復(fù)合絕緣子注射傘套的芯棒及其護(hù)套界面結(jié)構(gòu)性能分析

導(dǎo)線在長期微風(fēng)振動下會將振動傳遞給復(fù)合絕緣子,使其容易發(fā)生疲勞破壞。以某500kv線路為例,計(jì)算導(dǎo)線在微風(fēng)振動下線夾出口處的最大動彎應(yīng)力,根據(jù)導(dǎo)線懸掛角度得到由導(dǎo)線振動傳遞給懸垂復(fù)合絕緣子的振動載荷數(shù)值。同時(shí)針對分析復(fù)合絕緣子芯棒與護(hù)套界面膠接的疲勞,基于ansys軟件建立復(fù)合絕緣子實(shí)體模型,采用威布爾分布函數(shù)描述振動頻率的概率分布,根據(jù)miner線性疲勞損傷累積法則分析膠接層在各頻率段內(nèi)的疲勞耗用系數(shù),最后得到其疲勞壽命。

與傳統(tǒng)絕緣子相比,變傘形絕緣子制作工藝可操作性強(qiáng),產(chǎn)品的爬距質(zhì)量高;避免膠可料的浪費(fèi);開模具的資金少;模具使用率高等。傘形在標(biāo)準(zhǔn)允許規(guī)范內(nèi)變化,可"不視為設(shè)計(jì)改變"。但傘型在大范圍內(nèi)變化,對復(fù)合絕緣子串的電場分布、覆冰雪、耐污閃等性能能否產(chǎn)生正面的影響,有待驗(yàn)證。

研究了復(fù)合絕緣子用耐酸芯棒的性能,對4種芯棒在不同濃度的硝酸中的耐腐蝕性能進(jìn)行了長期試驗(yàn)。結(jié)果表明,各項(xiàng)指標(biāo)都符合應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的耐酸芯棒其耐腐蝕性能也存在較大差別,性能好的耐酸芯棒即使在非常嚴(yán)酷的條件下也很難發(fā)生脆斷。為適應(yīng)不同工程應(yīng)用的要求,作者根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果討論了選擇優(yōu)良耐酸芯棒的試驗(yàn)方法。

為了減少復(fù)合絕緣子脆斷而采用耐酸芯棒,耐酸芯棒是由無捻直接粗紗纖維浸漬起著粘合、保護(hù)纖維作用的樹脂經(jīng)模具拉擠固化而成型的。通過分析論證無捻直接粗紗的特點(diǎn)和樹脂的防護(hù)性能,認(rèn)為采用無捻直接粗紗纖維拉制的芯棒和提高芯棒纖維間樹脂的固化度,可以避免酸介質(zhì)進(jìn)入棒內(nèi)腐蝕纖維,保證耐酸芯棒性能的穩(wěn)定性。并得出芯棒長期承受較大載荷對其樹脂防護(hù)性能影響不大的結(jié)論

用于減少復(fù)合絕緣子發(fā)生脆斷的耐酸芯棒的性能穩(wěn)定性取決于芯棒中起粘合纖維作用的樹脂的防護(hù)性能。通過分析論證,認(rèn)為采用無捻直接粗紗纖維拉制芯棒和提高芯棒纖維間樹脂固化度,可以避免酸介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部腐蝕纖維,保證耐酸芯棒性能的穩(wěn)定性。同時(shí)也得出芯棒長期承擔(dān)較大載荷對其樹脂防護(hù)性能影響不大的結(jié)論。

為了減少復(fù)合絕緣子脆斷而采用的耐酸芯棒,是依據(jù)芯棒中起著粘合纖維作用的樹脂防護(hù)性能特點(diǎn),通過分析論證,認(rèn)為采用無捻玻璃纖維粗紗拉制芯棒和提高芯棒的基體樹脂固化度,可以避免酸介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部腐蝕纖維,保證耐酸芯棒性能的穩(wěn)定性。同時(shí)也得出芯棒長期承擔(dān)較大載荷過程中對其樹脂防護(hù)性能影響不大的結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了復(fù)合絕緣子芯棒脆斷原因及主要影響因素,在此基礎(chǔ)上敘述了目前國內(nèi)外為降低絕緣子脆斷發(fā)生率采取的一些措施,并有針對性的介紹了對芯棒耐應(yīng)力腐蝕性的改進(jìn)。

復(fù)合絕緣子所采用的纖維浸漬樹脂拉擠成型芯棒,其材質(zhì)構(gòu)成的波動,將較大地影響產(chǎn)品壓接連接界面結(jié)構(gòu)組裝時(shí)芯棒彈性變形的性能參數(shù),應(yīng)適當(dāng)調(diào)整修正,保證產(chǎn)品界面連接的穩(wěn)定性

