有機復(fù)合絕緣子用拉擠電絕緣棒透光性的探討

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摘要：對有機復(fù)合絕緣子用拉擠電絕緣芯棒的組成及結(jié)構(gòu)特性進行了論述。對芯棒的燈光透視試驗及芯棒透光性問題進行了探討，認為燈光透視檢驗不能作為拉擠電絕緣芯棒性能優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：拉擠芯棒；有機復(fù)合絕緣子；透光性；燈光透視檢驗

1  引言

拉擠電絕緣芯棒是有機復(fù)合絕緣子最重要的結(jié)構(gòu)部件。它不僅起到電氣內(nèi)絕緣的作用，同時還起到承擔(dān)外界機械荷載的作用。有機復(fù)合絕緣子的發(fā)展史表明，高性能的有機復(fù)合絕緣子必須有一個與之相配套的高性能拉擠電絕緣芯棒。隨著世界電力工業(yè)的不斷發(fā)展，有機復(fù)合絕緣子以其重量輕、抗污閃、抗?jié)耖W電壓高等一系列優(yōu) 異的性能，正逐步取代傳統(tǒng)的瓷絕緣子和玻璃絕緣子。統(tǒng)計資料表明，有機復(fù)合絕緣子已經(jīng)在世界上 27個國家和地區(qū)使用。在國外，美國和加拿大等國是復(fù)合絕緣子的主要使用國家。我國的復(fù)合絕緣子發(fā)展迅速，目前使用量位居世界第二位。有機復(fù)合絕緣子在我國從20世紀(jì)80年代初開始，經(jīng)歷了小批量掛網(wǎng)運行、工業(yè)性試運行及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化三個階段。現(xiàn)在我國的有機復(fù)合絕緣子生產(chǎn)廠有三十多家。能生產(chǎn)出35kV～500kV的有機復(fù)合絕緣子懸式交直流系列產(chǎn)品。在我國，復(fù)合絕緣子的使用量大約每年以8%的速度遞增，目前已經(jīng)超過了100 萬支。與之相配套的拉擠電絕緣棒也先后經(jīng)歷了普通拉擠芯棒、耐高溫拉擠芯棒和耐高溫耐脆斷拉擠芯棒。對拉擠電絕緣芯棒性能的測試手段與方法也在逐步完善。有關(guān)部門在制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)將芯棒的透光性列入了標(biāo)準(zhǔn)。在這里我們僅對拉擠芯棒的燈光透視檢驗方法的局限性和相關(guān)問題進行討論分析。

 

2  拉擠芯棒的組成與結(jié)構(gòu)特性

拉擠電絕緣芯棒是由纖維和樹脂基體構(gòu)成的。它是由樹脂浸漬的玻璃纖維經(jīng)過加熱的金屬模具通過纖維的拉擠固化工藝成型的。這種成型工藝的特點是可以制造任何尺寸與任何固定截面的芯棒。其生產(chǎn)效率高。但是由于拉擠成型工藝的特點要求芯棒在模具中停留的時間短，因此要求基體樹脂對纖維應(yīng)有良好的浸漬性能。它主要取決于以下兩個方面：一方面要求樹脂基體的粘度低，有較好的貯存使用期和快速固化特性，也就是我們通常所說的具有潛伏性固化反應(yīng)特征另一方面要求纖 維表面經(jīng)過偶聯(lián)劑等處理劑預(yù)處理，這樣不僅可以增加樹脂的浸潤性能，同時可以增加界面粘接性能，提高界面的介電性能和力學(xué)性能。
玻璃纖維是拉擠芯棒的主體材料，約占整個芯棒體積比的70%以上。在芯棒中起到骨架的支撐作用，因此通常采用堿土金屬元素含量在1%以下的無堿玻璃纖維，又稱E-玻璃纖維。

 

