王光明，牛建鴻，王傳川，關 文，黃淑妮

(西安西電高壓開關有限責任公司，陜西 西安 710018)

高壓SF6斷路器在高壓電路中不僅需要切斷、閉合空載電流和負荷電流，而且當系統發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，需切斷過負荷電流和短路電流。當斷路器本身故障失去應有切斷電流的能力[1-5]，將造成其他電力設備損害或者給電力系統穩(wěn)定造成威脅，甚至造成人員傷亡。

高壓SF6斷路器的絕緣拉桿是連接斷路器本體和機構的重要零件，具有絕緣和動力傳遞的重要作用，絕緣拉桿作為傳輸操作機構驅動動觸頭運動的核心絕緣部件，在產品運行中，絕緣拉桿一般要承受2000次以上的開、斷疲勞操作試驗；根據國標要求，M2斷路器的壽命即絕緣拉桿壽命高達上萬次。絕緣拉桿與配套金具粘接緊固質量的好壞，直接決定了高壓電器產品是否能夠正常運行[6-12]。

為確保絕緣拉桿性能質量的安全可靠，擬對絕緣管與金屬接頭的多種連接方式進行試驗研究，以確定拉桿接頭連接的最佳結構方案。

1 絕緣拉桿常見連接方式

高壓SF6斷路器用絕緣拉桿，其接頭現階段常見的連接方式為真空浸膠環(huán)氧玻璃布管和外部金屬連接，相互之間通過填充環(huán)氧樹脂粘接劑進行固化，具體形式見圖1。

圖1 絕緣拉桿結構

環(huán)氧樹脂膠粘劑未完全固化將導致絕緣拉桿無法與金屬件穩(wěn)定固定，在斷路器動作過程中就會出現絕緣拉桿脫落現象；真空浸膠環(huán)氧玻璃布管層間存在缺陷時，也會引起絕緣拉桿金屬接頭脫落；環(huán)氧樹脂粘接劑本身是一種化學物質，化學物質在特定的環(huán)境下會老化，將會影響固化的環(huán)氧樹脂粘接效果；絕緣拉桿接頭連接方式不佳，承受應力能力不夠也將引起接頭脫落等。本課題僅研究連接方式不同時，拉桿拉伸應力變化關系。

2 試驗準備

2.1 主要原材料

特定玻璃布，滌綸布，進口環(huán)氧樹脂，固化劑，特定粘接劑(用于拉桿接頭粘接)。

2.2 主要儀器與設備

UTM5105微機控制電子萬能試驗機，DHG-400電熱恒溫鼓風烘箱，VRC-200環(huán)氧樹脂真空浸膠設備。

進行拉桿拉伸試驗時拉伸速率為10 mm/min，拉伸至90 kN后，保持1 min，然后升到250 kN，未破壞時卸載。

2.3 試樣制備

按照真空壓力浸膠管標準工藝規(guī)程，生產出絕緣管，將絕緣管按圖紙要求加工出規(guī)定螺紋，金屬接頭按圖生產，經檢驗符合圖紙要求后，涂敷粘接劑，放置于特定固化工裝上固化，保證絕緣拉桿滿足圖紙同軸度要求。

2.4 絕緣拉桿試樣連接方式設定

本課題對其連接方式采用表1所用形式，并對拉伸試驗結果進行對比分析。

表1 絕緣拉桿連接方式設定表

3 拉伸試驗結果分析

3.1 絕緣管內螺紋結構

對于絕緣拉桿絕緣管內螺紋結構，對比了2種螺紋規(guī)格(見圖2、圖3)，即絕緣管內螺紋a、絕緣管內螺紋b 2種螺紋結構(a、b為2種鋸齒形螺紋)，其拉伸力值見表2。

圖2 絕緣拉桿內螺紋結構

圖3 絕緣拉桿外螺紋結構

表2 絕緣拉桿拉力值(絕緣管內螺紋) kN

由表2中數據可知，在設定拉力250 kN下，僅1件破壞，絕緣管內螺紋連接結構數據穩(wěn)定可靠，螺紋結構不同時，影響效果不明顯。

3.2 絕緣管外螺紋結構

對于絕緣管與金屬接頭的連接方式為絕緣管外螺紋的絕緣拉桿，其拉伸力值見表3。

表3 絕緣拉桿拉力值(絕緣管外螺紋) kN

由表3中數據可知，在設定拉力250 kN下，試品全部破壞；由試驗數據可得出絕緣管外螺紋連接結構，其拉力值雖然達到圖紙要求值(拉力值≥90 kN)，其破壞值不高，此連接結構，與絕緣管內螺紋對比，其經濟效益及拉伸力值均不佳。

3.3 絕緣管內外金屬接頭

對于絕緣管內外金屬接頭的連接方式的絕緣拉桿，其拉伸力值見表4。

表4 絕緣拉桿拉力值(絕緣管內外金屬接頭) kN

由表4中數據可知，在設定拉力250 kN下，試品有1件破壞，但拉桿連接處均未破壞；所破壞之處為金屬接頭開裂。其連接結構拉伸力值較佳，由于增加金屬外接頭，增加制造成本。

3.4 僅螺紋連接結構

對于絕緣管內螺紋+金屬接頭無粘接劑(A1-10)、絕緣管外螺紋+金屬接頭(C1-10)，采用僅螺紋連接，未增加膠粘劑粘接，其拉伸力值見表5。

表5 絕緣拉桿拉力值(內、外螺紋無粘接劑) kN

由表5中數據可知，即便不使用膠粘劑的情況下，絕緣管內螺紋連接結構的拉伸力值(233.5 kN接頭壞)明顯高于絕緣管外螺紋連接結構的拉伸力值(84.2 kN)，試驗后試品圖片見圖4，因此建議使用絕緣管內螺紋連接結構。

圖4 絕緣管內螺紋拉伸后及接頭損壞

3.5 試樣批次試驗對比

對于絕緣管絕緣管內螺紋、絕緣管外螺紋，為確定試驗樣品生產批次穩(wěn)定性，投入第2批試品，其試驗拉伸力值見表6。

表6 第2批絕緣拉桿拉力值 kN

由表6中數據可知，同批次試品絕緣管內螺紋連接結構的拉伸力值(A1)明顯高于絕緣管外螺紋連接結構的拉伸力值(C1)；同時，A1、C1試樣拉伸力值與表2、表3中數據對比后可見，批次不同其試驗值均有波動。

4 結論

a.采用絕緣管內螺紋+粘接劑連接結構，其力學拉伸性能較好，經濟成本低。

b.對高壓SF6斷路器用絕緣拉桿，建議采用絕緣管內螺紋+粘接劑連接結構。

c.采用絕緣管內螺紋+粘接劑連接結構，一方面節(jié)約金屬接頭材料投入成本，另一方面其拉伸力值明顯高于現階段采用的絕緣管外螺紋+粘接劑連接結構。