550 kV GΙS隔離開關(guān)用絕緣扭桿的研制

張養(yǎng)庫(kù)，史 明，楊 林，馬誠(chéng)成，杜超云

（西安西電電工材料有限責(zé)任公司，西安 710082）

引言

隨著電力工業(yè)需求的不斷增長(zhǎng)，輸配電設(shè)備正朝高可靠、低價(jià)格的方向發(fā)展，同時(shí)由于土地資源緊缺的形勢(shì)日益突出，為了減少土地征用和基建的費(fèi)用，對(duì)小型化GΙS 的需求日益強(qiáng)烈。近年來國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電能需求缺口巨大，輸變電線路紛紛擴(kuò)容升壓，550 kV～1100 kV 輸變電路線占比逐年增大，而配套的隔離開關(guān)所用的絕緣扭桿技術(shù)要求相應(yīng)提高，市場(chǎng)需求也日益強(qiáng)烈；該產(chǎn)品多年來一直為進(jìn)口絕緣拉桿生產(chǎn)廠家獨(dú)家壟斷，為提升我國(guó)絕緣材料的技術(shù)水平，不受制于國(guó)外企業(yè)，同時(shí)為滿足開關(guān)行業(yè)絕緣材料國(guó)產(chǎn)化的需求，我公司特組織研發(fā)550 kV GΙS 隔離開關(guān)用真空浸膠聚酯纖維布管絕緣扭桿。

1 試驗(yàn)

1.1 真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管的制造

1.1.1 材料的選擇

雙酚A 型環(huán)氧樹脂：選用性能穩(wěn)定的美國(guó)殼牌環(huán)氧樹脂。液態(tài)酸酐：選用質(zhì)量比較穩(wěn)定，浸膠工藝性好，制品外觀光澤性好的液態(tài)酸酐。聚酯纖維布：真空浸膠布管一般使用在高壓開關(guān)中做絕緣拉/扭桿，使用環(huán)境在SF6氣體中，同時(shí)該扭桿結(jié)構(gòu)為槽楔受力結(jié)構(gòu)，需考慮長(zhǎng)期運(yùn)行過程不掉異物粉塵，而聚酯纖維布本身材質(zhì)柔軟有韌性。因此，選用聚酯纖維布料作為真空浸膠管增強(qiáng)材料，防SF6分解物的侵蝕，同時(shí)增強(qiáng)其機(jī)械性能。

1.1.2 制造工藝流程

按配方量將環(huán)氧樹脂、液態(tài)酸酐、增韌劑、偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑充分混合脫氣制成膠黏劑體系，再將聚酯纖維布料按其要求卷繞到模具中，在真空壓力下浸漬環(huán)氧酸酐膠黏劑，經(jīng)高溫固化而成管狀材料。管狀材料稱為真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管，其質(zhì)量的關(guān)鍵在于聚酯纖維布的浸透性要好，膠黏劑在低溫下穩(wěn)定性要好，高溫下粘度低，熱失重小，粘合強(qiáng)度高。

1.2 550 kV GΙS隔離開關(guān)用絕緣扭桿的研制過程

絕緣管：選用專門研制出的真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管作為絕緣材料，按圖紙要求機(jī)械加工成絕緣扭桿。扭桿整體結(jié)構(gòu)：扭桿整體設(shè)計(jì)無金屬接頭，兩端為槽楔結(jié)構(gòu)，通過與其他電氣連接元件配合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)開合閘功能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)因?yàn)槿コ藗鹘y(tǒng)花鍵金屬接頭接連，加工裝配工序較少，整體重量為原有的20%，機(jī)構(gòu)動(dòng)作力也相應(yīng)降低。加工工藝：按圖紙要求加工一定長(zhǎng)度和寬度的槽楔，槽楔要求邊緣光滑過渡，整體去除毛刺，同時(shí)設(shè)計(jì)專用加工驗(yàn)收工裝保證兩者嵌合緊密，兩端及對(duì)稱位置加工槽同軸度和平行度滿足實(shí)際使用要求。

2 結(jié)果與討論

2.1 真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管的常規(guī)性能

作為550 kV GΙS 隔離開關(guān)用絕緣扭桿的真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管性能如表1所示。

表1 真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管的基材性能

2.2 絕緣扭桿相關(guān)試驗(yàn)

絕緣扭桿最主要的功能是隔離電位，執(zhí)行變電站控制室發(fā)給機(jī)構(gòu)傳遞分、合閘命令。開關(guān)設(shè)備投入電網(wǎng)運(yùn)行后絕緣扭桿質(zhì)量可靠性必須是100%，SF6開關(guān)設(shè)備投入運(yùn)行后不得出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管按照?qǐng)D紙機(jī)加工成為550 kV GΙS隔離開關(guān)用絕緣扭桿，測(cè)試結(jié)果如表2所示。另外，根據(jù)絕緣扭桿的具體使用條件，還需完成吸紅測(cè)試、強(qiáng)光外觀檢驗(yàn)、X射線探傷試驗(yàn)等項(xiàng)目。

表2 550 kV GΙS 隔離開關(guān)用絕緣扭桿測(cè)試結(jié)果

3 應(yīng)用情況

生產(chǎn)的真空浸膠環(huán)氧聚酯纖維布管36 mm×46 mm×370 mm 加工后用于西安西電開關(guān)電氣有限公司550 kV GΙS 隔離開關(guān)作絕緣扭桿，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)要求，使用后用戶反映良好。該研制產(chǎn)品已成功替代了進(jìn)口絕緣扭桿，2021年11月由西開電氣裝配使用在國(guó)網(wǎng)550 kV GΙS 相關(guān)工程13 個(gè)間隔中，合計(jì)78 支。裝機(jī)合格率100%；同類型、不同規(guī)格的絕緣扭拉桿也已批量供給其他252 kV～800 kV國(guó)網(wǎng)相關(guān)工程中。

4 結(jié)論

采用環(huán)氧酸酐體系、聚酯纖維布作增強(qiáng)材料生產(chǎn)的550 kV GΙS 隔離開關(guān)用絕緣扭桿各項(xiàng)性能達(dá)到了西安西電開關(guān)電氣有限公司的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足了西安西電開關(guān)電氣有限公司550 kV GΙS 隔離開關(guān)用絕緣扭桿的需要，該項(xiàng)目的裝機(jī)應(yīng)用為絕緣拉/扭桿國(guó)產(chǎn)化打下了堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。該550 kV GΙS 隔離開關(guān)用絕緣扭桿工藝穩(wěn)定，綜合性能良好，在國(guó)內(nèi)居于領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。同時(shí)國(guó)產(chǎn)拉/扭桿替代進(jìn)口拉桿也為用戶降低了產(chǎn)品成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。