《带电作业工具》PPT课件.ppt

带电作业工具 华北电网有限公司培训中心 模块1带电作业工具材料的选用 本模块介绍带电作业工具材料的分类及选用 通过对绝缘材料的讲解 熟悉各类常用绝缘材料 掌握带电作业工具绝缘材料的选择原则 以下内容还涉及了带电作业工具金属材料的选择原则 一 常用绝缘材料的分类 绝缘材料 又称电介质 它与导电材料相反 在一定电压作用下 只有极微的泄漏电流通过 可以认为是不导电的 带电作业工具所用的绝缘材料必须是 绝缘电阻大 介质损耗小 绝缘强度高的材料 绝缘材料的好坏 直接关系到带电作业的安全 因此制作带电作业工具的绝缘材料必须是电气性能优良 机械强度高 重量轻 吸水性低 耐老化 且易于加工 雨天作业工具还要求材料的憎水性好 1 1 绝缘材料的分类 绝缘材料在带电作业中有着非常重要的地位 是确保作业人员人身安全和电气设备安全的物质基础 它不仅起着将高电位对地隔离的作用 也起着承担一定机械力的作用 可以说 没有优良的绝缘材料 就不能开展带电作业 由于绝缘材料在不同温度下的绝缘性能会有很大差异 所以国际电工委员会 简称IEC 按电气设备正常运行所允许的最高工作温度 即耐热等级 把绝缘材料分为Y A E B F H C七个耐热等级 其允许工作温度分别为900C 1050C 1200C 1300C 1550C 1800C及1800C以上 以上绝缘材料等级符号中的Y E F和H还可以分别用DAB BC和CB来表示 我国目前带电作业使用的绝缘材料大致有下列几种 1 绝缘板材 包括硬板 环氧酚醛玻璃布类层压板 硬质工程塑料板等 和软板 软质工程塑料板 2 绝缘管材 包括硬质管材 环氧酚醛玻璃布管 丝或纸质层压管 椭圆管 矩形管 异型管 填充管和工程塑料管等 和软质管材 主要是工程塑料软管 3 塑料薄膜 包括聚氯乙烯 聚丙烯等薄膜和工程塑料膜等 4 橡胶 天然橡胶 人造橡胶 硅橡胶等 5 绝缘绳索 包括尼龙绳 棕丝绞制绳 复丝绞制绳 编织绳等 和蚕丝绳 家蚕丝绞制绳及其索具 6 绝缘黏合剂及涂料 包括环氧树脂黏合剂 环氧树脂漆等 从绝缘材料的属性上分 又分为绝缘层压制品 新型绝缘材料 塑料 绝缘粘结剂和涂料 绝缘绳索等 1 1 1 层压制品 绝缘管材 绝缘板材 其中层压制品包括各种层压板 管 棒及有关层压件 由于这类材料具有良好的电气绝缘性能 机械及理化性能 因而广泛用于电机电器和带电作业中 特别是3240型环氧酚醛玻璃布板 3640型环氧酚醛玻璃布管和3840型环氧酚醛玻璃布棒在带电作业中应用最为广泛 目前国内有哪些异型断面的绝缘材料 说明他们的性能和用途 所谓异型断面的绝缘型材 是指不包括利用缠绕工艺生产地常规圆管 椭圆管 锥形管的新型绝缘材料 目前 国内异型绝缘型材大多应用引拔工艺 拉挤工艺 生产 种类有 等边角型材 异边角型材 工字型材 方形实心棒 方形空心棒 槽型材 圆形实心棒 方型圆芯棒 矩形空心管 等 这类新型材料的纵向机械强度都比缠绕 层压制品高许多 例如 抗张 抗弯强度 纵向 800Mpa 抗冲击强度 210kgf cm cm2 其中 圆形实心棒 可以制作绝缘吊线杆或紧线拉杆 其它型材可以制作绝缘梯 托瓶架 绝缘升降台 绝缘操作台等造型复杂的绝缘工器具 1 1 2 塑料带电作业中常用的塑料有聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯 尼龙1010 聚碳酸醋 有机玻璃 聚四氟乙烯等 塑料的机电性能是否理想 它们适合制作什么样的带电作业器具 塑料的种类很多 大体上分为工程塑料 电工塑料两类 电工塑料又分为热固性塑料和热塑性塑料两大类 它们的绝缘性能普遍较好 例如 表面电阻率和体积电阻率分别高达l012 和l015 cm 击穿强度也大于15kV mm 塑料的机械强度普遍偏低 例如 热固性塑料的抗弯强度只有50 150MPa 热塑性塑料的抗张强度只有50 120MPa 有鉴于此 塑料不适合制作带电作业承力工具 包括承载导线自重及张力 承载作业人员的工器具 只能制作类似滑轮 热固性塑料 绝缘隔离工具 隔离罩 隔离套 挡板等 1 1 3 橡胶带电作业中常用的橡胶有 天然橡胶 人造橡胶 硅橡胶等 主要用于个人防护和隔离带电体等 硅橡胶的机电性能是否理想 它们适合制作哪些带电作业器具 硅橡胶是一种人工合成材料 它具有良好的电性能 例如 工频击穿电压达到28kV mm 介质损失角为0 018 体积电阻率达到1014 cm 介电系数为4 35 它最大的特点是有非常突出的憎水性 如果将它覆盖在其他绝缘材料的表面 它的污闪电压可比瓷质绝缘提高1倍 硅橡胶的机械性能一般 例如 拉伸强度为37MPa 撕裂强度为l2kN m 有鉴于此 硅橡胶通常只适合作为绝缘杆的表面覆盖物 如制作 全天候 含雨天 带电作业工具 1 1 4 绝缘绳索绝缘绳索在我国带电作业中应用得十分广泛 1960年出现在鞍山电业局 带电作业工具向绳索化方向发展可以说是中国带电作业的一大特色 目前绝缘绳已被广泛用于承担机械荷重 运载工具 攀登工具 吊拉绳 连接套以及保安绳等 当前 中国绳索化的主流工具包括绝缘软梯 绝缘滑车组两大类 前者独具中国特色 早在国内各地域广泛应用 还屡屡展现于国际带电作业表演中 后者尽管国外也在使用 但国外使用的滑车是木质的 很少使用绝缘材料制作 所以 他们在应用范围和技术性能两方面都不可能与中国媲美 绳索工具不具固定外形 可使用简单的帆布袋包装携带 从而衍生出带电作业 背包化 这一特有名称 中国绳索化工具首先 1960年 出现在鞍山电业局 他们制作的第一套20cm绝缘软梯总重量为23kg 当时一架15m绝缘硬梯重量约50kg 重量减轻一倍多 具有绳索化特色的 双钩吊支杆 总重量为16 3kg 比当时总重量40 3kg的 支拉杆 工具也减轻一倍多 利用 绳索紧线法 更换44kV耐张瓷瓶 工具的总重量也从48kg减轻到24 5kg 以上三件绳索化工具 很快在国内推广普及 带电作业常用的绝缘绳索有几种 