我國帶電作業(yè)用盡緣桿材的現(xiàn)狀和遠(yuǎn)景

我國帶電作業(yè)用盡緣桿材的現(xiàn)狀和遠(yuǎn)景
在帶電作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里，盡緣工具是保證作業(yè)安全的重要器件。而用于制造盡緣工具的盡緣桿（管）材，其電氣性能，機(jī)械特性是否優(yōu)良，是關(guān)系到帶電作業(yè)盡緣工具質(zhì)量的最基本因素。

　　幾十年來，我國帶電作業(yè)使用盡緣工具的材料不斷更新，當(dāng)前，使用較廣泛的是固體復(fù)合盡緣材料，而固體復(fù)合盡緣材料由于其制造加工工藝以及使用的玻璃纖維、環(huán)氧樹脂的配方等原材料不同，而所加工制造的產(chǎn)品在質(zhì)量上有很大的差異。 聲級(jí)計(jì)| 溫濕度計(jì)| 紅外線測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線溫度計(jì)| 露點(diǎn)儀| 亮度計(jì)| 溫度記錄儀|

　　因此要制造出具有優(yōu)良的電氣性能及機(jī)械特性的盡緣桿（管）材，必須在選擇原材料上把關(guān)；制造加工藝要先進(jìn)，同時(shí)要做到全過程質(zhì)量治理，才能使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，以確保生產(chǎn)出性能優(yōu)良的盡緣桿材。

　　1．我國盡緣桿材的發(fā)展歷史

　　（1）盡緣桿材的興起與發(fā)展階段

　　我國的帶電作業(yè)于1954年在鞍山電業(yè)局首先開展，從開展帶電作業(yè)以來，盡緣材料的使用就與帶電作業(yè)技術(shù)緊密相連，隨同發(fā)展。

　　從我國開展帶電作業(yè)40余年的歷史來看，用于制造盡緣工具的盡緣材料也大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：

　　1）環(huán)氧紙棒階段

　　這一階段為我國開展帶電作業(yè)初期，為50年代初至50年代末，開始采用環(huán)氧紙棒（管）為主體，也采用樺木桿（棒）。這一時(shí)期所使用的盡緣材料也可稱為“木質(zhì)盡緣工具”。

　　2）環(huán)氧玻璃布卷制管階段

　　這一階段，是在1960年前后，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在我國問世。我國相繼在西安、營口等地建立了盡緣材料廠，生產(chǎn)出了環(huán)氧樹脂（酚醛樹脂）玻璃布卷制管材。

　　為了適應(yīng)帶電作業(yè)對(duì)盡緣材料長度的要求，這類盡緣材料在制造方法上也衍生了除機(jī)制卷管以及人工卷管，而其中最有代表性的盡緣材料為“3640環(huán)氧管材”。

　　隨著生產(chǎn)的發(fā)展以及我國標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)程的加快，在這一階段時(shí)期里，我國相繼建立了盡緣材料的制造標(biāo)準(zhǔn)，即JB888-66、JB1680-75、GB5131.2-85以及后來公布實(shí)施的GB13398-92標(biāo)準(zhǔn)。迷些國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)規(guī)范這類盡緣材料的制造以及試驗(yàn)，起到了很好地推動(dòng)作用。

　　這一階段的盡緣材料為管材，由于其密度大低，且管內(nèi)、外不夠光滑，防潮性能差。盡緣管材一旦受潮，輕易產(chǎn)生管內(nèi)、管外的沿面放電，受潮的盡緣管材一旦用于帶電作業(yè)，將會(huì)導(dǎo)致人身及設(shè)備事故，因此這類盡緣材要求放置至特殊的工具保管室中存放。

　　3）防潮泡沫填充環(huán)氧桿階段

　　80年代末，鑒戒國外經(jīng)驗(yàn)，武漢高壓研究所、河北省電力產(chǎn)業(yè)局江西5727廠聯(lián)手研制防潮泡沫填充環(huán)氧桿，經(jīng)過聯(lián)合攻關(guān)，終獲成功。并于1992年7月通過了原能源部組織的技術(shù)鑒定。這一科研成果使我國的帶電作業(yè)盡緣桿材上了一個(gè)臺(tái)階。即材料的密度首次達(dá)到了1.75g/cm3，而且通過了IEC60855標(biāo)準(zhǔn)的淋雨試驗(yàn)項(xiàng)目。

