芳纶绝缘拉杆研发综述

宁蒙川 侯梅

摘 要：绝缘拉杆主要用于SF6断路器和SF6气体绝缘金属封闭开关设备中，是用来将运动从接地的部分传送到电器高电位部分的结构元件，即实施电气连接的开断，是真空开关柜中的关键部件，起着绝缘、操作开断的作用。该文论述了芳纶纤维绝缘拉杆国内外发展现状和国产化的可行性，介绍了芳纶绝缘拉杆国产化的过程、设计方案、工艺总方案等，客观地分析了产业化的途径和市场预期。

关键词：芳纶绝缘拉杆 互感器 GIS断路器 国产化

中图分类号：TQ320.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0052-02

绝缘拉杆主要用于SF6断路器和SF6气体绝缘金属封闭开关设备中，是用来将运动从接地的部分传送到电器高电位部分的结构元件，即实施电气连接的开断，是真空开关柜中的关键部件，起着绝缘、操作开断的作用。绝缘拉杆在其工作过程中既要承担高的机械载荷，还要经受高的操作过电压，而且受到设备结构的影响，其结构特点是细而长，在运行中受很大的拉伸载荷或者扭转载荷及瞬时的操作过电压冲击。由于开关设备在整个电网中是关键设备，更换操作比较复杂而且困难，因此要求设备具有超长寿命。根据这些要求，设备设计时都会对绝缘拉杆材料提出近乎苛刻的要求，不仅要求有非常高的电气绝缘性能和机械性能（非常高的安全裕度），而且還需要材料具有良好的老化性能。

因此262 kV电压等级及以上的高压开关和互感器中主要应用芳纶绝缘拉杆。

1 国内外技术发展现状

1.1 国外发展现状

目前国外著名生产芳纶纤维绝缘拉杆的企业主要有3家，即瑞士AXICOM、德国伊索拉、韩国某企业。

瑞士AXICOM公司是美国Tyco Electronics并购AXICOM和SCHRACK两家专业通讯继电器公司而组建成立的公司。瑞士AXICOM公司专业生产制造绝缘拉杆和继电器等产品，具有数10年生产经验，占领国际60%以上的市场，目前国内220 kV及以上电压绝缘拉杆基本依靠进口该公司产品。该公司在绝缘拉杆领域经过多年的技术积累，逐渐从玻璃纤维绝缘拉杆向芳纶纤维绝缘拉杆过渡，目前该公司玻璃纤维的绝缘拉杆基本已经停止生产，仅有少量的特殊场合的产品在生产。经过多年的积累，该公司生产的有机芳纶纤维绝缘拉杆具有许多特点：配方及工艺独具特点绝缘性能高，力学性能稳定，产品成品率保持较高的水平，且成品率非常稳定，但产品生产周期长，产品供货周期长，供货周期一般在6个月，且价格很高，是传统玻璃纤维绝缘拉杆的2～3倍以上。

德国伊索拉电气主要是开发研究复合材料产品在电气行业中应用的专业化公司，其生产的特高压绝缘件产品一直垄断国际市场，近几年也成功开发了芳纶纤维增强绝缘拉杆产品，目前已经批量化上市，但成品率和质量稳定性尚无法与瑞士AXICOM公司相比。但其以在国际特高压绝缘产品市场上的技术底蕴，占领一定的国际市场是迟早的事。

国际上其他一些企业大都为固定的开关厂进行配套生产，没有专业化的公开上市销售，因此国际上瑞士AXICOM仍然具有垄断地位，而且近几年内这种局面很难打破。

日本东芝电气等也开发了一些玻璃纤维增强的高压绝缘拉杆，但品质质量与性能仍然无法与芳纶纤维材料的绝缘拉杆相比，因此东芝电气也在开发研究芳纶纤维材料的绝缘拉杆产品，但目前为止尚无批量化产品出现。

绝缘拉杆作为设备的关键绝缘部件之一，目前国内各厂家基本采用外购方式，开关厂与绝缘拉杆制造厂共同设计拉杆的外形和尺寸，拉杆厂负责绝缘材料的选择和拉杆的加工制造，并且完成绝缘材料的机械性能试验，再由高压开关厂在整台设备上进行全套绝缘试验和机械性能试验。