说明它们的用途和优缺点 从材质上分类 绝缘绳索有尼龙绳 蚕丝绳 塑料绳三类 从绳索结构分类 又分为绞制圆绳 编织圆绳 编织带 环型套及搭扣带等 这三类绝缘绳都具有较好的绝缘强度和机械强度 例如 尼龙绳和蚕丝绳的工频干闪电压都大于170kV O 5m 熟蚕丝绳的抗张强度大于800MPa 尼龙绳的抗张强度大于11OOMPa 绝缘绳在中国带电作业中应用十分广泛 绳索化 是中国带电作业工具的一大特色 绝缘绳已被制作成承重工具 如绝缘滑车组 运载工具 如循环传递绳 攀登工具 如绝缘软梯 接续器具 如编织绳套 消弧器具 如消弧绳 等 还被广泛用于确保人身和带电设备安全的保护绳 控制绳 定位绳 尼龙绳的造价较低 但伸缩量较大 受潮后接触带电体易发生融断 众所周知 受潮或脏污后显著降低绝缘材料和工具的电气绝缘性能 绝缘绳受潮后 不但闪络电压明显降低 而且泄漏电流显著增加 导致绳索发热 甚至产生明火 尼龙绳在这种情况下常常熔断而失效 蚕丝绳造价较高 比尼龙绳高2 3倍 伸缩量较小 潮湿 污秽的蚕丝绳接触带电体不会发生融断 据此 作为主绝缘使用的承重滑车组和涉及人身安全的索具都要求用蚕丝绳制作 1992年国内研发一种新型 阻燃绝缘绳 以塑料绳经阻燃剂处理获得了离火自熄性能 它在90 相对湿度下受潮168h后 交流1OOkV的泄漏电流不大于20 A 它在淋雨状态下的闪络电压也比蚕丝绳提高了一倍多 浸水后的泄漏电流小于1mA 30kV 阻燃绳的抗拉强度高于蚕丝绳 伸长率与蚕丝绳相近 售价不到蚕丝绳的二分之一 近些年有个别单位使用 迪尼玛 丝制成绳索及工具 其电气性能达不到带电作业要求 尤其是受潮后 其泄漏电流大大增长 甚至闪络 严禁在带电作业中使用 绝缘绳索的伸长率有多少 怎样减少绳索在使用中的伸长量 绝缘绳索的伸缩性较大 并随绳索直径加大而增高 直径大 股数多 绞制次数越多 伸缩性越大 其中 尼龙绳比蚕丝绳的伸缩率更大 例如 直径2 18mm的桑蚕绳的伸缩率为20 44 直径2 18mm的尼龙绳的伸缩率为40 58 使用伸缩量过大的绝缘绳 往往会造成带电体位置的失控 降低了带电作业的安全可靠性 为了减少绝缘绳的伸缩量 应对新购置的绝缘绳索施加2 5倍使用荷重 预先拉展它的初伸长量 卸载后的绳索在额定使用荷重下使用 伸缩率可望降低到10 20 何谓 捻向 和 捻距 举例说明蚕丝绳和尼龙绳的型号 绝缘绳索在绞制过程中的捻紧方向 称为 捻向 有 顺捻 和 反捻 之分 见图1 17 从下往上看 自右向左捻紧的为 顺捻 以 S 表示 见图1 17 b 反之为 反捻 以 Z 表示 见图1 17 a 为了防止绳索在使用中发生破股 或称松股 现象 绳索的捻制层次应按照ZSZ方式进行 即纤维捻制单纱线时按Z向 纱线捻成股线时按S向 股线合成绳索时再按Z向 带电作业使用的绳索不宜过松 过紧 绝缘绳索的型号是按照材质 绞制方式及绳索直径制订的 例如 型号为SCjS 14的绳索 表示它是直径14mm的桑蚕丝 SC 绞制 j 绝缘绳 S 型号为jCjS 20的绳索 表示它是直径20mm的锦纶长丝 jC 绞制 j 绝缘绳 S 1 1 5 绝缘粘合剂及涂料在加工带电作业工具时 往往由于结构上的要求 需要把若干部件粘在一起 绝缘材料的锯口 做过打磨的绝缘管内 外壁都需要涂一层涂料来防潮 环氧树脂加入硬化剂 又称固化剂 热化剂 后变成为热固化树脂 是一种不溶于水的产物 具有下述性能 1 耐化学稳定性高 可以耐一般酸碱及有机溶剂的侵蚀 适于作各种设备的保护层涂料 2 电气绝缘性能较好 机械强度也较高 1 1 6 新型绝缘材料新型绝缘材料 新工艺在带电作业工作中的应用 对促进带电作业工具的轻型化 防潮化和减轻作业人员的劳动强度具有重要意义 目前已有防潮绝缘杆 泡沫充填绝缘管 陕西秦川 其性能已达到IEC标准 国家标准要求 甚至超过美国强斯公司产品 防潮绝缘绳 浙江温岭 其性能已达到国家标准要求 超过国外公司产品 防潮防水绝缘毯 北京顺达 其性能已达到IEC标准 国家标准要求 大大超过日本YS公司产品 等材料 具体标准参见GB 13398 GB T 13035和DL T803 二 常用金属材料 带电作业工具中 凡绝缘材料不能胜任的机械部件 必须用金属材料制作 带电作业用金属材料的好坏 直接关系到带电作业的安全 因此制作带电作业工具的金属材料必须是机械强度高 重量轻优质材料 我国目前带电作业使用的金属材料大致有下列几种 1 铝合金 航天使用的铝合金材料 一般为板材 加工各种卡具等 2 钛合金 航天使用的钛合金材料 强度比铝合金更高 重量更轻 价格较高 适用于加工特高压各种卡具 3 高强合金钢 高强度合金钢 用于强度较高的工具部件 金属材料在带电作业中的作用可概括为 1 做绝缘部件的连接件 例如操作杆 吊线杆的接头 共用工具座等 2 承受较大机械荷重的承力部件或索引部件 例如紧线丝杆 液压收紧器 卡具等 3 作为导通电流的部件 例如接引线夹 分流线 消弧绳纺织带 开关导电杆等 因此 我们对各种金属材料的机械强度 韧性 硬度 比重以及导电性均应有足够的了解 2 1 金属材料的性能 2 1 1 金属的机械性能金属材料受机械力作用 所表现出抵抗机械力破坏的能力 称为机械性能 由于机械作用力的形式不同 一般主要表现用强度 硬度 塑性 韧性和抗疲劳性等指标分别表示 1 抗拉强度它是用材料在拉力试验中所显示的弹性变形和塑性变形的应力与应变指标来表示的 其中包括比例极限 弹性极限 屈服点 抗拉强度 断裂强度 伸长率和断面收缩率等指标 可在机械手册中查阅 2 硬度它是指金属表面不大的体积内抵抗变形或抵抗破裂的能力 常见硬度指标用布氏 HB 洛氏 HR 等表示 3 冲击强度它是表示材料在动弯曲负荷作用下折断时的性能指标 出是表示金属材料韧性好坏的指标 4 疲劳强度它表示在对称弯曲应力作用下 经受一定应力循环数N而仍不发生断裂时所能随的最大应力 2 1 2 金属的理化性能及使用性能金属的理化性能是指比重 熔点 热膨胀性 