我國帶電作業(yè)用盡緣桿材的現狀和遠景
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(lái)，我國帶電作業(yè)使用盡緣工具的材料不斷更新，當前，使用較廣泛的是固體復合盡緣材料，而固體復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(shù)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。 聲級計| 溫濕度計| 紅外線(xiàn)測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線(xiàn)溫度計| 露點(diǎn)儀| 亮度計| 溫度記錄儀|

　　因此要制造出具有優(yōu)良的電氣性能及機械特性的盡緣桿（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(guò)程質(zhì)量治理，才能使產(chǎn)品質(zhì)量穩定，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(kāi)展，從開(kāi)展帶電作業(yè)以來(lái)，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(kāi)展帶電作業(yè)40余年的歷史來(lái)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(kāi)展帶電作業(yè)初期，為50年代初至50年代末，開(kāi)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(chēng)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(shù)脂復合材料在我國問(wèn)世。我國相繼在西安、營(yíng)口等地建立了盡緣材料廠(chǎng)，生產(chǎn)出了環(huán)氧樹(shù)脂（酚醛樹(shù)脂）玻璃布卷制管材。

　　為了適應帶電作業(yè)對盡緣材料長(cháng)度的要求，這類(lèi)盡緣材料在制造方法上也衍生了除機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(zhù)生產(chǎn)的發(fā)展以及我國標準化工作進(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準，即JB888-66、JB1680-75、GB5131.2-85以及后來(lái)公布實(shí)施的GB13398-92標準。迷些國家標準及行業(yè)標準對規范這類(lèi)盡緣材料的制造以及試驗，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、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、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 )導致人身及設備事故，因此這類(lèi)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，武漢高壓研究所、河北省電力產(chǎn)業(yè)局江西5727廠(chǎng)聯(lián)手研制防潮泡沫填充環(huán)氧桿，經(jīng)過(guò)聯(lián)合攻關(guān)，終獲成功。并于1992年7月通過(guò)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)臺階。即材料的密度首次達到了1.75g/cm3，而且通過(guò)了IEC60855標準的淋雨試驗項目。

　　4）玻璃纖維增強環(huán)氧復合盡緣桿階段

　　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(kāi)始研制和生產(chǎn)新一代“高強度、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)，使得機械老化特性也得到很大地進(jìn)步。引拔、纏繞工藝標志著(zhù)我國帶電作業(yè)用盡緣桿材制造技術(shù)躍上了一個(gè)新的臺階。

　　2．我國盡緣桿材的現狀

　　（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(chǎng)家眾多，且良莠不齊，有國有企業(yè)大型盡緣材料廠(chǎng)生產(chǎn)，也有私營(yíng)小手工作坊生產(chǎn)，所生的各個(gè)階段的產(chǎn)品均出現在市場(chǎng)上，但銷(xiāo)售人格卻有很大的差異。很多使用者，由于缺乏必要的檢驗手段，也無(wú)法確定其質(zhì)量?jì)?yōu)劣，假如選擇不當，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，甚至會(huì )危及人身及設備安全。表1列出了我國各個(gè)階段盡緣桿（管）材的主要指標。

　　表1我國各階段盡緣桿（管）材主要指標

　　技術(shù)參數第二階段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：——“/”上方數據為常態(tài)體積電阻；下方數據為濕潤狀態(tài)下的值。

　　從表1所列數據可以看出，第四階段的玻璃纖維增強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)數目級；抗彎強度幾乎翻一番。這說(shuō)明，第四階段盡緣材料無(wú)論的電氣性能還是機械特性都有了質(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)品之所以達不到1992年公布實(shí)施的國家標準GB13398—92和國際電工委員會(huì )標準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(wú)論是機械卷制，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(guò)程中存在很多間隙，在固化成型的過(guò)程中排氣性很差，尤其是在工藝過(guò)程中的覆蓋氣泡和熱反應氣泡不能很好地排出。固化成型后，盡緣結構內存在很多空氣隙、氣泡或分層等缺陷，當電場(chǎng)達到一定強度時(shí)，例如在500kV的相電壓下盡緣桿高壓端電場(chǎng)強度可達2000kV/m以上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后盡緣工具端部溫度逐漸升高，并往下延伸，這種由于盡緣結構內部產(chǎn)生的局部放電，終極會(huì )導致盡緣材料的碳化，而失往盡緣性能。

　　國內有某些生產(chǎn)廠(chǎng)為了達到通過(guò)淋雨試驗的目的，試圖在盡緣桿材表面噴涂防水盡緣漆的辦法，而試驗結果表明，盡管性能好的防水盡緣漆解決了淋雨狀態(tài)下的電性能，但由于盡緣材料的密度達不到要求，它的吸水率達不到要求，而且機械強度也達不到相關(guān)標準要求。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，對縱向纖維施加一定量的引拔力，可大大增強材料的密度，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(guò)抗壓，高溫固化，能有效地排出工藝氣泡，進(jìn)一步減少熱反應氣泡。