芯棒中的基體材料是樹脂。主要將分散的玻璃 纖維束紗粘接在一起形成整體芯棒。它一方面起到保護纖維免其裸露在外，同時又起到應(yīng)力傳遞的作用。樹脂基體材料一般是由環(huán)氧樹脂、固化劑、偶連劑、稀釋劑和內(nèi)脫模劑等成分按照一定的比例及混料順序混合均勻而成。樹脂基體材料中的環(huán)氧樹脂一般采用低粘度的雙酚A型環(huán)氧樹脂。它兩端含有環(huán)氧基作為反應(yīng)基團，使樹脂固化。環(huán)氧樹脂中間含有苯撐骨架可以提供良好的耐熱性能和機械強度，它還含有醚鍵，可以提供耐化學(xué)藥品性和韌性(可以內(nèi)旋轉(zhuǎn)),此外環(huán)氧樹脂側(cè)鏈上還含有羥基，可以提供反應(yīng)性和粘接性能，因此有萬能膠之稱。環(huán)氧樹指固化產(chǎn)物具有三維交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供了良好的機械、電氣和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕能力。
從樹脂基體的粘度及固化物機電熱性能考慮，固化劑一般采用低粘度的酸酐固化。酸酐固化劑可以在體系中羥基的作用下打開酸酐環(huán)，形成單酯，靠單酯中的羧基與環(huán)氧基進行開環(huán)固化反應(yīng)。為了縮短固化反應(yīng)時間，提高生產(chǎn)效率，因此通常使用促進劑。選擇促進劑的原則是除了使固化物具有優(yōu)異的機電熱性能以外，還應(yīng)該盡量使基體在室溫下具有潛伏性，在高溫下具有快速促進固化的反應(yīng)特征。以便不影響樹脂的貯存使用期。內(nèi)脫模劑又稱潤滑劑，它主要作用是在固化反應(yīng)成型過程中，使芯棒順利地與成型用的金屬模具迅速脫開。

3  拉擠電絕緣芯棒透明性的分析討論

拉擠電絕緣芯棒透明性能

按照光學(xué)原理當(dāng)一束光線進入一個復(fù)合介質(zhì)中，看復(fù)合介質(zhì)是否透明，透明度主要取決于組成該介質(zhì)的各種介質(zhì)折光指數(shù)(折射率)是否相同。對于拉擠芯棒而言，它是否透明，那么就取決于組成該芯棒的玻璃纖維與樹脂基體的折射率是否相同。一般而言，玻璃纖維與樹脂基體的折射率是不同的。所以一般情況下，拉擠電絕緣芯棒是不透明的，但是當(dāng)采用適當(dāng)?shù)臉渲w時，也就是恰好該樹脂基體的固化物與玻璃纖維的折射率相同或相近時，該拉擠芯棒就可以是透明的。為了提高拉擠芯棒的透明性能，可以采取以下措施：一方面選取樹脂基體固化物與玻璃纖維具有相同或相近的折射率，另一方面可以通過延長拉擠芯棒在模具中的成型時間。這樣不僅可以增加樹脂基體玻璃纖維的浸潤時間，而且可以降低樹脂基體的折射率，從而使拉擠芯棒透明性增加。但是這樣也會帶來兩個不利因素：一方面在模具中延長時間降低了生產(chǎn)率，另一方面由于在模具中固化時間過長容易出現(xiàn)粘模、堵模具現(xiàn)象，特別是高分子基體材料過固化后易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松散，從而影響復(fù)合材料的整體性能。從這種角度來講，對于芯棒而言，偏面追求任何一項性能指標(biāo)都是以犧牲其它性能指標(biāo)為代價，所以拉擠芯棒并不是越透明越好，透明度不能作為評判芯棒優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，進行燈光透視檢查不是必須的。另外拉擠芯棒從出廠到制造成有機復(fù)合絕緣子還要經(jīng)過嚴(yán)格的機、電、熱等性能的一系列檢驗。其中芯棒中若含有雜質(zhì)、氣泡、裂紋等，那么它對介電性能是極其敏感的。

4  結(jié)論

(1)拉擠電絕緣芯棒是由浸漬樹脂的玻璃纖維 經(jīng)過加熱的金屬模具通過拉擠成型工藝制成的。

(2)拉擠電絕緣芯棒的性能不僅取決于玻璃纖 維種類，還取決于樹脂基體的固化劑、促進劑等。

(3)拉擠芯棒的透光性能受到纖維、樹脂基體 的種類及其成型工藝等多方面的影響。

(4)燈光透視檢查是一種方便快捷的外觀檢驗 方法。

(5)燈光透視檢查對于非透光性拉擠芯棒無效， 且與芯棒性能無必然聯(lián)系，因此不能作為芯棒好壞的評判標(biāo)準(zhǔn)。