导电性 导热性 磁性 经及耐腐蚀性等 耐磨性也是一种综合性的使用性能 1 比重选择带电作业工具的金属材料 不但需要强度高 也要求重量轻 因为带电作业大多数在交通不便的地区进行 各种操作也都处在高空 因此 工具的重量不能过于笨重 2 导电性带电作业通过电流的设备 要求有高的导电性 例如 接引线夹采用导电性较好的铜或铝及其合金制作 制作屏蔽服的金属丝也是使用铜或不锈钢甚至有用银线 镀银 制作的 3 抗腐蚀性带电作业的金属部件须有良好的抗腐蚀性 特别是超硬铝合金材料在空气中极易氧化腐蚀 因此须要重视其表面处理 一般采用阳极化处理 4 耐磨性带电作业的操作杆接头 是使用最频繁的工具之一 应选择耐磨性好的金属材料制作 否则影响接头配合 使绝缘杆变形 2 1 3 金属材料的工艺性能带电作业工具的外形和结构常常很复杂 制作中经常需经铸造 焊接 切削加工 因此在选择材料时 应使材料的工艺性能满足要求 1 铸造性带电作业使用的接引线夹 通常使用铸造工艺 制作材质限于铜和铝材料 2 可锻性外形复杂的工具 如卡具 常常需经锻造加工 因此应选择可锻性好的材料制作 注 承力卡具的材料不可只简单车 钳 铆 焊等单工艺 必须经过锻造 否则 卡具的弹性变形和塑性变形的应力减小 韧性较差 强度降低 在使用中突然出现断裂 造成带电作业事故 3 可焊接性可焊接性好坏是指材料是否易于用一般焊接方法和工艺焊接 4 切削性切削性好坏 主要取决材料的硬度 超硬铝合金有良好的切削性能 2 2 黑色金属及其合金 目前 带电作业中经常使用的黑色金属及合金材料有普通碳素钢 A1 A2 A3和A4 普通含锰钢 普通低合金结构钢和优质碳素结构钢等 2 2 1 普通碳素钢普通碳素钢是含碳量较低的一般钢材 一般用于不经热处理而直接应用的场合 其中甲类钢用A1 A2T和A3等表示 其抗拉强度 硬度随标号的增加而提高 塑性和韧性却随标号的增高而降低 一般用来制作承受荷重不大的零件 如垫圈 开口销等 A2 A3和A4可制作金属结构件 例如轴 吊钩 齿轮 螺母等 甲类钢国家标准规定只保证机械性能 不保证化学成分 这是因为甲类钢用户买来可以直接加工成零件 不经过热处理就可以使用 故机械性能是重要的 由于化学成分不保证 这类钢是不能热处理的 2 2 2 优质碳素结构钢优质钢的硫 磷含量比普通钢低 其化学成分也有些差异 优质钢在供应时其化学成分和机械性能都是验收依据 因此 它们的机械性能比普通结构钢优良 即可经热处理后使用 亦可不经热处理直接使用 优质钢的牌号以钢中平均含碳量的万分数表示 含其它元素量较高的优质钢在牌号的后面加注元素的名称 例如 16Mn 或表为16锰钢 表示的是含碳量为万分之十六的普通含锰低合金钢 2 3 有色金属及其合金 有色金属在带电作业中经常使用的品种有铝及合金和铜及合金 现在航空用钛合金也应用工具制作 2 3 1 铝铝是轻金属 比重2 7 为钢材的1 3 因此 铝是制作各种轻结构材料的基本金属 铝在大气中耐腐蚀性很高 因为它与氧化合能生成致密的Al2O3膜 能防止进一步氧化 铝的导电性 导热性均高 但强度不高 0 8 10kg mm2 硬度也很低 塑性很好 80 因此 铝在带电作业中只能制作承力很小的工具 例如挂软梯用的走线滑轮 软梯架上的走线轮 主要是期硬度和铝导线相近不易磨伤导线 现就是利用其导电性来保持等电位状态 工业纯铝的牌号为L1 L2 L6等6类 2 3 2 铝合金铝合金可分为形变铝合金和铸造铝合金两大类 1 铸造铝合金铸造铝合金用牌号ZL表示 一般是铜铝合金为多 带电作业铝质接引线夹一般采用铸造铝合金 以得到足够好的强度 硬度及切削性 2 形变铝合金形变铝合金又分为锻铝 硬铝 超硬铝三种 它们都是铝合金经过一定的热处理品产品 还有防锈铝合金 但不能做强化处理 锻铝用LD表示 硬铝用LY表示 超硬铝用LC表示 防锈铝用LF表示 促使铝合金硬度增大 强度升高的强化热处理 叫做时效 淬火后由于在室温下放置而自发产生的时效硬化叫自然时效 用CZ表示 在温度升高情况下进行时效 叫人工时效 用CS表示 超硬铝合金就是经过人工时效处理后的形变铝合金 常用的牌号为LC4CS 2 3 3 铜工业纯铜又称紫铜 具有良好的导电性及导热性 强度也较高 0 20 24kg mm2 塑性也不差 80 纯铜工业上分为四级 T1 T2 T3及T4 带电作业中除制作导电元件 例如 临时过引线及消弧绳的导电层 外 很少用铜 制作消弧绳的挠性铜线一般由2 3层构成 每一层均可供外径不同的绳索套用 其规范可查有关手册或 安规 断接空载线路时消弧绳的选取 2 3 4 铜的合金铜的合金有黄铜 青铜 铝青铜等 前者为铜锌合金 次者为铜锡合金 后者为铜铝合金 带电作业过引线夹一般使用铝青铜 消弧设备的导电杆一般用黄铜制作 带电作业中使用哪些金属材料制作工具 举例说明它们的用途 由于硬度 强度 造型等原因 绝缘材料不能胜任的带电作业工具或部分机械零件 如各种卡具 通用型小器具 都必须使用金属材料制作 带电作业工具常用的金属材料有两大类 一类是具备良好机械强度的普通碳素钢 如A3F低碳钢 用以制作一般零部件 普通含锰钢 如45号钢 用以制作一般结构件 普通低合金钢 如16Mn 用以制作卡具 合金结构钢 如40CrMnTi 用以制作丝杠 铸钢 如可锻铸铁 用以制作固定器具 另一类金属材料是密度小 强度高的有色金属材料 其中 特别青睐于LC4CS超硬铝合金型材 LY12CZ形变铝合金管材和钛合金型材 常用它们制作绝缘子卡具及其他固定器具 具备良好导电性能的铸造铜合金 铸造铝合金也广泛用以制作带电作业专用线夹和过引导流器具 何谓 比强度 列举钢材 铝合金和玻璃钢的比强度进行分析比较 材料的机械强度指标与材料自身比重 密度 之比 称为材料的 比强度 它是不同材料横向比较综合性能的技术指标 例如 合金结构钢30CrMnTi的破坏强度 b 1500MPa 比重 密度 为7 8 它的比强度为192 30 LC4CS铝合金的破坏强度 b 550MPa 