带电作业工具及材料的选用

本篇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。

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。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。

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:包括硬板和软板。其种类有层压制品,如3240环氧酚醛玻璃布板和工程塑料中的聚氯乙烯板、聚乙烯板等。
  2. 绝缘管材:包括硬管和软管。种类有层压制品,如3640环氧酚醛玻璃布管、带或丝的卷制品。
  3. 塑料薄膜:如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯等塑料薄膜。
  4. 橡胶:天然橡胶、人造橡胶、硅橡胶等。
  5. 绝缘绳:天然蚕丝、人工化纤丝编织的,如尼龙绳、绵纶绳和蚕丝绳(分 生蚕丝绳和熟蚕丝绳两种),其中包括绞制、编织圆形绳及带状编织绳。
  6. 绝缘油、绝缘漆、绝缘粘合剂等。

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、Z、B、F、H、C七个耐热等级。其允许工作温度分别为90℃、105℃、 120℃、130℃、155℃、180℃及180℃以上。上述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。

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。

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。

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。

绝缘绳索在我国带电作业中应用得十分广泛。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。

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。目前已有泡沫充填绝缘管、防潮绝缘绳、防潮防水绝缘毯等材料。具体标准参见GB 13398、GB/T 13035和 DL/T803。

常用金属材料

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。

带电作业工具材料的选择原则

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)。

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1000m时,随着海拔的增加整体绝缘水平应相应增加。

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(1)条有关要求。

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,有一定冲击籾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绝缘板制作)。

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)。

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。

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。

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。

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。

索具:作主绝缘的索具应选用蚕丝或锦纶丝绳索制作,湿度在80%RH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剧增,所以严禁在带电作业工作中使用。专用绝缘滑车套推荐选用编织定型圆绳制作。

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(例如聚碳酸酯塑料)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。

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。

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。

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。

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