　　4）玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合盡緣桿階段

　　1994年以后，西安秦光電工技術(shù)研究所和陜西秦川電力器材開始研制和生產(chǎn)新一代“高強(qiáng)度、充填泡沫盡緣材料”，這種盡緣材料采用引拔、纏繞一體化熱固成型的新工藝，然后管內(nèi)填充聚氨脂泡沫。

　　而引拔、纏繞工藝的思路是解決盡緣材料的密度，成型材料的抗彎特性。由于盡材料的致密性增高，盡緣材料的滲水性大大降低，防潮性能也得到很大的進(jìn)步，同時(shí)由于盡緣材料的密度增加，除了縱向玻璃纖維還有螺旋狀玻璃布帶的纏繞，使得抗彎性能有了較大地進(jìn)步，同時(shí)，使得機(jī)械老化特性也得到很大地進(jìn)步。引拔、纏繞工藝標(biāo)志著我國帶電作業(yè)用盡緣桿材制造技術(shù)躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。

　　2．我國盡緣桿材的現(xiàn)狀

　　（1）目前盡緣桿材發(fā)展的特點(diǎn)

　　目前，我國生產(chǎn)盡緣桿材的廠家眾多，且良莠不齊，有國有企業(yè)大型盡緣材料廠生產(chǎn)，也有私營小手工作坊生產(chǎn)，所生的各個(gè)階段的產(chǎn)品均出現(xiàn)在市場上，但銷售人格卻有很大的差異。很多使用者，由于缺乏必要的檢驗(yàn)手段，也無法確定其質(zhì)量優(yōu)劣，假如選擇不當(dāng)，誤將質(zhì)量低劣的盡緣材料用于重要部位，則會(huì)造成重大事故，甚至?xí)�危及人身及設(shè)備安全。表1列出了我國各個(gè)階段盡緣桿（管）材的主要指標(biāo)。

　　表1我國各階段盡緣桿（管）材主要指標(biāo)

　　技術(shù)參數(shù)第二階段3640卷制管第三階段3640防潮桿第四階段玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧桿

　　密度/h/cm31.41.762.02

　　吸水率/0.30.0490.041

　　抗彎/N/cm218.0×10333.0×10336.36×103

　　*體積電阻/Ω·cm1014/1071.14×1014/1.53×10128.215×015/1.4285×1014

　　50Hz介損0.030.0280.00317

　　*注：——“/”上方數(shù)據(jù)為常態(tài)體積電阻；下方數(shù)據(jù)為濕潤狀態(tài)下的值。

　　從表1所列數(shù)據(jù)可以看出，第四階段的玻璃纖維增強(qiáng)盡緣桿材較第二階段卷制管材的密度幾乎進(jìn)步了50；吸水率降低了一個(gè)數(shù)目級(jí)；抗彎強(qiáng)度幾乎翻一番。這說明，第四階段盡緣材料無論的電氣性能還是機(jī)械特性都有了質(zhì)的進(jìn)步。

　　回顧我國盡緣桿（管）材的生產(chǎn)及使用歷史，前幾個(gè)階段生產(chǎn)的產(chǎn)品之所以達(dá)不到1992年公布實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB13398—92和國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC60855—85，其主要原因是生產(chǎn)工藝落后，在卷制管的生產(chǎn)工藝中，無論是機(jī)械卷制，模壓和手工卷制，其浸漬了的玻璃纖維布經(jīng)緯稈維相等，在相交、相疊的卷制過程中存在很多間隙，在固化成型的過程中排氣性很差，尤其是在工藝過程中的覆蓋氣泡和熱反應(yīng)氣泡不能很好地排出。固化成型后，盡緣結(jié)構(gòu)內(nèi)存在很多空氣隙、氣泡或分層等缺陷，當(dāng)電場達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，例如在500kV的相電壓下盡緣桿高壓端電場強(qiáng)度可達(dá)2000kV/m以上，經(jīng)過一段時(shí)間后盡緣工具端部溫度逐漸升高，并往下延伸，這種由于盡緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的局部放電，終極會(huì)導(dǎo)致盡緣材料的碳化，而失往盡緣性能。

