复合绝缘子 FRP 芯棒试验

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合绝缘子芯棒必须能够承受所有的机械应力,包括外部的弯曲、拉伸和压缩力以及电气设备在充满气体的情况下能承受的内部压力。现有的IEC 62217标准涵盖了棒和管必须做的设计试验,并规定了两个测试程序,以验证所有用特殊工艺制做的芯棒质量以及不同材料结合后的质量是否满足要求。因为这些试验很容易实施,所以将它们作为例行试验。在这些试验中, 考虑了机械强度试验并规定了施加作用力的方法(例如96小时的负荷—时间试验)。

制造工艺

实心棒型绝缘子和支柱绝缘子的芯棒通常用拉挤工艺进行制造(见图一)。相比之下,诸如变压器或避雷器之类电气设备的套管,会采用更高的工艺, 如湿绕法或真空浸渍来进行制造。而现在又发展起来一种新的工艺,综合了前述两种方法,被称为拉绕法。

原材料

用于高电压设备中的芯棒,其原材料由纯环氧树脂或以环氧树脂为基体的混合物所组成。在芯棒生产中,最常用的固化剂为酸酐类固化剂。对于防止棒型绝缘子的芯棒脆断,目前很多用户明确指定芯棒使用的玻璃纤维必须是耐电解腐蚀的玻璃纤维(即E-CR- 玻璃)。对于支柱绝缘子和空心绝缘子,一般使用电气性能优异的玻璃纤维( 或E玻璃)。对于设备绝缘子,特别是断路器套管,目前采用聚酯纤维或芳纶纤维。

以下将根据对棒形绝缘子的具体测试情况,对其各种工艺和材料的不同组合进行介绍。

棒形复合绝缘子脆断的试验程序

图一: 拉挤过程的简要示意图

通过对几起由脆断引起的绝缘子事故(见图二) 的详细调查,提出了防止今后此类事情发生的意见。在这个问题上可参考IEEE的工作(2002年的专责小组报告: 非瓷绝缘子脆断) 和国际大电网会议工作组B2.03

D1.14 2004年的技术手册255)。

D1.14的工作使 IEC 62039 标准的有了新的进展,

图二: 典型的芯棒脆断

而这个标准对使用高压户外高分子材料提出了最低要求, 同时提出了相应的试验程序。此外,IEC TC36WG 12准备制定一个标准,为了防止复合绝缘子芯棒的脆断,在制造、试验和诊断三个方面提供了进一步的指导意见。

图三: 含有护套的试品
图四: 护套上的裂缝

针对绝缘子芯棒脆断的问题进行了一个有趣的试验:利用一个常规方法对硅橡胶护套和E玻璃纤维芯棒的绝缘子进行一个测试,来评估芯棒的耐酸性能(在含酸容器内进行拉伸试验)。此试验现已持续了将近12个月,但芯棒仍未发生故障。图三表明了由于酸的作用,芯棒的颜色发生了变化。将试样从酸容器里取出检查,发现硅橡胶非常干燥,并且形成裂缝(图四),这说明由于酸的作用,试样具有一定的脆性。但是那些裂缝还没有到达芯棒。目前试验仍在继续进行中。这个结果证明:完好的护套是不太可能发生脆断的。

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