尹伍 劉超

大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠

電力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械采油是大慶油田進(jìn)入高含水開(kāi)采后期原油開(kāi)采的主要方式，6～10 kV 架空配電線路則是為采油輸送電能的唯一通道，而環(huán)形混凝土電桿[1]（以下簡(jiǎn)稱電桿）是這個(gè)通道中的重要部件，其質(zhì)量和完好程度直接關(guān)系到油田電網(wǎng)供電可靠性和人身安全。最近幾年，大慶油田多個(gè)采油廠出現(xiàn)了線路倒桿、倒架空柱上變的重大供電事故。究其原因，除外力破壞外，與新型預(yù)應(yīng)力電桿的生產(chǎn)、使用有很大關(guān)系。

1 新型預(yù)應(yīng)力電桿的主要特點(diǎn)

電桿分為預(yù)應(yīng)力電桿和普通電桿，而這兩種電桿又有多個(gè)不同的強(qiáng)度級(jí)別。預(yù)應(yīng)力電桿在生產(chǎn)時(shí)，使用外力將某一型號(hào)縱筋拉升一定程度，使用離心方法[2]形成環(huán)形混凝土電桿，固化后才撤掉外部拉力，形成對(duì)應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別的預(yù)應(yīng)力電桿，因而這種電桿具有“寧折不彎”的特性。普通電桿采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法制造，不施加預(yù)應(yīng)力，設(shè)計(jì)比較保守，加工多采用熱軋鋼筋生產(chǎn)，因?yàn)殇摻顝?qiáng)度低，所以用鋼量很大。和普通電桿“寧彎不折”的特性相比，同樣數(shù)值開(kāi)裂檢驗(yàn)彎矩的電桿，預(yù)應(yīng)力電桿可以使用較細(xì)的縱筋和橫筋，預(yù)應(yīng)力電桿（表1）較普通電桿（表2）可節(jié)約大量鋼材。

表1 預(yù)應(yīng)力電桿桿型及配筋要求Tab.1 Pre-stressed pole type and reinforcement requirements

表2 普通電桿桿型及配筋要求Tab.2 General pole type and reinforcement requirements

通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力電桿和普通電桿的材質(zhì)、生產(chǎn)過(guò)程和使用分析，得出其主要特點(diǎn)：普通電桿生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，材料消耗較多，生產(chǎn)成本高，但經(jīng)久耐用，一般可使用50～100 年，而且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低；而預(yù)應(yīng)力電桿生產(chǎn)工藝稍微復(fù)雜，但減少了材料消耗，降低了成本，但不耐沖擊，耐久性差。

2 預(yù)應(yīng)力電桿損壞原因分析

近幾年油田6～10 kV電網(wǎng)電桿出現(xiàn)不同程度的損壞。損壞情況分為兩種：電桿損壞初期，地面以上出現(xiàn)不同高度的酥裂紋，隨著損壞程度加深，出現(xiàn)漏孔、掉塊等重大缺陷（圖1）；電桿損壞初期是較短、較小的縱向裂紋，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，縱向裂紋加長(zhǎng)，裂口變寬（圖2）。

圖1 電桿根部裂紋損壞照片F(xiàn)ig.1 Photos of cracks on the roots of electric poles

圖2 電桿縱向裂紋損壞照片F(xiàn)ig.2 Photos of longitudinal cracks on electric poles

隨著預(yù)應(yīng)力電桿使用時(shí)間延長(zhǎng)，電桿損壞情況會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，數(shù)量也會(huì)越來(lái)越多。電桿損壞的后果輕則影響供電可靠性，造成原油減產(chǎn)，重則危及維檢修人員的人身安全。

預(yù)應(yīng)力電桿損壞的直接原因可以從其使用環(huán)境分析，混凝土電桿5 cm 厚的混凝土中存在毛細(xì)孔[3]，空氣、水汽均會(huì)通過(guò)毛細(xì)孔對(duì)鋼筋產(chǎn)生銹蝕作用，導(dǎo)致使用了較細(xì)鋼筋的預(yù)應(yīng)力電桿的耐久性和抗腐蝕能力不如普通電桿。在諸如超應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)使用的特殊情況下，預(yù)應(yīng)力電桿彎矩超過(guò)開(kāi)裂彎矩而使鋼筋受過(guò)載拉力，其撓度超過(guò)了開(kāi)裂彎矩時(shí)的撓度（表3），鋼筋復(fù)原差于普通電桿，導(dǎo)致其地面以上根部混凝土裂縫不能快速?gòu)?fù)原，水汽通過(guò)裂縫使鋼筋生銹、腐蝕速度加快，在混凝土標(biāo)號(hào)不達(dá)標(biāo)時(shí)電桿損壞速度更快，這是油田6～10 kV線路電桿損壞的主要原因。桿頭封堵不嚴(yán)也會(huì)造成部分特殊地段的電桿在冬季因桿體內(nèi)過(guò)高水位的積水凍脹而出現(xiàn)根部酥裂。

