微風振動下復(fù)合絕緣子芯棒與護套界面膠接處疲勞分析

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行了研究,計算了架空導(dǎo)線的振動頻率及其時長,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,與實際統(tǒng)計壽命對比,表明了文章估算方法具有可靠性。

本文詳細介紹了復(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。

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行的同批次220kv輸電線路復(fù)合絕緣子的抽樣試驗,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:改進金具接頭界面的密封工藝并對檔距較大的跨越采取雙串。

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)組裝時芯棒彈性變形的性能參數(shù),應(yīng)適當調(diào)整修正,保證產(chǎn)品界面連接的穩(wěn)定性

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,指出其主要原因為絕緣子串電壓分布嚴重不及均壓環(huán)設(shè)計、安裝不規(guī)范引起導(dǎo)線端電場畸變,加速硅橡膠護套發(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“八”字型改造,在復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)加掛玻璃絕緣子;采用非標準長度的復(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,達到預(yù)防芯棒脆斷目的

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材料。重點介紹了適合制造復(fù)合絕緣子芯棒的基體材料環(huán)氧樹脂的特點及其固化劑的選用及固化機理,以及提出了適合制造復(fù)合絕緣子芯棒的增強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)中的注意要點及復(fù)合絕緣子芯棒的最終產(chǎn)品性能要求。

為了清楚了解注射硫化成型傘套復(fù)合絕緣子芯棒和護套界面的局部結(jié)構(gòu)性能,根據(jù)我廠復(fù)合絕緣子絕緣部件結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合注射硫化成型傘套工藝的實際情況,通過分析認為:從注射產(chǎn)品傘套模具注射口以高速垂直噴射膠料易損傷芯棒表面,可以用粗纖維浸漬玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高的樹脂拉擠芯棒及改長條注射口來限制其損傷程度;多個注射口的膠料推力使芯棒產(chǎn)生s形狀而形成護套厚薄不一,可以用活動頂桿加以限制,而膠料的粘度、流動面粗糙度及注射口偏移等造成其護套厚度變化,可以用液體膠料或加固定墊塊來減少其厚度偏差。

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,指出其主要原因為絕緣子串電壓分布嚴重不均勻及均壓環(huán)設(shè)計、安裝不規(guī)范而引起導(dǎo)線端電場畸變,加速了硅橡膠護套的電蝕穿孔所致。提出了將原下垂式線夾更換為上扛式防電暈線夾,作導(dǎo)線掛點“八”字型改造,在復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)加掛玻璃絕緣子;采用非標準長度的復(fù)合絕緣子與玻璃絕緣子組合成串等對策,以改善復(fù)合絕緣子的電場分布,降低導(dǎo)線端所承受的電壓,消除畸變電場,預(yù)防芯棒脆斷。實踐表明,改進效果良好。

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、機械性能試驗,以及脆斷面形成機理等方面分析了脆斷原因,發(fā)現(xiàn)芯棒脆斷的原因是運行環(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,從加強檢驗、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)的安全可靠運行。

通過對220kv坪核線復(fù)合絕緣子芯棒脆斷造成相間短路事故的原因分析,指出其主要原因是耐張絕緣子使用單串且沒有安裝均壓環(huán)連接方式的設(shè)計不合理,以及早期生產(chǎn)的復(fù)合絕緣子存在產(chǎn)品制造缺陷,芯棒不耐酸等原因所致。提出采用新工藝及材料制造的復(fù)合絕緣子,采用雙串帶均壓環(huán)設(shè)計,預(yù)防芯棒脆斷及造成掉線相間短路事故。

通過對一起復(fù)合絕緣子芯棒斷事故特征分析和同期運行在500kv輸電線路上的復(fù)合絕緣子抽樣試驗,初步判斷復(fù)合絕緣子芯棒斷裂原因?qū)偎嵛g脆斷,并據(jù)此提出防止類似事故發(fā)生的措施,即廠商應(yīng)改進金具接頭界面的密封工藝并注意復(fù)合絕緣子芯棒的抗蝕性能,而設(shè)計者也應(yīng)改進復(fù)合絕緣子的技術(shù)參數(shù)

