FRP 材料的新型输电杆塔研究现状

输电线路杆塔是架空输电线路中最重要的组成部分之一，其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。长期以来，国内外使用较为广泛的输电线路杆塔主要有木质杆、混凝土或预应力混凝土杆、钢筋混凝土杆、钢管杆和铁塔等几类。传统的输电杆塔普遍存在质量重、易腐烂、锈蚀或开裂等缺陷，耐久性差，使用寿命较短，施工运输和运行维护困难，容易出现各种安全隐患。
近十几年来，国际上已广泛应用高性能纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称 FRP)，其最显著的特性为［2］:抗腐蚀能力强，即耐久性好;具有很高的材料抗拉强度，且自重小;弹性变形能力和抗疲劳能力强。文献［3］研究表明 FRP 材料的强度一般至少是钢材的 2 倍，甚至可高达 10 倍，而其重量仅为钢材的 20%。显然，用 FRP 替代传统输电杆塔材料，能明显改善上述传统输电杆塔存在的各类问题。同时，用 FRP 制作的杆塔各构件相互之间或构件与地之间相互绝缘，可以减少绝缘子的使用或不使用绝缘子，从而降低甚至杜绝绝缘子污闪的发生。
目前，国内输电杆塔的研究主要集中在高电压等级下桁架式结构铁塔的可靠性方面，对其替代材料研究甚少［4］。在电力建设方面，FRP 主要应用于高压复合绝缘子［5］和电厂废气监测系统［6］，目前尚未有使用 FRP 材料制造杆塔的相关报告，仅国网电力科学研究院(武汉)尝试进行了部分预研工作［7］。
国外根据 FRP 的优异性能，在电力建设方面对其进行了广泛应用，如高压复合绝缘子［5］、路灯灯杆［8］、发电厂导水管［9］和风力发电机的叶片［10］等。
文献［11］最早探讨了 FRP 在输电杆塔中应用，尝试用 FRP 材料作为杆塔横担的一部分进行放电试验，发现 FRP 具有良好的耐弧特性。1992 年，美国在制定发展计划中提出用复合材料装配构成杆塔，文献［12］提出了用 FRP 制的电杆代替传统木制电杆的思想。文献［13］在同样杆塔尺寸的情况下从经济角度比较了钢和 FRP 材料，提出了在经济性上应该大力发展 FRP 杆塔的观点。然而，对于 FRP 应用于输电杆塔的科学研究仍然甚少，特别是用 FRP 材料
制造的杆塔的样式、尺寸、机械性能和电气性能都匮乏相关的科研文献。