電桿受到異常或超標(biāo)彎矩的原因主要有運(yùn)輸顛簸，施工時(shí)帶拉線的電桿不安裝底盤(pán)，拉線不打馬道，人工正桿或機(jī)械正桿，基礎(chǔ)凍脹上拔，拉線被盜，車輛刮碰導(dǎo)線或拉線，以及撤線時(shí)導(dǎo)線被剪斷等。

表3 兩種環(huán)形混凝土電桿錐形桿撓度值

預(yù)應(yīng)力電桿損壞的間接原因需要從油田對(duì)電桿標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)、宣貫、使用等方面分析。油田現(xiàn)在仍在使用上世紀(jì)80 年代的通電-7010 圖紙，通電-16189為上世紀(jì)90年代油田內(nèi)部通用的架空配電線路及柱上變電站通用圖紙，當(dāng)時(shí)油田內(nèi)部的電桿型號(hào)、強(qiáng)度級(jí)別比較單一，只有普通電桿，也能滿足生產(chǎn)需求。由于油田預(yù)制廠對(duì)預(yù)應(yīng)力電桿標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知較早，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)部分桿型需求生產(chǎn)I 級(jí)預(yù)應(yīng)力電桿，但對(duì)于預(yù)應(yīng)力電桿的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用受力情況知之甚少；電力施工單位、電網(wǎng)運(yùn)行單位對(duì)預(yù)應(yīng)力電桿標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知較晚，忽略了這類電桿過(guò)載能力差、耐久性差的特點(diǎn)，也無(wú)法確定電桿是否超應(yīng)力使用，只能允許I級(jí)預(yù)應(yīng)力電桿在現(xiàn)場(chǎng)使用，其結(jié)果是油田架空配電線路預(yù)應(yīng)力電桿不同程度的損壞。

3 措施

要減少預(yù)應(yīng)力電桿損壞對(duì)油田配電網(wǎng)的影響和安全隱患，技術(shù)上可以從兩個(gè)方面著手：對(duì)受損不太嚴(yán)重的電桿，采取以?500 mm 鋼模澆筑鋼筋混凝土修復(fù)方法延長(zhǎng)其使用壽命；對(duì)損壞嚴(yán)重的電桿，需要拆除重建。油田需要加強(qiáng)電桿標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)、宣貫和使用管理。設(shè)計(jì)方需要核定不同桿型受力情況，設(shè)計(jì)使用相應(yīng)類型和強(qiáng)度等級(jí)的電桿：對(duì)于沒(méi)有拉線的直線桿[4]，在正常運(yùn)行時(shí)只承擔(dān)自身以及導(dǎo)線、金具產(chǎn)生的垂直于地面的重力，以及風(fēng)吹帶來(lái)的較小水平方向的剪應(yīng)力，電桿彎曲變形較小，損壞的較少，因而直線桿型選用寧折不彎的I級(jí)預(yù)應(yīng)力電桿比較經(jīng)濟(jì)，在一個(gè)資產(chǎn)折舊期[5]內(nèi)可以滿足強(qiáng)度需求；而對(duì)于有拉線的T 接桿[6]、轉(zhuǎn)角桿、終端桿[7]，除了承擔(dān)自身以及導(dǎo)線、金具產(chǎn)生的垂直于地面的重力以外，還要承擔(dān)導(dǎo)線水平方向的拉力、以及導(dǎo)線、拉線產(chǎn)生的向下的合力，故選用普通電桿或強(qiáng)度級(jí)別較高的預(yù)應(yīng)力電桿[8]較為合適；對(duì)于柱上變電站這種桿型，無(wú)論終端式[9]還是通過(guò)式[11]，除了承擔(dān)原桿型的各種受力之外，雙桿還要承擔(dān)1～1.5 t的設(shè)備和支持金具等產(chǎn)生的重力及操作臺(tái)的側(cè)向應(yīng)力，損壞較多，因而對(duì)于這種桿型，選用寧彎不折的M級(jí)普通電桿[12]更為合適。

4 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力電桿由于使用了較細(xì)的鋼筋，因而大幅度降低了鋼材用量，從而降低了電桿生產(chǎn)和采購(gòu)成本，在油田配電線路工程建設(shè)上具有較高的經(jīng)濟(jì)性。但從使用情況上分析，不同的桿型，其受到的應(yīng)力是不一樣的。除設(shè)計(jì)部門(mén)外，在油田物資內(nèi)供體系中從生產(chǎn)、采購(gòu)、施工、驗(yàn)收等多個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)檢驗(yàn)、監(jiān)督，在保證預(yù)應(yīng)力電桿質(zhì)量的前提下，確保不同桿型使用相應(yīng)類型和強(qiáng)度等級(jí)的電桿。