比重为2 7 它的比强度为203 70 引拔玻璃钢棒材的破坏强度 b 800MPa 比重为1 9 它的比强度为421 05 由此可见 玻璃钢的比强度是最高的 铝合金次之 钢材最低 这正是带电工具推荐使用LC4CS铝合金和玻璃钢材料制作的原因之一 3 带电作业工具材料的选择原则 合格的带电作业工具应具备的技术条件 带电作业工具必须兼顾安全性 实用性和经济性 其中 安全是第一位的 一般意义上的 合格工具 往往都是指它的安全性而言的 安全性能取决于选材恰当 结构合理两方面 确保在电气 机械两方面都具有足够的强度 实用性也是不可忽视的 实用性主要侧重于工具的通用性 便携性 轻量化三个方面 是它决定了工具的推广 普及程度 经济性也应予足够重视 经济性侧重于工具的耐用性 系列化和标准化三个方面 在某种程度上是它决定了工具商品化 市场生产的前景 目前 国内真正具备 三性 的带电作业工具只占小数 分类方法 习惯上 带电作业工具可从不同侧面分类 按照工具材质分类 可将工具分为绝缘工具 金属工具两大类 按工具使用气候条件分类 可将工具分为晴天工具 雨天工具 或全天候工具 两大类 按绝缘材料软硬属性分类 可将绝缘工具分为硬质绝缘工具 软质绝缘工具两大类 按工具技术功能分类 可将所有工具分为传递工具 手持功能器具 绝缘承力工具 载人工具 屏蔽用具 牵引机具 锚固器具 绝缘隔离用具 火工器具 水冲洗工具 机械清扫工具 载流及灭弧工具 带电测试工具 保护装置等14个类别 还可以按照电压等级 使用范围等侧面进行分类 例如 10kV带电作业工具 送电带电作业工具等 显然 按工具技术功能分类方法即确切又具体 便于性能特征 设计制作 标准化等方面的归纳与诠释 3 1 承力工具 1 用于承力绝缘工具的层压绝缘材料 其纵向和横向都应具有较高的抗张强度 但横向强度可略低于纵向 两者之间比可控制在1 5 1以内 2 用于承力绝缘工具的绝缘材料 应具有较好的纵向机械加工和接续性能 在连接方式确定后 材料应具有相应抗剪 抗挤压及抗冲击强度 3 绝缘承力部件只能选用纵向有纤维骨架 玻璃纤维或其他高强度不导电纤维 的层压及模压 卷制及引拔工艺生产的环氧树脂复合材料 严禁使用无纤维骨架的纯合成树脂材料 例如塑料硬板 制作承力部件 4 用于承力工具的金属材料 除高强度铝合金 钛合金外 不允许使用其他脆性金属材料 例如一般铸铁 3 2 载人器具 1 承受垂直荷重的部件 例如挂梯 软梯 蜈蚣梯 应选用有较高抗张强度 抗压强度 的绝缘材料制作 承受水平荷重的横直梁型部件 例如水平梯 转臂梯 则应选用具有较高抗弯强度的绝缘材料制作 2 硬制载人工具 推荐采用环氧树脂玻璃布层压板 矩形管以及其他模压异形材料制作 严禁使用无纤维骨架的绝缘材料制作载人工具 3 软制载人工具及其配套索具 推荐采用具有一定阻燃性 防水性的蚕桑绳索 锦纶绳索及锦纶帆布制作 4 载人工具的承力金属部件也应按用于承力工具的金属材料要求选材 5 斗臂车的绝缘臂应选择绝缘性能优良 吸水性低的整体玻璃钢管 圆形或矩形 制作 在高原地区使用的斗臂车 当海拔高于1000米时 随着海拔的增加整体绝缘水平应相应增加 具体规定参见DL878之规定 3 3 托瓶工具托瓶工具制作材料的选用原则 可参照载人器具的第一条有关要求 3 4 牵引机具 1 金属机具的承力部件 例如丝杆的螺旋体和螺线 液压工具的活塞杆 应选用扩张强度高 有一定冲击韧性的优质合金钢制作 其他非承力部件 例如外壳 手柄 可选用较轻便的铝合金制作 2 绝缘机具应按其承力方式 例如杠杆装置 滑车组 选用有相应机械强度的绝缘材料制作主要承力部件 例如滑车的承力板及带环板应用3240绝缘扳制作 3 5 固定器 卡具 1 凡具有双翼力臂的卡具 除个别荷载较小的允许使用绝缘材料制作外 一般都应选用高强度铝合金或合金钢制作 2 由塔上电工和等电位电工安装使用的卡具 应优先选用轻合金材料 例如高强度铝合金 钛合金 制作 3 无强力臂作用或塔下电工安装使用的各类固定器 可选用一般金属材料制作 但不允许使用铸铁等脆性材料 可锻铸铁除外 3 6 绝缘操作杆 含绝缘夹钳 1 较长的操作杆可选用不等径锥型连接方式的环氧树脂玻璃布空心管及泡沫填充管制作 短的操作杆则可用等径圆管制作 2 绝缘操作杆的接头及堵头应尽可能使用绝缘材料 例如环氧树脂玻璃布棒 制作 一般也允许使用金属制作活动接头 其选材应注意重耐磨性及防锈蚀性 3 7 通用小工具一般小工具应根据工具的功能选用金属或绝缘材料制作 有冲击性操作的小工具 例如开口销拔出器 应选用优质合金钢制作 3 8 载流工具 1 接触线夹应按其接触导线的材质分别采用铸造铝合金或铸造铜合金制作 接触线夹的螺栓部件可选用防腐蚀性较好的结构钢制作 2 载流导体通常选用编织型软铜线或多股挠性裸铜线制作 10kV及以下载流引线应使用有绝缘外皮的多股软铜线制作 3 9 消弧工具 1 消弧绳一般选用具有阻燃性 防潮性的桑蚕或锦纶绳制作 其引流段应选用编织软铜线制作 导电滑车应全部选用导电性良好的金属材料制作 2 自产气消弧棒的产气管体一般选用有机玻璃管或其他产气管制作 依靠外施压缩空气消弧者 应采用耐内压高强度的绝缘管材制作绝缘储气缸 3 10 索具做主绝缘的索具应选用蚕丝或锦纶复丝绳索制作 湿度在80 以上的地区应采用防潮绳索 近期很多地区使用迪尼玛绳 虽然该绳的强度很高 但在潮湿天气时泄漏电流巨增 所以在电力行业标准DL T878中规定严禁使用 专用绝缘滑车套推荐选用编织定型圆绳制作 3 11 水冲洗工具及雨天作业工具一般选用憎水性较好的工程塑料 例如聚碳酸脂塑料 制作工具主体 也可使用玻璃纤维引拔棒 硅橡胶复合型绝缘管制作工具主体 主体工具上的防雨罩可选用聚乙烯或硅橡胶等材料制作 3 12 绝缘遮蔽用具绝缘遮蔽用具主要用于35kV及以下带电作业中 用以绝缘隔离带电体和接地体 硬质绝缘隔板推荐采用环氧树脂玻璃布层压板及玻璃纤维模压定型制作 软质绝缘隔板 罩及覆盖物 推荐采用绝缘性能良好 