絕緣扭桿作為隔離開關本體和操作機構之間機械連接的傳動零件，在產品運行過程中主要承受著電和熱應力的作用。由于其在工作中長期承受瞬時載荷，其性能好壞直接決定了高壓隔離開關的可靠性。

目前國內自主生產的絕緣扭桿主要為252kV及以下等級的的玻璃纖維或聚酯纖維絕緣扭桿，252kV以上電壓等級的絕緣扭桿主要依賴進口，嚴重制約了國內電工裝配關鍵核心部件的國產化及高電壓等級組合電器設備的發展。本文制定了一套完整的驗證方案，主要選取三家不同纖維類型的國內絕緣扭桿進行相關性能研究，以滿足超高壓氣體絕緣金屬封閉開關（gas insulated switchgear, GIS）用絕緣扭桿的使用要求。

1 試驗

1）試驗方案

為了保證國產化扭桿代替進口扭桿的可行性，制定了一套完整的驗證方案，具體見表1。研究對象為三家國內制造商的絕緣扭桿，代號為絕緣扭桿X、絕緣扭桿L及絕緣扭桿T。

2）測試方法

（1）熱試驗考核的是絕緣扭桿在極限高、低溫下長期使用的可靠性和在溫度突變時對熱應力的適應性。試驗按照IEC 62271—203《高壓開關設備和控制設備—第203部分：額定電壓52kV以上的氣體絕緣金屬封閉開關設備》進行測試。

表1 試驗方案

（2）介電常數/介質損耗因數按照GB/T 1409—2006《測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻（包括米波波長在內）下電容率和介質損耗因數的推薦方法》進行測試。

（3）吸紅按照GB/T 20142—2006《標稱電壓高于1000V的交流架空線路用線路柱式復合絕緣子—定義、試驗方法及接收準則》進行測試。

（4）吸水率按照GB/T 1034—2008《塑料吸水性的測定》進行測試。

（5）玻璃化轉變溫度按照GB/T 1634.1—2004（所有部分）《塑料 負荷變形溫度測定》。

2 測試結果與討論

2.1 絕緣扭桿用組織結構分析

表2為三家絕緣扭桿和進口絕緣扭桿的纖維類型及樹脂體系分析結果。絕緣扭桿用纖維類型如圖1所示。

表2 不同廠家絕緣扭桿的成分分析

圖1 不同廠家絕緣扭桿用纖維類型

從表2、圖1中可以看出，國產絕緣扭桿用纖維類型均不同，絕緣扭桿L與進口絕緣扭桿用纖維類型相同，絕緣扭桿T采用的是芳綸纖維。國產絕緣扭桿用纖維類型均不同，絕緣扭桿L與進口絕緣扭桿用纖維類型相同，絕緣扭桿T采用的是芳綸纖維。

2.2 絕緣扭桿的物理性能

三家絕緣扭桿的物理性能對比見表3。

表3 不同廠家絕緣扭桿的物理性能

由表3可知，三家絕緣扭桿的物理性能有些許差異，這是由于采用不同纖維類型及樹脂體系所造成的。同時三家絕緣扭桿的物理性能與進口絕緣扭桿相近。

三家絕緣扭桿的玻璃化轉變溫度均大于超高壓GIS運行過程中絕緣扭桿的玻璃化轉變溫度要求（105℃），但絕緣扭桿L、絕緣扭桿T的玻璃化轉變溫度更高，說明其耐高溫性能更優。

吸水率是絕緣扭桿的一個重要參數，吸水率對其電氣強度又有著很大的影響，絕緣扭桿吸水之后，其介質損耗升高、局部缺陷增多，導致易被擊穿，而本文中絕緣扭桿的吸水率均完全滿足不超過0.3%的使用要求。因此，從表3中可以看出絕緣扭桿T的綜合物理性能更加優異。

2.3 絕緣扭桿的電氣性能

表4為三家絕緣扭桿的介電常數和介質損耗因數結果。從表4可知，國產絕緣扭桿T的介質損耗因數與進口絕緣扭桿相當，說明國產絕緣扭桿T的電氣性能優異，產品致密性好。

表4 不同廠家絕緣扭桿的電氣性能

2.4 絕緣扭桿的驗證試驗

絕緣扭桿作為隔離開關本體和操作機構之間機械連接的傳動零件，在傳動過程中主要沿軸向承受著電和熱應力的作用。開關設備投入電網運行后，絕緣扭桿的質量必須100%可靠，不得出現任何質量問題，因此要保證絕緣扭桿裝配前各項技術指標檢測合格。

選取三家絕緣扭桿分別進行了如下測試試驗：外觀檢查、工頻耐壓和局部放電試驗、熱試驗、力學性能試驗、機械壽命試驗及絕緣試驗，結果見表5。從表5中可以看出，三家絕緣扭桿的各項技術指標檢測均達到相應的技術要求。

表5 不同廠家絕緣扭桿的驗證結果

表5續

2.5 經濟成本分析

相較于進口絕緣扭桿的價格，國產絕緣扭桿的價格均能下降50%以上。推廣使用國產絕緣扭桿能夠大幅降低制造成本。

3 結論

• 1）本文的驗證方案主要包括絕緣管材、單件零件的性能分析試驗以及樣機裝配壽命、絕緣試驗，驗證方案系統、完整；試驗驗證結果充分有效。
• 2）從吸水率、玻璃化轉變溫度、介質損耗等性能可知，國產絕緣扭桿T綜合性能最優。
• 3）國產絕緣扭桿T具有優異的電氣絕緣性能和力學性能，能滿足超高壓GIS隔離開關用絕緣扭桿的使用要求。
• 4）國產絕緣扭桿T價格優勢明顯，價格下降50%以上，降低了產品制造成本。