1、吳亞民2（1．大連理工大學，遼寧 大連 116023；）
2．渭南方正電力器材制造有限公司，陜西 渭南 714000）摘 要：對有機復合絕緣子用芯棒的組成及結(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復合絕緣子芯棒性能優(yōu)劣的判斷標準。關(guān)鍵詞：復合絕緣子芯棒；有機復合絕緣子；透光性；燈光透視檢驗中圖分類號：TM216文獻標識碼：B1 引言復合絕緣子芯棒是有機復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，同時還起到承擔外界機械荷載的作用。有機復合絕緣子的發(fā)展史表明，高性能的有機復合絕緣子必須有一個與之配套的高性能復合絕緣子芯棒
隨著世界電力工業(yè)的不斷發(fā)展，有機復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合絕緣子的主要使用國家。我國的復合絕緣子發(fā)展迅速，目前使用量位居世界第二位。有機復合絕緣子在我國從20世紀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?，F(xiàn)在我國的有機復合絕緣子生產(chǎn)廠有三十多家。能生產(chǎn)出35kV～500kV的有機復合絕緣子懸式交直流系列產(chǎn)品。在我國，復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。與之相配套的復合絕緣子棒也先后經(jīng)歷了普通復合絕緣子棒、耐高溫復合絕緣子棒和耐高溫耐脆斷復合絕緣子棒。對復合絕緣子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)標準中已經(jīng)將芯棒的透光性列入了標準。在這里我們僅對復合絕緣子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、復合絕緣子芯棒的組成與結(jié)果特性復合絕緣子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復合絕緣子固化工藝成型的。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。但是由于復合絕緣子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映特性
另一方面要求纖維表面經(jīng)過偶聯(lián)劑等
處理劑預處理，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性能。玻璃纖維是復合絕緣子芯棒的主體材料，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。芯棒中的基本材料是樹脂。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)氧基作為反應集團，使樹脂固化。環(huán)氧樹脂中間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，可以提供反應性和粘接性能，因此有萬能膠之稱。環(huán)氧樹脂固化產(chǎn)物具有三維交聯(lián)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，提供良好的機械、電氣和耐化學介質(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。為了縮短固化反應時間，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特性。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成型過程中，使芯棒順利地與成型用的金屬模具迅速脫開
在固化反應過程中，要求內(nèi)脫模劑不參加樹脂基體的固化反應，同時又要求它與金屬模具表面具有良好的潤滑性能。一般的選擇原則為在常溫下與樹脂基體具有良好的相容性，當達到一定的固化溫度時，隨著樹脂基體固化反應的進行，在凝膠點以前能夠順利地從樹脂基體中遷移到芯棒的表面。內(nèi)脫模劑是影響芯棒透明性的主要因素之一。
3、復合絕緣子芯棒透明性的分析討論
燈光透視檢驗把芯棒置于具有凹槽的桌面上，桌面下安裝照明日光燈，光線應照在芯棒上。若芯棒內(nèi)部有雜質(zhì)、氣泡、接頭斷面和裂紋，則應剔除。
復合絕緣子芯棒透明性能按照光學原理
當一束光線進入一個復合介質(zhì)中，看復合介質(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。對于復合絕緣子芯棒而言，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，玻璃纖維與樹脂的折射率是不同的。所以一般情況下，復合絕緣子芯棒是不透明的，但是當采用適當?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，該復合絕緣子芯棒就可以是透明的，為了提高復合絕緣子芯棒的透明性能，可以采用以下措施：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復合絕緣子芯棒在模具的成型時間。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，從而使復合絕緣子芯棒透明性增加。但是這樣也會帶來兩個不利因素：一方面在模具中延長了時間降低了生產(chǎn)率，另一方面由于在模具中固化時間過長容易出現(xiàn)粘膜、堵膜具現(xiàn)象，特別是高分子基體材料過固化后易出現(xiàn)結(jié)果松散，從而影響復合材料的整體性能。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都是以犧牲其它性能指標為代價，所以復合絕緣子芯棒并不是越透明越好，透明度不能作為評判芯棒優(yōu)劣的標準，進行燈光透視檢查不是必須的。另外復合絕緣子芯棒從出廠到制造成有機復合絕緣子還要經(jīng)過嚴格的機、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。
透光性試驗的局限性表1列出了透明芯棒與非透明芯棒常規(guī)性能指標對比。表1#芯棒選用的玻纖為重慶國產(chǎn)，樹脂為岳化，固化劑為日本MNA，脫膜劑為美國1846N；2#芯棒選用的玻纖為PPG公司，樹脂為無錫，固化劑為日本MNA，脫膜劑為美國1846N；3#芯棒選用的玻纖為重慶國產(chǎn)，樹脂為岳化，固化劑為國產(chǎn)906，脫膜劑為荷半152B；4#芯棒選用的玻纖為日本東紡，樹脂為無錫，固化劑為日本MNA，脫膜劑為1890M。實際生產(chǎn)過程和一些性能測試結(jié)果表明，芯棒的透明性與芯棒的機、電、熱等性能指標不存在必然的聯(lián)系，因此芯棒的透視檢查不是必須的，當然也不是說燈光透視檢查毫無用途。以其實驗的操作可行性而言，它是一種芯棒外觀的快速檢驗方法。所以，芯棒只要通過其機、電、熱性能測試，就應該視為合格，這也與JB5892及IEC1109中有關(guān)芯棒部分相一致。而不應將芯棒本身是否有透明作為芯棒質(zhì)量好壞和優(yōu)劣的評價標準。
4 結(jié)論
（1）復合絕緣子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復合絕緣子成型工藝制成的。
（2）復合絕緣子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）復合絕緣子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復合絕緣子芯棒無效，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準。