　　國內(nèi)有某些生產(chǎn)廠為了達(dá)到通過淋雨試驗(yàn)的目的，試圖在盡緣桿材表面噴涂防水盡緣漆的辦法，而試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管性能好的防水盡緣漆解決了淋雨?duì)顟B(tài)下的電性能，但由于盡緣材料的密度達(dá)不到要求，它的吸水率達(dá)不到要求，而且機(jī)械強(qiáng)度也達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，要發(fā)展-我國帶電作業(yè)用盡緣桿材，重要的是解決盡緣材料的密度題目，而進(jìn)步盡緣材料的密度，關(guān)鍵題目是加工工藝。要公道配制縱向玻璃纖維用量，對(duì)縱向纖維施加一定量的引拔力，可大大增強(qiáng)材料的密度，而輔之以一定的螺旋纏繞，可進(jìn)步材料的抗彎，抗扭性能，在一定的張力之下通過抗壓，高溫固化，能有效地排出工藝氣泡，進(jìn)一步減少熱反應(yīng)氣泡。

　　（2）現(xiàn)階段盡緣桿材已達(dá)到的水平

　　我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB13398—92《帶電作業(yè)用盡緣桿通用技術(shù)條件》規(guī)定，用以制造盡緣桿的盡緣材料，其物理、機(jī)械及介電性能應(yīng)符合表2的規(guī)定。

　　表2國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值及玻璃纖增強(qiáng)桿技術(shù)指標(biāo)

　　項(xiàng)目GB13398—92標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求玻璃纖維增強(qiáng)桿指示

　　密度不小于/kg/cm31.75×1032.02×103

　　吸水率不大于/0.40.041

　　抗彎強(qiáng)度不小于/N/cm235×10338.36×103

　　抗拉強(qiáng)茺不小于/N/cm230×10338.132×103

　　*體積電阻系數(shù)，大于/Ω·cm1.0×1014/×1.0×10128.2×1015/1.43×1014

　　50Hz介質(zhì)損耗角正切不大于0.010.00317

　　表面耐壓（受潮后）不小于/kV12通過

　　*注：——“/”上方數(shù)據(jù)為常態(tài)；下方數(shù)據(jù)為受潮后數(shù)值。

　　從表2所列數(shù)值可以看，玻璃纖維增強(qiáng)盡緣桿的各項(xiàng)電氣、機(jī)械指標(biāo)，均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　由于國家標(biāo)準(zhǔn)是在1992年制訂并公布實(shí)施的，當(dāng)時(shí)考慮到國內(nèi)盡緣桿材的生產(chǎn)水平，標(biāo)準(zhǔn)不可脫離生產(chǎn)實(shí)際，因而相應(yīng)IEC標(biāo)準(zhǔn)提出的某些考核指標(biāo)，沒有列進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)之中往。隨著我國盡緣桿材生產(chǎn)水平的進(jìn)步，以及與國際接軌速度的進(jìn)步，全國帶電作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出，應(yīng)對(duì)GB13398—92標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，盡量靠近IEC標(biāo)準(zhǔn)，等同采用IEC60855標(biāo)準(zhǔn)。上前國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)視局已下達(dá)該標(biāo)準(zhǔn)的修訂計(jì)劃，國標(biāo)的修訂工作正在進(jìn)行之中。

　　（3）與國外同類產(chǎn)品的比較

　　美國強(qiáng)斯（CHANCE）公司生產(chǎn)的玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧桿基本上代表了當(dāng)今世界的先進(jìn)水平。法國、加拿大、日本等各國都使用美國強(qiáng)斯公司的產(chǎn)品。美國產(chǎn)品不僅執(zhí)行本國的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而且也遵循IEC60855標(biāo)準(zhǔn)。

　　為了將國產(chǎn)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧盡緣桿與國外同類產(chǎn)品的技術(shù)特性進(jìn)行比較，我們?cè)��?jīng)進(jìn)行了美國強(qiáng)斯公司產(chǎn)品與國產(chǎn)盡緣桿的對(duì)比試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見表3。

　　表3玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧盡緣桿比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