通過對2起復(fù)合絕緣子芯棒斷裂掉串事故的分析及同期運(yùn)行的同批次220kv輸電線路復(fù)合絕緣子的抽樣試驗(yàn),初步分析了發(fā)生復(fù)合絕緣子芯棒脆斷的原因,并提出防止類似事故發(fā)生的主要措施:改進(jìn)金具接頭界面的密封工藝并對檔距較大的跨越采取雙串。

通過對500kv棒形復(fù)合絕緣子高壓端芯棒脆斷事故發(fā)生原因的分析,指出其主要原因?yàn)榻^緣子串電壓分布嚴(yán)重不及均壓環(huán)設(shè)計(jì)、安裝不規(guī)范引起導(dǎo)線端電場畸變,加速硅橡膠護(hù)套發(fā)生電蝕穿孔所致。提出將原下垂式線夾更換為上扛式防電暈線夾,導(dǎo)線掛點(diǎn)“八”字型改造,在復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)加掛玻璃絕緣子;采用非標(biāo)準(zhǔn)長度的復(fù)合絕緣子與玻璃絕緣子組合成串等對策來改善復(fù)合絕緣子的電場分布,降低其導(dǎo)線端承受的電壓,消除畸變電場,達(dá)到預(yù)防芯棒脆斷目的

介紹了我國交流復(fù)合絕緣子運(yùn)行情況,分析了絕緣子的老化問題和事故原因,對現(xiàn)場取下的試品進(jìn)行了憎水性和硬度的測量以及老化性能的評估。認(rèn)為目前復(fù)合絕緣子損壞的主要原因是早期設(shè)計(jì)、制作工藝和材料配方不成熟,真正由于硅橡膠傘裙護(hù)套老化造成的事故還不多見。大部分復(fù)合絕緣子運(yùn)行10年及以上仍具有良好的憎水性,硅橡膠表面憎水性的下降和硬度的增加與運(yùn)行時(shí)間并無明顯關(guān)聯(lián)。硅橡膠的老化是一個(gè)漫長的過程,即使出現(xiàn)中期老化特征,仍在一段較長時(shí)間內(nèi)可以保障復(fù)合絕緣子的安全運(yùn)行。認(rèn)為硅橡膠的老化不應(yīng)成為復(fù)合絕緣子推廣使用的障礙。

文章對復(fù)合絕緣子芯棒在氣動漩渦作用下發(fā)生振動破壞的使用壽命估算方法進(jìn)行了研究,計(jì)算了架空導(dǎo)線的振動頻率及其時(shí)長,根據(jù)修正的goodman圖、s-n曲線和miner線性損傷積累法則,給出了芯棒使用壽命的估算方法,通過220kv復(fù)合絕緣子芯棒使用壽命估算的算例,與實(shí)際統(tǒng)計(jì)壽命對比,表明了文章估算方法具有可靠性。

介紹了玻璃纖維新應(yīng)用——復(fù)合絕緣子芯棒制造所采用的基體材料和增強(qiáng)材料。重點(diǎn)介紹了適合制造復(fù)合絕緣子芯棒的基體材料環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)及其固化劑的選用及固化機(jī)理,以及提出了適合制造復(fù)合絕緣子芯棒的增強(qiáng)材料玻璃纖維的性能要求及目前適合選用的玻璃纖維品種。介紹了復(fù)合絕緣子芯棒生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)中的注意要點(diǎn)及復(fù)合絕緣子芯棒的最終產(chǎn)品性能要求。

文章對復(fù)合絕緣子芯棒在氣動漩渦作用下發(fā)生振動破壞的使用壽命估算方法進(jìn)行了研究,計(jì)算了架空導(dǎo)線的振動頻率及其時(shí)長,根據(jù)修正的goodman圖、s-n曲線和miner線性損傷積累法則,給出了芯棒使用壽命的估算方法,通過220kv復(fù)合絕緣子芯棒使用壽命估算的算例,與實(shí)際統(tǒng)計(jì)壽命對比,表明了文章估算方法具有可靠性。

在復(fù)合絕緣子的傘裙配方方面采取提高硅橡膠含量,對配方中的所有無機(jī)物進(jìn)行表面處理,采用高純度原料,增加特殊的光穩(wěn)劑等措施,并進(jìn)行了"w"形五傘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及采用防雨閃傘裙邊結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果表明,"w"形五傘結(jié)構(gòu)的復(fù)合絕緣子外絕緣既符合交直流高壓輸電的電場理論,又能滿足高海拔、覆冰(雪)地區(qū)交直流輸電工程的實(shí)際應(yīng)用。