1.2 国内发展现状

由于芳纶纤维复合材料成型技术复杂，对芳纶纤维的了解少，环氧配方技术落后，国内目前没有厂家能够生产出性能合格的有机纤维绝缘拉杆，大多主要生产的是低端的玻璃纤维绝缘拉杆。国内开关制造企业都选择瑞士AXICOM公司生产的空心绝缘拉杆。其成本高，供货周期长，售后服务不及时，关键技术受制于人。严重威胁国家电网安全，影响日常生产、生活，达不到国家发改委要求电力设备国产化率的要求。且未来随着我国电力设备向超高压、小型化发展，未来550 kV高压断路器、GIS用绝缘拉杆还会逐年增加，预计未来有机纤维绝缘拉杆需求量每年增加10%。现急需对芳纶纤维绝缘拉杆进行国产化研究。

1.3 该单位技术现状

该单位拥有多年研究芳纶复合材料的经验，对芳纶复合材料的应用有比较深的认识，技术先进、工艺领先。完全有能力把芳纶复合材料技术应用于超高压以上的电器设备的绝缘制品领域，充分发挥技术优势，占领绝缘拉杆高端市场。现已突破芳纶绝缘拉杆的关键技术研究。

2 芳纶绝缘拉杆国产化步骤

国产化过程分为3阶段进行。

第一阶段：引进国外高新样机，消化吸收。按各高压开关厂的定单试生产，并返销国外。与西安交通大学高压绝缘国家重点实验室进行紧密合作，利用其在行业里的影响力和技术优势充分发挥企业和高等院校各自优势，既有完整的科学理论指导，又有丰富的科研实践经验和革新创造活力。购买、安装、调试必要的研发、生产仪器和设备，组织人员培训。完成中试各种数据采集，产品进入试投产阶段。

第二阶段：解决产品在试投产阶段所出现的各种问题，改进创新，申报专利和争取科技立项，购买批产设备，在现有技术的基础上研制芳纶绝缘拉杆系列化产品；加大市场开发力度，对前期技术资料进行整理和完善，为产品产业化后大批量推向市场做好基础工作。

第三阶段：解决产品扩大生产规模中出现的各种问题，进一步完善产品系列，研制芳纶绝缘拉杆系列产品；提高产品性价比，加大人才储备，进行产业化生产。不断改进产品在生产和销售中遇到的各种问题，加强生产管理，降低产品生产和销售成本，提高产品知名度和市场信誉度。该阶段优先扩大国内市场销售，提高我国高压断路器和GIS国产化率。

3 经济效益分析和社会效益的初步分析

3.1 经济效益分析

目前对互感器、断路器和GIS行业用绝缘拉杆市场调研情况进行调研，电力设备制造行业和输变电行业对绝缘拉杆的需求量很大，但绝大多数220 kV以上电压等级的绝缘拉杆目前国内靠进口。通过分析可以看出，该产品虽然技术难度大，总需求量不大，但其利润率较高，并且有较大的发展空间（见表1）。

3.2 社会效益分析

芳纶绝缘拉杆国内还没有厂家生产，一方面可以填补国内空白；另一方面可以引领电力设备制造技术升级换代，同时它的应用延伸可以拓展更多的输配电设备领域。

4 结语

高压互感器、高压断路器、GIS等高压电器用芳纶绝缘拉杆是机构和本体高压电极的重要传动部件，是高压断路器和GIS的核心部件，在断路器和GIS开断工作时起着关键性的作用，同时又长期承受高电压、高场强、高机械负荷，芳纶绝缘拉杆国内没有生产厂家，属于高端绝缘制品。

西安超码复合材料有限公司具有多年芳纶复合材料成型技术研究开发基础，开发的高压电器设备用高性能有机纤维绝缘拉杆，具有自主知识产权；全部性能指标满足高压断路器和GIS的要求，产品的各项性能指标优于或等同于国外产品，可以完全替代进口，提高断路器和GIS国产化率，提升超高压开关设备国际市场竞争能力，提升我国开关行业的技术能力。

参考文献

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