　　試驗(yàn)項(xiàng)目美國強(qiáng)斯（CHNACE）公司泡沫中國秦川廠泡末填充盡緣桿

　　滲透試驗(yàn)通過通過

　　彎曲破壞（試品φ32×2.5）破壞值殘余變形破壞值殘余變形

　　2587N1.2mm3742N1.1mm

　　電氣試驗(yàn)干態(tài)I1=5.6μA通過I1=5.24μA

　　φ1=84.6°通過φ1=78.5°通過

　　168h受潮后I2=9.8μA通過I2=7.5μA

　　φ2=81.4°通過φ2=75°通過

　　淋雨試驗(yàn)通過,但可見電弧通過

　　機(jī)械試驗(yàn)4000次疲憊試驗(yàn)通過通過

　　4000次疲憊試驗(yàn)后電氣性能試驗(yàn)通過通過

　　從表3所列數(shù)值可以看出，美國強(qiáng)斯公司與中國泰川廠的產(chǎn)品均達(dá)到了IEC60855標(biāo)準(zhǔn)所要求的技術(shù)指標(biāo)，但總起來看中國產(chǎn)品的質(zhì)量較美國產(chǎn)品略勝一籌，如彎曲破壞值要高出40，殘余變形小，無論干濕態(tài)的泄漏電流均要小一些。

　　3．盡緣桿材的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　帶電作業(yè)用盡緣桿材要求重量輕，電氣性能優(yōu)良，機(jī)械特性好，這其中主要的原因是：要適應(yīng)帶電作業(yè)多種用途的要求，例如盡緣操縱桿、盡緣桿、盡緣拉（吊）桿以及丈量桿等，而各種盡緣桿在實(shí)際作業(yè)時(shí)都由帶電作業(yè)職員在高空進(jìn)行實(shí)際操縱，因此發(fā)展比強(qiáng)度高的產(chǎn)品是當(dāng)前以及今后發(fā)展的總趨勢(shì)。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合盡緣材料是國際上推崇的新材料，這種新型復(fù)合盡緣材料有以下幾個(gè)方面的技術(shù)要求。

　　1）滲透性能

　　要求將材料試品置于品紅溶液中，抽成低于6500Pa的真空，保持1小時(shí)，沒有任何滲透。

　　滲透試驗(yàn)是考核聚氨脂泡沫充真質(zhì)量及盡緣界面質(zhì)量的指標(biāo)，在真空狀態(tài)下沒有滲透說明盡緣材料防潮性能較好，界面結(jié)合緊密。

　　2）電氣性能

　　電氣試驗(yàn)分為干態(tài)、受潮后以及淋雨試驗(yàn)。

　　干態(tài)試驗(yàn)時(shí)，試品預(yù)先置于試驗(yàn)區(qū)域的大氣環(huán)境中至少24h，兩電極相間加工頻試驗(yàn)電100kV，1min，丈量泄漏電流I1，并記錄最大電流與電壓間的相角差φ1。

　　受潮后的試驗(yàn)，試品應(yīng)置于溫度為23℃相對(duì)濕度為93的試驗(yàn)箱中168小時(shí)，然后施加工頻電壓。淋雨試驗(yàn)，愚昧應(yīng)持續(xù)加壓1h。

　　這是考核盡緣桿在正常狀態(tài)下，或天氣濕潤的情況下以及在忽然降雨一定雨強(qiáng)情況下盡緣桿電氣性能的重要試驗(yàn)。

　　3）機(jī)械特性

　　機(jī)械特性包括彎曲、扭力和擠壓試驗(yàn)，在進(jìn)行這些試驗(yàn)時(shí)，規(guī)定了明確的加壓速度，并丈量其撓度，還應(yīng)記錄殘余撓度。

　　機(jī)械試驗(yàn)的目的是要求盡緣桿具有較大的抗彎強(qiáng)度，殘余撓度小，而且具有一定的扭力。尤其是用于操縱桿時(shí)，便于傳遞力，進(jìn)步操縱時(shí)的正確度，從而進(jìn)步作業(yè)時(shí)的有效時(shí)間。

　　4）機(jī)械老化性能

　　機(jī)械老化性能，即盡緣材料的壽命，要求試品每進(jìn)行1000次彎曲循環(huán)后將試品旋轉(zhuǎn)90°共進(jìn)行4000次彎曲試驗(yàn)后，試品應(yīng)無任何損傷痕跡，也不慶有任何永久變形。經(jīng)過了機(jī)械老化試驗(yàn)的試品還應(yīng)通過電氣干態(tài)和濕態(tài)盡緣試驗(yàn)通過了4000次加卸荷載的疲憊試驗(yàn)，且電氣性能不降低，表明盡緣桿自始至終處于良好狀態(tài)，可以有效工作十年左右。

　　故以上幾個(gè)方面的要求及嚴(yán)格試驗(yàn)，是保證帶電作業(yè)時(shí)，不發(fā)生盡緣工具事故的有力保證。