專利申請?zhí)?cn200610057986.1公開號:cn1889200公開日:2007.01.03申請人:趙輔本發(fā)明提供了在有傘棱的玻璃或瓷質(zhì)單層傘盤形懸式絕緣子的下表面粘接硅橡膠合成傘裙并獲得雙(多)層傘懸式絕緣子的技術(shù)方案。具體的結(jié)構(gòu)是,合成傘裙的中間孔以筒狀向上延伸,該筒狀延伸部的上部與懸式絕緣子的傘盤的下表面相互粘接。使用該方案對已有單層傘盤形懸式絕緣子進(jìn)行改造,既提高了絕緣子的防污閃性能,又沒有降低其裝拆串性能。

通過采用劣化絕緣子電場法檢測理論分析和對傘裙良好絕緣子和傘裙損壞嚴(yán)重的絕緣子的電場分布情況進(jìn)行對比試驗(yàn)研究,得出結(jié)論:通過試驗(yàn)采用電場法檢測手段無法判別絕緣子傘裙損壞造成的現(xiàn)象。

特高壓復(fù)合絕緣子對于芯棒有較高的拉彎性能要求。通過對芯棒進(jìn)行強(qiáng)度性能測試,研究了玻璃纖維紗含量對芯棒拉彎性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)芯棒的纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)在79%～83%時(shí),芯棒的機(jī)械性能最優(yōu)。復(fù)合絕緣子中的芯棒最終按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%左右的纖維含量進(jìn)行生產(chǎn),產(chǎn)品順利通過了復(fù)合相間間隔棒產(chǎn)品定型試驗(yàn)。

　采用丙烯酸改性酚醛環(huán)氧樹脂,并對以此樹脂為基體,以ddsa為增韌劑研制成功一種耐酸性玻璃鋼拉擠電絕緣芯棒用樹脂基體配方。應(yīng)用dsc、tga和ft-ir等分析技術(shù)對該改性樹脂基體的固化反應(yīng)進(jìn)行了研究,對其澆鑄體以及玻璃纖維增強(qiáng)的拉擠芯棒的耐酸性、耐熱性等性能也進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:該樹脂基體滿足拉擠工藝要求,用此樹脂基體制得的玻璃鋼拉擠芯棒具有優(yōu)異的耐酸性以及良好的機(jī)電熱性能。

介紹了一起復(fù)合絕緣子脆斷的發(fā)生過程,通過解剖和相關(guān)電氣、機(jī)械性能試驗(yàn),以及脆斷面形成機(jī)理等方面分析了脆斷原因,發(fā)現(xiàn)芯棒脆斷的原因是運(yùn)行環(huán)境的惡劣加之結(jié)構(gòu)的缺陷使得端部密封不良,造成酸蝕并最終導(dǎo)致芯棒機(jī)械性能下降而發(fā)生脆斷。為防止脆斷事故的發(fā)生,從加強(qiáng)檢驗(yàn)、連接方式、材料工藝、存儲安裝等方面提出了相應(yīng)的對策,保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

介紹了500kv北增甲線59號塔l2相雙v形復(fù)合絕緣子串?dāng)嗔训墓收锨闆r,通過分析芯棒和護(hù)套的受損形貌,指出故障形成的主要原因是復(fù)合絕緣子受到局部放電腐蝕和化學(xué)腐蝕而使機(jī)械強(qiáng)度降低,次要原因是均壓環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。對此提出了反事故措施:加強(qiáng)復(fù)合絕緣子的紅外測溫普查以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷;改進(jìn)制造工藝以減小芯棒表面的微裂紋深度;采用雙懸垂串、雙(或單)掛點(diǎn)、雙線夾的結(jié)構(gòu)形式以防止復(fù)合絕緣子掉串;改善均壓環(huán)和線夾的結(jié)構(gòu)使電場強(qiáng)度均勻和減小彎曲力。

一種用于大噸位的復(fù)合絕緣子芯棒的制造設(shè)備和生產(chǎn)工藝，放置在芳綸紗架、玻璃纖維紗架，將纖維穿過混雜纖維導(dǎo)紗架，密封好兩端端蓋，有序的將芳綸和玻璃纖維依次穿過輔層設(shè)計(jì)分紗器，帶溫控分區(qū)模具加熱系統(tǒng)，帶溫控的二次固化加熱烘箱和機(jī)械牽引系統(tǒng)，關(guān)閉帶溫控的環(huán)氧基膠料脫氣攪拌釜上的出膠閥門，加熱脫氣后，設(shè)定好各個(gè)加熱設(shè)備的控制溫度后，