非脆性 耐老化的工程塑料模压件 层压件或橡胶制作 低压 35kV及以下 隔离套可用一般绝缘橡胶制作 包裹导电体的不规则覆盖物 可采用聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯等塑料软板或薄膜制作 潮湿天气应选择具有防潮功能的绝缘遮蔽用具 3 13 绝缘防护用具绝缘防护用具主要用于35kV及以下带电作业中 用以绝缘防护作业人员 主要考虑柔软性和重量 一般可采用绝缘橡胶 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯等塑料薄膜制作 潮湿天气应选择具有防潮功能的绝缘遮蔽用具 3 14 电场屏蔽用具 1 屏蔽服及防静电服应选用不锈钢 或其他导电纤维 导电细金属丝 与阻燃性良好的天然纤维或合成纤维的衣料制作 2 屏蔽服的上衣 裤子 帽子 手套 袜子及导电鞋垫 均应选用屏蔽效率高 电阻小 有足够载流量的屏蔽衣料制作 导电鞋的鞋底应采用导电橡胶制作 3 屏蔽服各部的导电连接线应采用有足够机械强度 足够载流量及防锈蚀性良好的多股软铜线制作 中国的屏蔽服经历了三个发展阶段 第一代网格均压服 1958年生产 它是将软铜线编成5 10cm网状方格 缝缀在普通工作服表面 此种均压服的屏蔽效果很差 穿孔机在身上也不舒服 但使用时间长达10年之久 第二代针织及电镀均压服 1968年 由0 05mm紫铜线与6股32支棉纱线合成纱线织造而成 穿着舒适 透气性好 屏蔽效率高 穿透率1 5 使用20年 从1987年开始使用第三代 导电纤维 不锈钢纤维或更细小的银线与天然纤维混纺 织布裁衣 纳米技术 不仅屏蔽效率高 舒适柔软 造型美观 而且各种性能指标达到国际先进水平 目前已在国内广泛应用 模块2带电作业工具的分类 本模块介绍带电作业工具的分类 通过介绍各类别的作业工具 熟悉进入电场的工具 更换绝缘子的工具 检测绝缘子的工具和个人防护装备等各种带电作业工具 掌握带电作业工具的选用方法 一 输电线路带电作业工具 1 输电线路带电作业工具概述我国带电作业工作到目前已开展多年 工器具基本做到了标准化和生产专业化 确保了工器具的质量 从目前带电作业项目和使用的工器具看 按使用类型将工器具大致可以按工作性质和内容分为以下几类 1 进入电场类 主要工器具有绝缘小座梯 座椅 吊篮 绝缘软梯 绝缘挂梯 绝缘平梯 独脚梯 直立竖梯 电位转移杆 跟斗滑车 绝缘绳索等 2 更换绝缘子类 主要有 牵引装置 包括液压或螺栓紧线器 绝缘滑车和轻型机动绞磨 绝缘承力拉板 杆 各种卡具 托 吊 瓶装置 拨销器 钩瓶杆等 3 绝缘子检测类 主要有火花间隙 定性自爬式绝缘子检测器 定量自爬式绝缘子检测仪 杆上检测地面打印定量或绝缘子检测仪 绝缘子检测摇表 不带电 4 个人防护类 主要有屏蔽服 静电防护服 导电鞋 导电电眼镜等 5 绝缘清洁类 主要有绝缘子清扫刷 带电水冲洗设备等 6 其它 主要有操作杆 导线飞车 推拉器 导线保险钩 射绳枪 消弧绳 对讲机 带电作业工程车等 2 进入电场的工具 1 绝缘小吊梯 座椅 吊篮 绝缘小吊梯是目前等电位工进人电场的一种轻便的装置 座椅和吊篮的用途与之相同 但从重量轻方面看 小吊梯较好 目前使用较多 等电位工坐乘在小吊梯的中间横梁上 由固定在横担上的绝缘滑车组 通过绝缘绳的收放将其放至导线处 或将其脱离导线退出电场 小吊梯一般高l 2米 宽0 5米 由环氧绝缘材料或绝缘绳制成 也可不用绝缘材料 因其不起绝缘作用 它因体积小 重量轻 易携带而广受欢迎 等电位工利用它在进入和退出电场时 不需自身行动 因而大大减少等电位工的劳动强度 小梯子如图所示 2 绝缘软梯绝缘软梯是由绝缘绳 绝缘管制成 端部与软梯架 头 连接 软梯架的作用是将软梯挂在导线或横担上 通过软梯等电位工进出强电场 软梯适应强 重量轻 便于携带 长短不受限制 广泛应用于进入电场作业 绝缘软梯的加工工艺对作业人员安全非常重要 在选用时必须高度重视 我国已有因软梯挂环脱落造成的事故 因此绝缘软梯的加工工艺对作业人员安全非常重要 在选用时必须高度重视 3 绝缘挂梯挂梯是用3640环氧材料的空芯圆管制成的 在更换直线绝缘子时 将其挂在靠横担侧组装的滑滑轨上 利用此梯顶端安装的挂钩和滑轮 沿滑轨滑至导线侧 使等电位电工进入电场 4 绝缘平梯此梯是以杆塔为依托 一端用钩直接挂导线 或用绝缘绳悬吊塔上适当位置 使其端部接近导线 另一端或梯的尾部用绝缘绳或固定装置固定在杆塔的牢固部件上 其材料为椭圆形 圆形绝缘管或槽形绝缘板 此梯长度可为6 7m 但不便携带 可做成多节组合梯 5 独脚梯 或直立竖梯 独脚梯可由2 3节圆形绝缘管组成 全长7 8m 直立竖梯可由2 3节绝缘梯组成 全长7 8m 功能与独脚梯相同 由于有些独脚梯下面安装多对踏脚钉 其整体又似蜈蚣 故又称蜈蚣梯 将独脚梯顶端装在横担的绝缘子串挂点附近或横担与塔身相联处 等电位电工站在梯的下端 在地电位电工的配合下 以独脚梯顶端为圆心 以梯长为半径 通过绝缘绳控制 使等电位电工沿摆动轨迹进出电场 6 电位转移杆等电位工人在进入或退出电场时 有一个电位转移过程 电位转移杆就是实现电位转移用的 使用电位转移杆时 要特别注意软铜线尽量短 严防因软铜线缩短安全距离 造成事故 如果屏蔽服质量可靠 也可用戴屏蔽服手套的手直接完成电位转移 但在750kV电压等级以上时 须使用这种电位转位方式 7 绝缘绳索绝缘绳索现在已广泛应用于带电作业工作中 是带电作业中常用的重要的绝缘材料之一 目前使用的绝缘绳索主要分天然蚕丝绳和化纤 锦纶 绳两类 绝缘绳均为多股单纱捻制而成 2002年以后 又有通过表面处理的防潮绝缘绳 防潮绝缘绳较普通绝缘绳增加了防潮功能 可以在潮湿的天气中使用 绝缘绳又可按用途分为传递绳 承力绳 吊拉绳 控制绳 测距绳 保护绳等 3 更换绝缘子的工具 1 牵引装置在更换线路上的绝缘子时 牵引装置主要起两个作用 一是收紧导线 使绝缘子串松驰 以便更换 