂覆约8μM厚的铝-钢结合渗透层，并通过双金属同步变形器屡次拉拔涂覆铝层的钢丝，在钢和铝之间构成杰出的冶金结合。为了提高沿海地区钢芯铝绞线的使用寿数，日立于1956年率先开发了铝包钢芯铝绞线。与普通钢芯铝绞线不同，铝包钢芯铝绞线的所有单线触摸部位均为铝，避免了异种金属触摸引起的电化学腐蚀，有用减缓了架空输电导线的腐蚀速度。结果表明，铝包钢芯铝绞线的使用寿数是普通钢芯铝绞线的两倍以上。与相同截面积的钢芯铝绞线相比，铝包钢芯铝绞线除具有杰出的耐腐蚀性外，单位长度质量降低2.26%，直流电阻降低3%～3.7%，可有用降低导线垂度和杆塔负荷，降低线损，增加潮流。现在，铝包钢芯铝绞线系列产品已广泛使用于国内外输电线路。

2.3新材料和新工艺

随着材料科学的不断进步，人们开始尝试用有机复合材料替代金属材料作为导体芯。碳纤维复合芯架空导线是一种新式的电力架空线路导线。它于2003年由美国复合材料技能公司初次开发并命名。选用直径为5.0～11.0mm的玻璃纤维包覆碳纤维结构的复合芯棒作为承重芯，导线外层和二次层选用梯形铝线绞合，以提高密封系数和流通面积。自2006年以来，我国相关研讨机构和制作商也开展了碳纤维复合芯导线的研讨和工程使用，实现了碳纤维复合芯导线的产业化和推行。碳纤维复合芯导线的各项功能虽然相对较好，但价格较高，施工工艺复杂，长期老化功能有待进一步验证。

除了对导体芯材的研讨外，国内外学者还对导体材料的耐腐蚀性进行了大量研讨，开发了电铝导体的稀土优化处理技能，制作了耐腐蚀性好的稀土铝绞线和钢芯稀土铝绞线，使钢丝使用寿数延伸3～4倍。一种具有高导电性、耐热性和耐腐蚀性的铝合金导体及其制备工艺，该导体考虑了导电性、耐热性和强度，具有优异的耐腐蚀性。适用于沿海地区高盐湿热环境和工业区酸雾环境的输电线路。选用喷丸工艺改善了钢芯铝绞线的外表缺点。结合低温加热预氧化处理，进一步消除了材料中的剩余应力，促进了铝外表氧化膜的重建，提高了钢芯铝绞线的耐蚀性。虽然导体材料的耐腐蚀性有所提高，但因为生产设备、制备工艺和生产成本的约束，相关技能尚未得到广泛推行和使用。

2.4导线结构设计

圆形结构导体的结构层与单根导线之间存在空隙，容易发生腐蚀。型材结构导体的结构层和单线更加紧凑，减少了空隙，有用减少了腐蚀的发生。同心绞合线的单线可所以S、Z和t的形状。由s和Z单线绞合的导线最为紧凑，结构层和单线空隙构成迷宫。因为水的外表张力，很难让水渗透到紧密歪曲的导体中，这降低了电化学腐蚀的可能性。

超耐腐蚀导线，在欧洲也称为零腐蚀导线，采用铝包钢绞线作为承重部件，外层用优质电工铝或稀土優化的导线材料缠绕，并拉制成S形和Z形绞线。除最外层的铝表面外，层与股之间有油脂（滴点超过180℃），可防止有害气体进入导体内层，雨水和雾等湿气的侵入大大提高了导体的耐腐蚀性。导线具有优良的自阻尼性能和良好的抗台风、抗振动特性，有利于延长导线的使用寿命，使线路更加安全。

结论

架空输电线路的腐蚀对电力的安全传输构成了巨大的潜在威胁。经济有效的防腐措施是电网长期安全运行的保证。因此，有必要对架空输电导线的防腐材料和制备工艺进行系统深入的研究，开发低成本、高性能的防腐油脂和防腐导线材料产品，获得先进的合金镀层和铝包钢制备技术，进一步完善防腐导线标准体系，规范产品生产和质量，满足我国恶劣使用环境下架空输电线路安全可靠运行的要求。

参考文献

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[2]王立，刘恒，杨世平，胡传兵，王少华.输电杆塔腐蚀类型及防腐技术初探[J].企业科技与发展，2019（09）：114-115+119.