復合絕緣子機械拉伸負荷-時(shí)間試驗原理

復合絕緣子機械拉伸負荷-時(shí)間試驗原理

引言

復合絕緣子機械拉伸負荷——時(shí)間試驗的背景和所收集到的試驗資料，在A(yíng). 5參考文獻〔1〕中。 通常，承受機械負荷的復合絕緣子的機械強度隨時(shí)間而降低，降低程序取決于負荷的大小和持續時(shí) 間，這是由于芯棒所使用的材料與傳統的絕緣子相反，通常有蠕變的傾向。

復合絕緣子的機械強度與負荷施加時(shí)間的對數關(guān)系曲線(xiàn)可以假定為一條具有負值斜率的直線(xiàn)。時(shí) 間刻度按對數關(guān)系刻度。一等長(cháng)區段的兩界限間的比為10（如1 min?10 min）。

在線(xiàn)路的使用壽命內，施加到絕緣子上的負荷也可以用類(lèi)似的方法表示為負荷——時(shí)間值。 本試驗的目的是可以讓使用者檢驗在線(xiàn)路使用期，估計平均50年內預期負荷下絕緣子機械耐 受——時(shí)間曲線(xiàn)的狀況。

本標準中規定了以下兩種試驗：

——設計試驗:“芯棒負荷——時(shí)間試驗”，以檢驗絕緣子強度——時(shí)間曲線(xiàn)的*斜率（見(jiàn)5.2）； ——型式試驗:“機械負荷——時(shí)間試驗”，其目的是檢驗絕緣子在經(jīng)受0. 7倍規定機械負荷持續 96小時(shí)后的規定機械負荷（SML）（見(jiàn)6.4）.

此設計和型式試驗可以證實(shí)絕緣子的強度一時(shí)間曲線(xiàn)具有一個(gè)能接受的*斜率，并且可以證 實(shí)絕緣子耐受住了制造者給出的額定機械負荷。A.4中給出了根據使用者要求的負荷和保證值（斜率 和額定機械負荷）來(lái)選擇絕緣子的例子。

設計試驗：芯棒負荷-時(shí)間試驗（圖A. 1）

負荷/ %

1 min破壞負荷

圖A. 1絕緣子的強度-時(shí)間曲線(xiàn)斜率的檢驗

本試驗的目的是檢查絕緣子強度與時(shí)間的對數關(guān)系曲線(xiàn)的斜率是否不大于某一規定值。

通常，該曲線(xiàn)的斜率沒(méi)有規定。但實(shí)際上常見(jiàn)的*值在（5%?7%）1 min破壞負荷時(shí)間對數 刻度。

為了安全起見(jiàn)，同意規定此強度——時(shí)間曲線(xiàn)的斜率不得超過(guò)8%芯棒1 min破壞負荷時(shí)間對數 刻度。

求得該斜率的*簡(jiǎn)單辦法是做兩個(gè)機械破壞負荷試驗：一個(gè)是在1 min期間的，另一個(gè)是在96 h 期間的。但是，要預知能給出平均破壞時(shí)間為96h的負荷是很難的。這是因為，對于相同的1 min破 壞負荷，如果曲線(xiàn)的斜率是6%而不是8%,則按96 h試驗8%斜率算岀的這個(gè)負荷要維持到平均10個(gè) 星期。

因此，做這一試驗的實(shí)際方法是，首先做1 min破壞負荷試驗，然后再做96 h耐受試驗，從中再估 算出96 h破壞負荷。

注：96 h持續時(shí)間實(shí)際上是根據其位于對數坐標中1 min?50年的中間位置并考慮一些試驗室的具體做法而選 取的。

 1 min破壞負荷試驗

1 min平均破壞負荷（M’Q和該數值分散性的標準偏差（處）二者是必要的，后者用來(lái)計算96 h耐受值。

通常是做3只絕緣子的1 min破壞負荷試驗并算出其平均值（M_av）_o然后選取一個(gè)定值作為其標 準偏差。按目前上的經(jīng)驗，建議此值但是，如果對某一等級絕緣子進(jìn)行了較大數 量的試驗（超過(guò)10次），則可以算出處的真實(shí)值并用來(lái)確定96 h耐受值。

 96 h耐受試驗

為了檢驗強度曲線(xiàn)的斜率不超過(guò)每時(shí)間對數刻度8%Mw，取平均96 h破壞負荷（M₉₆）至少等于 0.7 Mg就足夠。

事實(shí)上：

96 h = 5 760 min = 3. 76時(shí)間對數刻度

因此：

M₉₆-M_bv（1-3. 76X0. 08）=0. 7 M_svc

因而相應于試驗通過(guò)概率為90%的96 h耐受負荷可以從高斯分布算得，該統計表給出：

對于1次試驗：Mg—1.282緜

對于2次試驗：M對一1. 645^

對于3次試驗:M^-1.820^

對于3只被試絕緣子取知=0.08 M",則96 h耐受值為：

0. 7 820X0. 08）=0. 60 M_av

如果3只絕緣子均通過(guò)了此試驗,則平均96 h破壞負荷至少等于0.7 的概率為90% ,且絕緣子

強度曲線(xiàn)的斜率等于或小于每時(shí)間對數刻度8% M_avo

型式試驗：機械負荷-時(shí)間試驗

本試驗的目的是檢驗絕緣子的額定機械負荷，同時(shí)考慮負荷的累積效應。為此首先施加0. 7倍額 定機械負荷，持續96 h,然后施加額定機械負荷持續1 min。