二是将更换的绝缘子串放至的地面或传至塔上复原 这两种设备分别称为紧线装置和提升装置 牵引装置的还可应用于其他工作 紧线装置紧线装置又称紧线器 它分丝杆紧线器和液压紧线器两种 单行程螺杆紧线器 它主要用来更换直线塔整串绝缘子 它与绝缘承力拉扳 杆 相联 固定在横担上 利用绝缘承力拉扳 杆 另一端的金属卡具或导线钩与联扳或导线相联来提升导线 双行程丝杆紧线器 它主要用来更换耐张整串或耐张 直线单片绝缘子 用它与卡具和绝缘承力拉板 杆 组装在一起 可用来更换耐张整串绝缘子 如与闭式卡具组装在一起 可用于更换的单片绝缘子 为减轻劳动强度 丝杆的手柄设计得较长 最长达400mm 也有将丝杆的螺旋升角适当改小 并加装了轴承 从而有效地减轻手柄扭力 称为省力丝杆或轴承丝杆 大机械荷载带电作业常用的液压紧线器由缸体 手压泵和活塞杆三部分组成 缸体是储油和连接后叉的部件 由缸筒 端盖 胶囊 外筒等组成 手压泵是推动活塞杆工作的主要部件 由壳件 柱塞筒 手柄 缸压活门等组成 活塞杆的前叉与固定在电力金具上的卡具相联 通过高压油产生拉力 达到收紧导线的目的 液压紧线器的金属件大都选用高强度的金属材料 以减轻重量 液压紧线器代替螺栓紧线器的原因是因为 操作人员用很小的力可获得很大的力 有效地减轻劳动强度 但是目前国产的液压传动的最大缺点是漏油 而漏油又与压力有关 压力越大 漏油越多 因此在使用时要注意 提升装置1 绝缘滑车在线路作业中 起吊绝缘子串 带电作业工器具 等电位作业人员进出电场 以及牵引索具转向 换向均需使用绝缘滑车 可以说绝缘滑车在带电作业工作中应用范围非常广 国标GB13034 91 带电作业用绝缘滑车 中规定 绝缘滑车共分十五种型号 按滑轮数又分单轮 双轮 三轮 四轮四个类型 10kV以上的又分长 短两种钩型 长钩型直接挂在横担上 2 机动绞磨 机动绞磨主要用于提升500kV级以上整串绝缘子以及大重物 目前使用的机动绞磨 主要有FM型和仿制国外的QTJ 250和750型两种 这两种轻型机动绞磨都是由汽轮机作动力 通过离合器变速器将高速小扭动力传给绞磨芯 或称卷圈 以输出低转速大扭矩动力 使动力传递给绳及重物之上 QTJ 250和750型机动绞磨的特点是可直接装在工作点的物体上 如杆塔 管道 墙面 树木等 并可根据需要拆散和临时组装 使用较方便 2 绝缘承力拉杆 板 绝缘承力拉杆 板 是临时代替绝缘子串承受机械负荷的承力工具 可与紧线工具配合更换直线或耐张绝缘子 除了满足电气性能外 其机械强度亦须达到要求 绝缘承力拉杆 板 使用的材料通常有绝缘管材 板材和引拔棒三种 现在也采用合成绝缘子生产工艺制作成拉杆或泡沫填充的绝缘管材 这种泡沫填充的绝缘管拉杆较传统工艺的绝缘管材 板材在外绝缘性能和防潮能力方面都有很大改善 是目前输电线路绝缘承力拉杆 板 的首选 绝缘拉杆 板 需具有便于携带 可分段 便于调节长度等特点 尤其是用于500kV线路作业时 由于500kV绝缘子串加上两端金具长约4 5m 同时不同组装型式的绝缘子串长短也不一样 为了使用方便常将3240绝缘板材加工成三段组合方式 中段采用两块板材按照一定距离设置多个调节孔 两端与另外两块板材以螺栓相联 以这样方式制成的绝缘拉板 既可在一定范围内调节长度又可分拆成数段 使用 运输和保管均很方便 3 提线金属工具将导线提升或收紧的工具有导线钩和各种卡具 这些卡具的主要材料是选用超硬铝LC4 它的特点是比强率高 重量轻 以及良好的工艺性 导线钩的顶端与绝缘拉杆 板 连成整体 为了防止损伤导线 接触导线的钩子均加工有圆滑过渡弧 4 卡具卡具有闭式卡具 耐张端头卡具 直线卡具 大刀卡具和通用卡具 1 闭式卡具 与双行程的普通丝杆或省力丝杆配套 可更换耐张或直线绝缘子串间的单片绝缘子 其前后卡具分别与耐张端头卡具的后 前卡配套 则可更换耐张或直线绝缘子串两端的绝缘子 2 耐张卡具 耐张卡具一般分为前卡与后卡 分别安装在绝缘子串两端连接金具上起锚固作用 两侧通过丝杆 绝缘拉杆 板 现连 作业时收紧丝杆使耐张绝缘子串松弛 既可对绝缘子串进行更换 3 直线卡具 卡在横担或直线联板上 两侧通过丝杆 绝缘拉杆 板 吊线钩 提升导线 实现直线整串绝缘子更换 4 大刀卡具 两侧卡卡在双串绝缘子串的两端联板上 与丝杆 绝缘承力拉杆 板 串联来更换双串绝缘子中的一串绝缘子 5 通用卡具 此卡是根据500kV线路绝缘子两端连接金具的特点而设计的 它适用于直线不同的联板 也适用于耐张绝缘子两端联结的金具 因此 只使用此种工具便可代替更换直线绝缘子的导线钩和上述耐张卡具 故称通用卡具 这样可以简化更换绝缘子的金属工具 应该注意的是 铝合金材料LC4虽然机械强度和机械加工性能较好 但其抗疲劳性能 耐热性等较差 并且有明显的应力集中和应力敏感性 所以在设计加工及使用中应注意 安全系数宜取大些 工具的工作截面过渡部分的设计力求平缓过渡 半径R应大于2mm 使用温度不得超过120 另外在例行机械试验时 不得多次加超过规定的荷载 为了提高工具表面耐腐蚀性能 带电作业工具在出厂前均进行了阳极化处理 在表面上形成了一层人工氧化膜 因此在使用中应妥善保管 严防碰撞 4 托 吊 瓶装置在更换绝缘子过程中 需将不受荷载的绝缘子串托住或吊起 以便更换 这种托住和吊起绝缘子串的工器具便称托 吊 瓶装置 随着不同的作业方法产生以下几种结构形式 1 托瓶架托瓶架用于托住整串绝缘子 由于500kV绝缘子串长且重 为了减轻挠度 增大刚性 托瓶架的两侧主材大都选用椭圆形空心管或矩形绝缘板 主材用多根弧形板连接 再在弧形板上固定两至三根绝缘管 以利绝缘子串的滑动 各电压等级托瓶架的结构是大致一样的 仅长度与尺寸有所不同 2 插板插板是专门为带电更换500kV等级以上的直线单片绝缘子而设计的 它具有结构简单 制作方便等特点 更换绝缘子过程中将绝缘子串从分裂导线中间松下 将插板插入待更换的绝缘子的下一片 将待更换绝缘子以下的绝缘子串自重转移到插板上 即可对绝缘子进行更换 4 