带电作业工具

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1、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。从绝缘材料的属性上分，又分为绝缘

2、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、层压制品（绝缘管材、绝缘板材）（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？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

3、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210kgfcm/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。1.1.3、橡胶、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

4、电作业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？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1014cm，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l2kNm。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。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

5、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

6、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；利用利用“绳索紧线法绳索紧线法”更换更换44kV耐张瓷瓶，耐张瓷瓶，工具的总重量也从工具的总重量也从48kg减轻到减轻到24.5kg。以上三件绳索化工具，。以上三件绳索化工具，很快在国内推广普及。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。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（

7、例如，尼龙绳和蚕丝绳的工频干闪电压都大于170kVO.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。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218mm的桑蚕绳的伸缩率为20%44%；直径218mm

8、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%。2.1.1、金属的机械性能、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

9、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。12合格的带电作业工具应具备的技术条件：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

10、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。（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

11、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、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

12、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 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、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，

13、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）、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

14、）、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、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、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

15、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、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、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

16、用。专用绝缘滑车套推荐选用编织定型圆绳制作。3.13、绝缘防护用具、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。3.14、电场屏蔽用具、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

17、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。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。为

18、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n3，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=2.53）；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=3.55，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（n5）。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

19、负荷机械试验中不发生永久变形。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

20、顾，这就是绝缘配合工作要完成的使命。kVU964315.135kVU964315.135kVU2193315.1110kVU4383315.12202310KKKKUUxg640kV,63491.031.11.15.1055取kVUkV805,57691.030.11.15.1550取kVUkV204,41991.031.11.15.1363取kVUkVU38091.030.11.15.13632102KKKUUxgkV1751,118191.0321.118.2055取kVUkV900,89491.0321.15.2363取kVU绝缘工具的试验项目和标准绝缘工具的试验项目和标准额定电压（kV

21、）试验长度（m）1min工频耐压（kV）3min工频耐压（kV）15次操作冲击耐压（kV）（正极性）出厂及型式试验预防性试验出厂及型式试验预防性试验出厂及型式试验预防性试验100.410045/350.615095/63（66）0.7175175/1101.0250220/2201.8450440/3302.8/4203809008005003.7/640580117510507504.7/780/130010006.3/12701150186516955003.2/565/970660/820745148013458006.6/98589516851530运行中检查性试验0.3交流耐压75

22、kV/1min试品规格试验电极距离mm1min工频耐受电压（kV）（r.m.s）泄漏电流干试验（I1）受潮后试验（I2）不大于A空心管306030及以下3001001030填充管大于3015352040绝缘板标称截面mm2600及以下2040序号试验项目标准试品有效长度布置方式1高湿度下交流泄漏电流（相对湿度 90%，温度 20 24h)100kV时不大于 300A0.5m垂直布置2工频干闪电压不小于170kV0.5m垂直布置序号试验项目标准试品有效长度布置方式1工频干闪电压不小于170kV0.5m垂直布置2持续高湿度下工频泄漏电流（相对湿度 90%，温度 20 168h 施加工频电压100k

23、V)不大于100A0.5m垂直布置3浸水后工频泄漏电流（水电阻率100m，浸泡15min，抖落表面附着水珠，加压100kV)不大于500A0.5m垂直布置4淋雨工频闪络电压（雨量1mm/min1.5 mm/min，水阻率100m)不小于60kV0.5m垂直布置550%断裂负荷拉伸后，高湿度下工频泄漏电流（相对湿度 90%，温度 20 168h加压100kV)不大于100A0.5m垂直布置6经漂洗后，高湿度下工频泄漏电流（相对湿度 90%，温度 20 168h加压100kV)不大于100A0.5m垂直布置7经磨损后，高湿度下工频泄漏电流（相对湿度 90%，温度 20 168h加压100kV)不大

24、于100A0.5m垂直布置试品D拉伸试验荷载（kN）压缩试验荷载（kN）弯曲试验荷载（Nm）扭曲试验荷载（Nm）操作杆28mm以下28mm以上1.501.502252757575支杆1kN级3kN级5kN级2.507.5012.5拉（吊）杆10kN级30kN级50kN级25.075.0125直径（mm）断裂强度kN（不小于）伸长率%（不大于）天然纤维绳合成纤维绳天然纤维绳合成纤维绳42.03.1204064.05.4204086.28.02040108.311.035481211.215.035481414.420.035481618.026.035481822.532.044582027.038.044582232.444.044582437.350.04458%100ppaLLLA