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摘要：對(duì)有機(jī)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(jìn)行了論述。對(duì)芯棒的燈光透視試驗(yàn)及芯棒透光性問(wèn)題進(jìn)行了探討，認(rèn)為燈光透視檢驗(yàn)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(jī)復(fù)合絕緣子；透光性；燈光透視檢驗(yàn)
1 引言
拉擠電絕緣芯棒是有機(jī)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(shí)還起到承擔(dān)外界機(jī)械荷載的作用。有機(jī)復(fù)合絕緣子的發(fā)展史表明，高性能的有機(jī)復(fù)合絕緣子必須有一個(gè)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(jī)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(jì)資料表明，有機(jī)復(fù)合絕緣子已經(jīng)在世界上 27個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用。在國(guó)外，美國(guó)和加拿大等國(guó)是復(fù)合絕緣子的主要使用國(guó)家。我國(guó)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(jī)復(fù)合絕緣子在我國(guó)從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始，經(jīng)歷了小批量掛網(wǎng)運(yùn)行、工業(yè)性試運(yùn)行及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化三個(gè)階段?，F(xiàn)在我國(guó)的有機(jī)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(jī)復(fù)合絕緣子懸式交直流系列產(chǎn)品。在我國(guó)，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(guò)了100 萬(wàn)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(duì)拉擠電絕緣芯棒性能的測(cè)試手段與方法也在逐步完善。有關(guān)部門(mén)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(duì)拉擠芯棒的燈光透視檢驗(yàn)方法的局限性和相關(guān)問(wèn)題進(jìn)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(shù)脂基體構(gòu)成的。它是由樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維經(jīng)過(guò)加熱的金屬模具通過(guò)纖維的拉擠固化工藝成型的。這種成型工藝的特點(diǎn)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(diǎn)要求芯棒在模具中停留的時(shí)間短，因此要求基體樹(shù)脂對(duì)纖維應(yīng)有良好的浸漬性能。它主要取決于以下兩個(gè)方面：一方面要求樹(shù)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(shuō)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(guò)偶聯(lián)劑等處理劑預(yù)處理，這樣不僅可以增加樹(shù)脂的浸潤(rùn)性能，同時(shí)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(gè)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(wú)堿玻璃纖維，又稱(chēng)E-玻璃纖維。
芯棒中的基體材料是樹(shù)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(hù)纖維免其裸露在外，同時(shí)又起到應(yīng)力傳遞的作用。樹(shù)脂基體材料一般是由環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂基體材料中的環(huán)氧樹(shù)脂一般采用低粘度的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。它兩端含有環(huán)氧基作為反應(yīng)基團(tuán)，使樹(shù)脂固化。環(huán)氧樹(shù)脂中間含有苯撐骨架可以提供良好的耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，它還含有醚鍵，可以提供耐化學(xué)藥品性和韌性(可以?xún)?nèi)旋轉(zhuǎn)),此外環(huán)氧樹(shù)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(wàn)能膠之稱(chēng)。環(huán)氧樹(shù)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(jī)械、電氣和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕能力。
從樹(shù)脂基體的粘度及固化物機(jī)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(kāi)酸酐環(huán)，形成單酯，靠單酯中的羧基與環(huán)氧基進(jìn)行開(kāi)環(huán)固化反應(yīng)。為了縮短固化反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，因此通常使用促進(jìn)劑。選擇促進(jìn)劑的原則是除了使固化物具有優(yōu)異的機(jī)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(jìn)固化的反應(yīng)特征。以便不影響樹(shù)脂的貯存使用期。內(nèi)脫模劑又稱(chēng)潤(rùn)滑劑，它主要作用是在固化反應(yīng)成型過(guò)程中，使芯棒順利地與成型用的金屬模具迅速脫開(kāi)。
在固化反應(yīng)過(guò)程中，要求內(nèi)脫模劑不參加樹(shù)脂基體的固化反應(yīng)，同時(shí)又要求它與金屬模具表面具有良好的潤(rùn)滑性能。
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(jìn)入一個(gè)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(duì)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(shù)脂基體的折射率是否相同。一般而言，玻璃纖維與樹(shù)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?shù)脂基體時(shí)，也就是恰好該樹(shù)脂基體的固化物與玻璃纖維的折射率相同或相近時(shí)，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(shù)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(guò)延長(zhǎng)拉擠芯棒在模具中的成型時(shí)間。這樣不僅可以增加樹(shù)脂基體玻璃纖維的浸潤(rùn)時(shí)間，而且可以降低樹(shù)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(huì)帶來(lái)兩個(gè)不利因素：一方面在模具中延長(zhǎng)時(shí)間降低了生產(chǎn)率，另一方面由于在模具中固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易出現(xiàn)粘模、堵模具現(xiàn)象，特別是高分子基體材料過(guò)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(lái)講，對(duì)于芯棒而言，偏面追求任何一項(xiàng)性能指標(biāo)都是以犧牲其它性能指標(biāo)為代價(jià)，所以拉擠芯棒并不是越透明越好，透明度不能作為評(píng)判芯棒優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)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(jī)復(fù)合絕緣子還要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的機(jī)、電、熱等性能的一系列檢驗(yàn)。其中芯棒中若含有雜質(zhì)、氣泡、裂紋等，那么它對(duì)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(shù)脂的玻璃纖維 經(jīng)過(guò)加熱的金屬模具通過(guò)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(lèi)，還取決于樹(shù)脂基體的固化劑、促進(jìn)劑等。
(3)拉擠芯棒的透光性能受到纖維、樹(shù)脂基體 的種類(lèi)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(yàn) 方法。
(5)燈光透視檢查對(duì)于非透光性拉擠芯棒無(wú)效， 且與芯棒性能無(wú)必然聯(lián)系，因此不能作為芯棒好壞的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