检测绝缘子的工具 1 定性式零值绝缘子检测装置1 火花间隙火花间隙又称短路叉 分固定式和可变式两种 固定式火花间隙 其火花间隙是固定不变的 在检测过程中 短路叉的一侧金属探针与被测绝缘子的钢帽接触 另一侧的金属探针跨过被测绝缘子裙边与相邻绝缘子的钢帽接触 若被测绝缘子是良好的 则分布在该绝缘子两端的电位差将击穿所整定两极间的固定间隙 发生 噼啪 的放电响声 若被测绝缘子是不良的 低值或零值 则分布在该绝缘子上的电位差很小或等于零 就不可能击穿固定间隙而放电 因而也就听不到响声 2 自爬式零值绝缘子检出器目前使用的有ZP l型零值绝缘子检出器 主要用于耐张绝缘子串 ZZ 1型零值绝缘子检出器 主要用于直线绝缘子串 2 定量式绝缘子分布电压检测装置目前使用的有 静电式绝缘子检测仪 绝缘子分布电压自动检测仪 绝缘子分布电压地面打印检测仪等 1 静电式绝缘子检测仪这种检测仪是利用高压电容分压器的静电电压表 从运行绝缘子上引下电压 经高压电容分压器分压 利用静电电压表测量原理来测量相应的电压值 此仪器与火花间隙一样 操作时需较长的绝缘操作杆 故在500kV设备上使用受到限制 2 绝缘子分布电压自动检测仪GFC 1型 仅适用于耐张串绝缘子检测 3 绝缘子分布电压地面打印检测仪绝缘子分布电压地面打印检测仪 分直线和耐张两种 型号为 直线为旋转自落式XGC I型 耐张为推拉式XGC III型 5 绝缘子清扫工具 1 绝缘子带电清扫刷既可以对输电线路绝缘子串清扫 又可以对变电绝缘设备清扫 2 绝缘子带电水冲洗设备冲洗分小水冲 中水冲和大水冲 小水冲是水枪喷嘴直径为3mm及以下的水冲洗方式 主要适用于输电线路绝缘子串带电清洗 中水冲是水枪喷嘴直径为4 8mm之间的水冲洗方式 主要适用于输变电绝缘设备带电清洗 大水冲是水枪喷嘴直径为9mm以上的水冲洗方式 主要适用于变电绝缘设备带电清洗 目前最新的是直升机带电水冲洗 2008年华北电网率先研究并引进国外先进设备和经验 成功的在500kV超高压输电线路上进行带电水冲洗绝缘子串 解决了崇山峻岭上超高压输电线路绝缘子串清扫问题 6 个人防护装备 1 屏蔽服1 种类根据GB6568 1 2000 带电作业用屏蔽服 中规定 带电作业用屏蔽服分我国国家标准规定屏蔽服分二种类型 其特点是 I型 屏蔽效率高 载流容量小 II型 有与I型同样的屏蔽效率 但载流容量大 500kV带电作业用屏蔽服 主要起屏蔽作用 故选I型即可 2 屏蔽服的性能指标根据GB6568 1 带电作业屏蔽服 规定 屏蔽服的成衣性能指标 I 上衣 裤子 手套 短袜 分别测量任意两个最远点之间的电阻 均不得大于15 II 整套服装 各最远端点之间的电阻不得大于20 在规定的使用电压等级下 衣内胸前 背后处以及帽内头顶处等三个部位的体表场强均不得大于15kV m 人体外露部位 如面部 的体表局部场强不得大于240kV m 屏蔽服内流经人体的电流不得大于50 A III 对屏蔽服通以规定的工频电流 并待一定时间的热稳定后 其任何部位的温升不得超过50 2 导电鞋和导电眼镜导电鞋是用导电胶做底 底面衬以屏蔽布料 再引出一根金属线与屏蔽裤的加筋线相连 使屏蔽服对人体形成一个完整的屏蔽面 并实现了有效的接地 按照国标规定 导电鞋的电阻值不应大于500 导电眼镜是在镜片上喷镜一层透明的导电膜 需注意的是 眼镜的镜架 镜片必须全部喷镀 使其连成一体 以免出现电位差 造成对脸部或耳部的电击 3 静电防护服静电防护服比屏蔽服防护等级要低 它所用的金属纤维较屏蔽服少 经纬密度稀 屏蔽效率也较低 它主要用于登塔 巡视 变电和线路 人员 对高压带电体周围作业人员进行静电感应防护 根据从保护人身安全要求 推荐采用下列指标的静电防护服 布料 屏蔽效率28dB电阻 300 成衣 整套衣服电阻1000 衣内电场强度 15kV m衣内流经人体电流 5 A 二 配电线路带电作业工具 我国配电带电作业开展已有50多年了 作业方式主要分为操作杆法和绝缘手套法 其相应的工具各有不同 操作杆法工具大部分是国产工具 绝缘手套法工具大部分是近几年引进的国外工具 根据工具的工作性质和内容主要可以分为 遮蔽用工具 个人防护用工具 操作工具 绝缘斗臂车 绝缘平台 模块3 带电作业承力工具的疲劳特性 一 疲劳特性的概念承力工具主要指承受重力 荷载的带电作业工具 常用的承力工具有绝缘滑车组 绝缘拉杆装置 包括托瓶装置 绝缘支撑工具 有紧线 吊线 收线装置等 承力工具一般使用金属材料和绝缘材料 玻璃钢材料 制成 用这两种材料制成的工具按照静态强度设计 达到安全要求 但是由于工作应力是变化的 在这种交变载荷长期作用下 部件仍然会发生损坏 这种现象称为疲劳破坏 据统计约有80 的部件失效均归咎于疲劳破坏 通常把材料所受交变荷载与该荷载下所能承受的循环次数之间的关系曲线称作该材料的 疲劳特性 二 常用带电作业承力工具材料的疲劳特性 1 金属材料的疲劳特性影响金属材料疲劳特性的因素很多 除受成分 夹杂物和热处理的影响外 还有其他因素 1 金属材料表面加工 尺寸和应力集中的影响工具部件承受弯曲和扭转载荷时表面应力最大 疲劳破坏多数自表面开始 粗糙的表面状态相当于存在很多微缺口 由缺口应力集中而导致疲劳强度降低 表面越粗糙 疲劳强度降低得越严重 有圆角 油孔和螺纹键槽等缺口的部件 因应力集中导致部件疲劳强度降低 缺口越尖锐应力越集中 疲劳强度降低越严重 2 部件表面镀层对其疲劳强度也有一定影响工具表面镀层主要是Cr和Ni 镀这两种金属时造成疲劳极限大为降低的主要原因是镀层中产生很大的残余拉应力 由于镀层中存在很多微细龟裂纹 它作为缺口使应力集中 如30CrMo材料未镀前的疲劳极限为72 5MPa 镀0 25mm厚的Cr后 其疲劳极限则为50 6MPa 仅为镀前的68 3 热处理对其疲劳强度的影响通过加热 保温和冷却等步骤来调整金属内部组织 改善材料性能的技术手段 称为热处理 热处理可分为退火 亚火 回火和淬火等 退火即随炉冷却 