選取0. 7倍額定機械負荷值進(jìn)行96 h耐受試驗,是因為它對應于已由設計試驗檢驗過(guò)的絕緣強子 強度一時(shí)間曲線(xiàn)的保證斜率每時(shí)間對數刻度8% （見(jiàn)A.2.2）。

用戶(hù)可利用從本試驗得到的信息來(lái)校核絕緣子機械耐受特性是否位于線(xiàn)路預期負荷之上。

設計和型式試驗結果的使用

用戶(hù)的負荷-時(shí)間直線(xiàn)（圖A.2）

在線(xiàn)路的壽命期內，作用在絕緣子上的負荷可以初步近似地由類(lèi)似于復合絕緣子機械強度-時(shí)間曲 線(xiàn)的形式用一直線(xiàn)來(lái)表示。

如圖A.2中所示的直線(xiàn)可由用戶(hù)根據下面定義的拉伸負荷OML、EML、MML對應于時(shí)間對數刻

度來(lái)繪出。 

圖A.2使用者負荷-時(shí)間直線(xiàn)

 常規機械負荷(OML)

常規機械負荷代表了在無(wú)冰的情況下，導線(xiàn)、金具、間隔棒等組成的絕緣子懸垂組重量或是耐張組 中導線(xiàn)的拉伸負荷,并考慮到*常見(jiàn)的溫度和*常見(jiàn)的風(fēng)速。這個(gè)負荷和相應的溫度應由用戶(hù)根據* 普遍的運行條件來(lái)確定。

 超常規機械負荷(EML)

超常規機械負荷是指整套裝置預計在整個(gè)壽命期內總計*長(cháng)持續期間為一周的負荷。

此負荷和相應的溫度應由用戶(hù)根據運行條件來(lái)確定。EML要超過(guò)上面定義的OML_o并假定在此 超常規負荷下絕緣子將不會(huì )出現*變形。

*機械負荷(MML)

此負荷是指絕緣子在整個(gè)壽命期，且是很短時(shí)間內(例如1 min)可能承受到的*負荷，并高于超 常規機械負荷。

注：在絕緣子使用期內，在此負荷下絕緣子不應發(fā)生機械上的分離，但允許出現*變形。

用戶(hù)的負荷時(shí)間直線(xiàn)的覆定以及與絕緣子的機械耐受時(shí)間曲線(xiàn)的比較

確定用戶(hù)的負荷-時(shí)間直線(xiàn)僅需兩個(gè)負荷，而且足以檢査第三個(gè)負荷點(diǎn)是否落在該直線(xiàn)上或在其 下面。

這些負荷是用戶(hù)根據運行條件確定的，如果用戶(hù)知道實(shí)際負荷的累計頻度曲線(xiàn)，即可直接采用此曲線(xiàn)。如果確定負荷-時(shí)間直線(xiàn)*點(diǎn)的負荷按主管部門(mén)規定的基本負荷，加上安全因數進(jìn)行確定，則該 負荷可按其預期時(shí)間長(cháng)度在圖表上標出。確定負荷-時(shí)間直線(xiàn)的第二個(gè)點(diǎn)的負荷仍是常規機械負荷 (OML)_o

很明顯，也可用其他方式繪制此直線(xiàn)。

絕緣子機械耐受-時(shí)間曲線(xiàn)(圖A. 3)定義了一個(gè)特定負荷可以施加的時(shí)間，而在隨后進(jìn)行的1 min 機械負荷試驗時(shí)，高于額定機械負荷破壞的概率很高。

在短于50年的運行期內，機械耐受-時(shí)間曲線(xiàn)均應高于負荷-時(shí)間直線(xiàn)。

示例

作為對使用者的指導，通常的做法是在某一溫度或非的氣候條件下使用以下已定義的各機械 負荷值間的比值：如MML取為單元值(L 0),EML大約可取為0. 6,而OML取在0. 2和0. 33之間。 這些比值基于予期約50年壽命期。在*壞的情況下取OML=0. 33XMML,此負荷-時(shí)間直線(xiàn)的*小 

圖A.3使用負荷-時(shí)間直線(xiàn)與絕緣子耐受-時(shí)間曲線(xiàn)間的比較

斜率為每時(shí)間對數刻度9%MML°

圖A. 3示岀了用戶(hù)的負荷-時(shí)間直線(xiàn)和由設計試驗和型式試驗驗證過(guò)的絕緣子的機械耐受-時(shí)間曲 線(xiàn)間的比較。

參考文獻

m “復合絕緣子*低要求的技術(shù)依據”。大電網(wǎng)會(huì )議工作組22.10“復合絕緣子”提出的報告, Electra No 88,1983 年 5 月。