　　（2）現階段盡緣桿材已達到的水平

　　我國國家標準GB13398—92《帶電作業(yè)用盡緣桿通用技術(shù)條件》規定，用以制造盡緣桿的盡緣材料，其物理、機械及介電性能應符合表2的規定。

　　表2國家標準規定值及玻璃纖增強桿技術(shù)指標

　　項目GB13398—92標準技術(shù)要求玻璃纖維增強桿指示

　　密度不小于/kg/cm31.75×1032.02×103

　　吸水率不大于/0.40.041

　　抗彎強度不小于/N/cm235×10338.36×103

　　抗拉強茺不小于/N/cm230×10338.132×103

　　*體積電阻系數，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(guò)

　　*注：——“/”上方數據為常態(tài)；下方數據為受潮后數值。

　　從表2所列數值可以看，玻璃纖維增強盡緣桿的各項電氣、機械指標，均達到國家標準的要求。

　　由于國家標準是在1992年制訂并公布實(shí)施的，當時(shí)考慮到國內盡緣桿材的生產(chǎn)水平，標準不可脫離生產(chǎn)實(shí)際，因而相應IEC標準提出的某些考核指標，沒(méi)有列進(jìn)標準之中往。隨著(zhù)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)標準化技術(shù)委員會(huì )提出，應對GB13398—92標準進(jìn)行修訂，盡量靠近IEC標準，等同采用IEC60855標準。上前國家質(zhì)量技術(shù)監視局已下達該標準的修訂計劃，國標的修訂工作正在進(jìn)行之中。

　　（3）與國外同類(lèi)產(chǎn)品的比較

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

　　為了將國產(chǎn)玻璃纖維增強環(huán)氧盡緣桿與國外同類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)特性進(jìn)行比較，我們曾經(jīng)進(jìn)行了美國強斯公司產(chǎn)品與國產(chǎn)盡緣桿的對比試驗，其試驗結果見(jiàn)表3。

　　表3玻璃纖維增強環(huán)氧盡緣桿比對試驗結果

　　試驗項目美國強斯（CHNACE）公司泡沫中國秦川廠(chǎng)泡末填充盡緣桿

　　滲透試驗通過(guò)通過(guò)

　　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

　　電氣試驗干態(tài)I1=5.6μA通過(guò)I1=5.24μA

　　φ1=84.6°通過(guò)φ1=78.5°通過(guò)

　　168h受潮后I2=9.8μA通過(guò)I2=7.5μA

　　φ2=81.4°通過(guò)φ2=75°通過(guò)

　　淋雨試驗通過(guò),但可見(jiàn)電弧通過(guò)

　　機械試驗4000次疲憊試驗通過(guò)通過(guò)

　　4000次疲憊試驗后電氣性能試驗通過(guò)通過(guò)

　　從表3所列數值可以看出，美國強斯公司與中國泰川廠(chǎng)的產(chǎn)品均達到了IEC60855標準所要求的技術(shù)指標，但總起來(lái)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(wú)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

　　帶電作業(yè)用盡緣桿材要求重量輕，電氣性能優(yōu)良，機械特性好，這其中主要的原因是：要適應帶電作業(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)展比強度高的產(chǎn)品是當前以及今后發(fā)展的總趨勢。玻璃纖維增強環(huán)氧復合盡緣材料是國際上推崇的新材料，這種新型復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(méi)有任何滲透。

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

　　2）電氣性能

　　電氣試驗分為干態(tài)、受潮后以及淋雨試驗。

　　干態(tài)試驗時(shí)，試品預先置于試驗區域的大氣環(huán)境中至少24h，兩電極相間加工頻試驗電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，試品應置于溫度為23℃相對濕度為93的試驗箱中168小時(shí)，然后施加工頻電壓。淋雨試驗，愚昧應持續加壓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情況下盡緣桿電氣性能的重要試驗。

　　3）機械特性

　　機械特性包括彎曲、扭力和擠壓試驗，在進(jìn)行這些試驗時(shí)，規定了明確的加壓速度，并丈量其撓度，還應記錄殘余撓度。

　　機械試驗的目的是要求盡緣桿具有較大的抗彎強度，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）機械老化性能

　　機械老化性能，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90°共進(jìn)行4000次彎曲試驗后，試品應無(wú)任何損傷痕跡，也不慶有任何永久變形。經(jīng)過(guò)了機械老化試驗的試品還應通過(guò)電氣干態(tài)和濕態(tài)盡緣試驗通過(guò)了4000次加卸荷載的疲憊試驗，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)方面的要求及嚴格試驗，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。