亚火即空气冷却 淬火即用水突然冷却 回火即再加温 退火和亚火可提高机械性能 降低硬度 提高塑性和消除内应力 淬火是为了得到高硬度和高耐磨性 以得到强度与塑性的良好配合 回火是为了防止淬火引起的内应力和脆性 例如45 钢经亚火处理后疲劳极限为34 3MPa 经退火处理后为24 5MPa 经840 淬火 420 回火处理后为52 9MPa 由此可见45 钢经不同热处理后其机械性能有很大不同 2 环氧酚醛玻璃钢的疲劳特性 玻璃钢是一种多相材料 是一种纤维重合材料 是一种脆性材料 延伸率小于5 1 玻璃钢的疲劳过程玻璃钢的疲劳破坏过程是界面脱胶 树脂开裂和纤维断裂的综合过程 对于玻璃钢压板来说 破坏开始于与交变应力方向垂直的横向纤维束内 首先是界面个别点处的脱胶 脱胶沿着纤维方向发展 致使横向纤维束产生剥离 经过一段时间 树脂内产生裂纹 部件由半透明逐渐变为不透明 当裂纹进一步扩大时 局部纤维开始断裂 破坏区的树脂变为白色粉末 最后部件破坏 2 影响玻璃钢疲劳强度的因素玻璃钢是由无碱玻璃纤维布和合成树脂复合而成的材料 树脂种类不同时玻璃钢的疲劳强度也不同 对同类树脂来说 采用酚醛树脂或环氧树脂比采用聚脂树脂时的疲劳强度高 耐热型比普通型的疲劳强度高 若树脂材料强度相同 延伸率高的树脂其玻璃钢的疲劳强度也高 应力集中对玻璃钢的疲劳强度影响也较严重 在静态载荷作用下 玻璃钢比金属有较高的缺口敏感性 金属的应力集中系数为3 玻璃钢层压板的应力集中系数为3 9 玻璃钢的疲劳强度对方向性是很敏感的 因为它是由非均质的各向异性材料组成 受纵横向的影响较大 它与夹角 的大小关系密切 为零时疲劳强度最高 若 加大则疲劳强度降低 玻璃钢属于哪类材料 设计带电作业工具应怎样选取它们的安全系数 玻璃钢是以玻璃纤维和化工树脂为原材料生产地复合型材料的总称 它的主要特点是密度小 比强度高 绝缘性能好 同时具备瞬间耐受超高温 隔热 隔音 防水等性能 正是看中它的这些优点 玻璃钢已被广泛用于带电作业中 玻璃钢是一种多相性 各向异性的材料 纵向 横向的强度指标差距悬殊 最大的缺点是材料在破坏以前无明显的征兆 只能归属于 脆性材料 加以使用 制作带电作业工具的玻璃钢材料的许用应力不能取得过高 为了确保玻璃钢绝缘工具的安全性 一般在强度设计中 玻璃钢材料的安全系数应取n 5 由于工具受到疲劳强度影响 长期使用后 其机械强度会降低 甚至达不到使用要求 所以规程要求每两年要做一次机械试验强度试验 以检查其机械强度是否满足使用要求 但长时间多次数的机械试验也会对工具疲劳强度产生影响 尤其是每次试验都做到设计值荷载范围的试验 每次基本上都达到工具材料的机械强度极限值 这样可能使工具材料在试验中产生机械疲劳 甚至机械损伤 而这些疲劳 损伤又是肉眼很难发现 长期这样的疲劳 损伤记忆的积累 至使工具机械强度下降 甚至在工作中出现事故 这就要求长期的预防性机械试验要适当降低要求 以免过多的人为产生机械疲劳 损伤记忆的积累 故在2004年出版的DL T878 带电作业用绝缘工具试验导则 3 8条中对工具机械试验做如下规定 在型式试验中 静负荷试验应在2 5倍额定工作负荷下下持续5min无变形 无损伤 动负荷试验应在1 5倍额定工作负荷下操作3次 要求机构动作灵活 无卡住现象 在预防性试验中 静负荷试验应在1 2倍额定工作负荷下持续1min无变形 无损伤 动负荷试验应在1 0倍额定工作负荷下操作3次 要求机构动作灵活 无卡住现象 注 安规 中规定在预防性试验中 静负荷试验应在2 5倍额定工作负荷下持续5min无变形 无损伤 与型式试验相同 增加了工具的疲劳破坏 怎么确定各类带电作业工具的设计安全系数 为保证带电作业工具在机械试验时不发生永久变形 设计制作带电作业工具时 绝缘材料和金属材料的安全系数都应当比静负荷试验荷载系数 2 5 适当高一些 一般选取工具的设计安全系数n 3 但考虑到塑性材料 延伸率 5的材料 发生破坏前有明显的征兆 安全系数可适当降低一些 例如 对一般钢材选取n 2 5 3 脆性材料 延伸率 5的材料 在破坏前无明显征兆 安全系数可选取得高一些 无明显屈服极限的铝合金材料及环氧树脂玻璃布层材料 取n 3 5 5 铝合金取上限值 对绝缘绳索而言 因其延伸率很高 安全系数可选取得更高一些 n 5 必须注意的是 计算材料许用应力时 材料的极限应力应按设计原则标准选取 才能保证工具在静负荷机械试验中不发生永久变形 模块4带电作业工具的试验 本模块介绍带电作业工具的试验内容及周期 通过要点介绍 基本原理讲解 掌握带电作业工具试验的标准 内容和周期 带电作业工具的试验是检验工具是否合格的唯一可靠手段 即使是经过周密设计的工具 也必须通过试验才能作出合格与否的结论 这是因为工具在制作 运输和保管储存等各个环节中 都可能引起或留下意想不到的缺陷 这些缺陷大多数只能通过试验才会暴露出来 绝缘配合与试验电压取值规定 什么是 绝缘配合 它与带电作业的安全有什么关联 通俗地说 绝缘配合是按系统内各种过电压水平和设备自身耐压强度选择设备绝缘的做法 以便把过电压引起绝缘损坏或影响连续运行的可能性 即概率 降低到技术上 经济上都能够接受的水平 如果把带电作业中使用的绝缘工具 或作业者身边的一段空气间隙 作为系统中的一种设备看待 那么它也同样存在绝缘配合问题 假如把工具 或间隙 的绝缘水平选得很低 安全水平就会很低 事故率就会很高 带电作业就很不安全 反之 把工具 或间隙 的绝缘水平选得很高 作业的安全虽然得到了保障 但与作业设备有关的技术条件也许就不能够满足 经济上也不合算 所以 必须有一种恰如其分地选择 使得安全与经济都能够得到兼顾 这就是绝缘配合工作要完成的使命 绝缘的 耐受电压 绝缘体上不放电概率为100 确切地说是99 87 的最高外施电压 称为该绝缘的 耐受电压 如果已知某绝缘的50 放电电压为U50 那么该绝缘的耐受电压UNS可按照以下公式计算UNS U50 1 3 50 放电电压 在空气间隙上施加100次数值