通過對一起復(fù)合絕緣子芯棒斷事故特征分析和同期運行在500kv輸電線路上的復(fù)合絕緣子抽樣試驗，初步判斷復(fù)合絕緣子芯棒斷裂原因?qū)偎嵛g脆斷，并據(jù)此提出防止類似事故發(fā)生的措施，即廠商應(yīng)改進金具接頭界面的密封工藝并注意復(fù)合絕緣子芯棒的抗蝕性能，而設(shè)計者應(yīng)改進復(fù)合絕緣子的技術(shù)參數(shù)。

特高壓復(fù)合絕緣子對于芯棒有較高的拉彎性能要求。通過對芯棒進行強度性能測試,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,當芯棒的纖維質(zhì)量分數(shù)在79%～83%時,芯棒的機械性能最優(yōu)。復(fù)合絕緣子中的芯棒最終按照質(zhì)量分數(shù)80%左右的纖維含量進行生產(chǎn),產(chǎn)品順利通過了復(fù)合相間間隔棒產(chǎn)品定型試驗。

使用pea法空間電荷測量系統(tǒng)測量了負直流高壓電場作用后復(fù)合絕緣子芯棒材料中空間電荷分布,并進行了相關(guān)的分析和討論。結(jié)果表明,在高壓直流電場作用下,芯棒材料內(nèi)部積累的空間電荷的極性和密度受到溫度、電場強度和電場作用時間等因素的影響。由于陷阱深度的不同和物理、化學(xué)變化的作用,不同溫度下芯棒材料內(nèi)空間電荷的積聚極性和積聚量不同,特別是在20℃和40℃之間以及100℃和120℃之間存在明顯變化。20℃下芯棒材料中空間電荷的積累隨電場增大、電壓作用時間的增加而增加。

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)定好各個加熱設(shè)備的控制溫度后，

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)定好各個加熱設(shè)備的控制溫度后，

基于力學(xué)原理,探討了壓接式復(fù)合絕緣子不同工況荷載下接頭處的破壞形式和機理。結(jié)果表明,拉彎荷載的組合作用,絕緣子最大應(yīng)力出現(xiàn)于芯棒壓接區(qū)邊緣外表受拉一側(cè),壓接區(qū)的強度易破壞,且滑脫極限應(yīng)力遠低于芯棒軸向拉伸強度,金具滑脫是絕緣子破壞的主要形式。

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行了長期試驗。結(jié)果表明,各項指標都符合應(yīng)力腐蝕試驗標準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)試驗結(jié)果討論了選擇優(yōu)良耐酸芯棒的試驗方法。

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和樹脂的防護性能,認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性能。通過分析論證,認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)進入內(nèi)部腐蝕纖維,保證耐酸芯棒性能的穩(wěn)定性。同時也得出芯棒長期承擔較大載荷對其樹脂防護性能影響不大的結(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性能特點,通過分析論證,認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)進入內(nèi)部腐蝕纖維,保證耐酸芯棒性能的穩(wěn)定性。同時也得出芯棒長期承擔較大載荷過程中對其樹脂防護性能影響不大的結(jié)論

項目編號：0512001 項目簡介：硅氟橡膠復(fù)合絕緣子機械強度高、抗沖擊、耐老化、耐腐蝕、電氣絕緣性能優(yōu)異、使用壽命長、運行維護簡單、重量輕。所使用的硅氟新材料是國際上新型的功能材料，將硅氟橡膠用于制造絕緣子傘套，使絕緣子表面能更低，憎水角度大，自潔性更優(yōu)異。在產(chǎn)品的制造過程中采用了全自動高壓注射成型、聲發(fā)射探測技術(shù)監(jiān)控機械式壓接、高溫二次成型等新技術(shù)、新工藝，實現(xiàn)產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)無合模縫。自動化程度高，采用在線色譜分析和微機檢測控制技術(shù)，可實現(xiàn)管理的集成化、精細化和現(xiàn)代化。