绝缘子负载).docVIP

1? 引言??? 合成绝缘子在长期运行中承受的载荷是变化的，首先要承受导线的自重，当有风或有冰附着时还要承受风载和冰载。在这种复杂的受力条件下，线路可能会出现导线舞动、次档距振动和微风振动等情况。因此，实际运行中的合成绝缘子所受到的是包括拉伸、扭转、弯曲等的复合动载。目前我国在线运行的合成绝缘子有相当一部分是内楔式的接头结构，这些绝缘子能否继续满足运行需要、是否需更换这些绝缘子、什么时候更换，关系到运行的经济性与安全性问题，因此开展合成绝缘子的动载性能试验研究，特别是内楔式合成绝缘子的动载性能研究成了生产、运行和研究部门普遍关注的问题。在这种情况下，我们进行了国内首次内楔式合成绝缘子的芯棒动载试验。??? 由于任何载荷都可以分解成正弦载荷的叠加，试验中对合成绝缘子在施加静拉伸的基础上叠加了幅度和频率可调的正弦交变拉伸载荷。另外在实际运行中，绝缘子芯棒不可避免地要承受扭矩作用，因此试验中通过施加静拉伸叠加静扭转或交变扭转来模拟这种受力状态，并结合实际运行环境对合成绝缘子的动载性能进行了详细的分析，对内楔式合成绝缘子的运行适应性进行了综合判断。2? 试验设备与试品2.1? 动载试验机??? 试验中使用的动载试验机是由清华大学电机系研制的，可用于静载叠加交变拉伸、静载叠加静扭转和静载叠加交变扭转等动载试验。试验机示意图如图1所示。为了对实际运行中的合成绝缘子动载情况进行模拟，主要考虑的动载试验幅度为5~10 kN，频率为1Hz以下。2.2? 传感器??? 在试验过程中，特别是在静载叠加动态拉伸和静载叠加扭转的试验中，芯棒所受到的载荷是不断变化的，为了能够知道芯棒具体的受力情况，在试品端串联一个拉力传感器，通过传感器指示的负荷值或传感器的输出电压实时监测试品的拉伸负荷值（可输入示波器或A/D转换后观测波形）。 2.3? 试品??? 试验中使用的试品为F18 mm芯棒，两端加内楔式锥腔接头，绝缘长度分别为800 mm、600 mm和400 mm，所有试品为某厂生产的同批次产品。芯棒长度、扭转角度及扭矩的具体对应关系为：在扭转角度为－10°~ +10°情况下，400 mm的芯棒所承受的最大扭矩为750 N×m，600 mm的芯棒为500 N×m，800 mm的芯棒为375 N×m。3? 试验及结果分析3.1? 芯棒在受扭转情况产生的裂纹??? 在存在扭矩的情况下，芯棒的裂纹均从楔缝处产生，试验中以出现可见裂纹作为分析芯棒机械强度的依据，实际上芯棒此时的残余强度仍在100 kN以上。图2(a)为试验前芯棒，图2(b)为试验中芯棒的裂纹（上述可见裂纹为发展到与金具平齐位置的裂纹），图2(c)为在出现可见裂纹的基础上继续试验时的发展。 3.2? 静拉扭试验??? 对合成绝缘子施加一定的基础载荷，然后将其进行扭转角度为20°的扭转，并保持这个角度不变，对绝缘子的扭转特性进行研究。采用的试品绝缘长度为400 mm。图3为合成绝缘子芯棒在静拉扭情况下出现裂纹的时间和基础载荷之间的关系。 ???由图3可见，在较高的基础载荷 作用下（8 kN以上）且芯棒扭矩较大时，破坏时间较短，有时（130 kN时）只有几十分钟芯棒就出现了裂纹；而当基础载荷较小时，合成绝缘子芯棒很难在静扭转情况下破坏，如施加的基础载荷为40 kN时，经过25天未出现裂纹。由此可见，在静扭转试验中，与芯棒的扭转角度相比，基础载荷对芯棒的破坏起决定性作用；随着基础载荷的下降，曲线趋向饱和，机械性能趋向稳定。3.3? 拉扭交变3.3.1? 动态扭转下基础载荷对芯棒性能的影响??? 由图3可知，随着基础载荷的下降，芯棒出现可见裂纹的时间呈明显的上升趋势；随着芯棒长度的增加，也就是随扭矩的减小，芯棒出现可见裂纹的时间呈明显的上升趋势，而且曲线呈饱和趋势，表明此时芯棒的机械性能趋向稳定。??? 在动态拉扭频率一定情况下，通过对一定长度的合成绝缘子芯棒做不同载荷下的动态拉扭试验，可研究基础载荷对芯棒出现可见裂纹的时间的影响。在不同的基础载荷下（40 kN、60 kN、80?kN、100 kN），对绝缘子施加频率为0.2 Hz、扭转角度为－10°~ +10°的动态扭转，通过测定其破坏时间来对其性能进行评价，试验结果见图4。 3.3.2?动态扭转下频率对芯棒性能的影响??? 在芯棒长度和载荷一定的情况下，通过对合成绝缘子芯棒做不同频率的动态拉扭试验来研究频率对芯棒性能的影响。在同一静态载荷下，对长度为600mm的绝缘子分别施加频率为0.2Hz、0.4Hz、0.6Hz扭转角度为－10°~+10°的动态扭转，芯棒出现可见裂纹的时间如图5所示。 ??? 由图5可以看出，在较高的载荷下（80 kN以上），随着频率的升高出现可见裂纹的时间呈减少趋势；在较低的载