复合绝缘子用耐酸芯棒的脆断性能研究

通过对2起复合绝缘子芯棒断裂掉串事故的分析及同期运行的同批次220kv输电线路复合绝缘子的抽样试验,初步分析了发生复合绝缘子芯棒脆断的原因,并提出防止类似事故发生的主要措施:改进金具接头界面的密封工艺并对档距较大的跨越采取双串。

　采用丙烯酸改性酚醛环氧树脂,并对以此树脂为基体,以ddsa为增韧剂研制成功一种耐酸性玻璃钢拉挤电绝缘芯棒用树脂基体配方。应用dsc、tga和ft-ir等分析技术对该改性树脂基体的固化反应进行了研究,对其浇铸体以及玻璃纤维增强的拉挤芯棒的耐酸性、耐热性等性能也进行了研究。结果表明:该树脂基体满足拉挤工艺要求,用此树脂基体制得的玻璃钢拉挤芯棒具有优异的耐酸性以及良好的机电热性能。

通过对500kv棒形复合绝缘子高压端芯棒脆断事故发生原因的分析,指出其主要原因为绝缘子串电压分布严重不均匀及均压环设计、安装不规范而引起导线端电场畸变,加速了硅橡胶护套的电蚀穿孔所致。提出了将原下垂式线夹更换为上扛式防电晕线夹,作导线挂点“八”字型改造,在复合绝缘子导线侧加挂玻璃绝缘子;采用非标准长度的复合绝缘子与玻璃绝缘子组合成串等对策,以改善复合绝缘子的电场分布,降低导线端所承受的电压,消除畸变电场,预防芯棒脆断。实践表明,改进效果良好。

通过对220kv坪核线复合绝缘子芯棒脆断造成相间短路事故的原因分析,指出其主要原因是耐张绝缘子使用单串且没有安装均压环连接方式的设计不合理,以及早期生产的复合绝缘子存在产品制造缺陷,芯棒不耐酸等原因所致。提出采用新工艺及材料制造的复合绝缘子,采用双串带均压环设计,预防芯棒脆断及造成掉线相间短路事故。

介绍了一起复合绝缘子脆断的发生过程,通过解剖和相关电气、机械性能试验,以及脆断面形成机理等方面分析了脆断原因,发现芯棒脆断的原因是运行环境的恶劣加之结构的缺陷使得端部密封不良,造成酸蚀并最终导致芯棒机械性能下降而发生脆断。为防止脆断事故的发生,从加强检验、连接方式、材料工艺、存储安装等方面提出了相应的对策,保证电网的安全可靠运行。

对有机复合绝缘子用拉挤电绝缘芯棒的组成及结构特性进行了论述。对芯棒的灯光透视试验及芯棒透光性问题进行了探讨,认为灯光透视检验不能作为拉挤电绝缘芯棒性能优劣的判断标准。

通过对500kv棒形复合绝缘子高压端芯棒脆断事故发生原因的分析,指出其主要原因为绝缘子串电压分布严重不及均压环设计、安装不规范引起导线端电场畸变,加速硅橡胶护套发生电蚀穿孔所致。提出将原下垂式线夹更换为上扛式防电晕线夹,导线挂点“八”字型改造,在复合绝缘子导线侧加挂玻璃绝缘子;采用非标准长度的复合绝缘子与玻璃绝缘子组合成串等对策来改善复合绝缘子的电场分布,降低其导线端承受的电压,消除畸变电场,达到预防芯棒脆断目的

硅橡胶以其特有的化学稳定性,使其具有耐高低温性、憎水性、耐漏电起痕性和抗电蚀损性、电绝缘性等诸多优异性能,在输电线路中得到广泛应用。在运行中,绝缘子在低温下要承受较高的电压,保持绝缘子在低温状态下的机械稳定性是运行安全的必要保证。笔者主要研究在低温条件下硅橡胶复合绝缘子材料的机械强度、击穿强度、体积电阻率、耐漏电起痕及电蚀损性能和憎水性,探讨了输电线路用硅橡胶复合绝缘子材料的耐低温性能及其作用机理。实验结果表明:硅橡胶复合绝缘子材料具有优异的耐低温性能。

介绍了玻璃纤维新应用——复合绝缘子芯棒制造所采用的基体材料和增强材料。重点介绍了适合制造复合绝缘子芯棒的基体材料环氧树脂的特点及其固化剂的选用及固化机理,以及提出了适合制造复合绝缘子芯棒的增强材料玻璃纤维的性能要求及目前适合选用的玻璃纤维品种。介绍了复合绝缘子芯棒生产工艺、生产中的注意要点及复合绝缘子芯棒的最终产品性能要求。

专利申请号:cn200610057986.1公开号:cn1889200公开日:2007.01.03申请人:赵辅本发明提供了在有伞棱的玻璃或瓷质单层伞盘形悬式绝缘子的下表面粘接硅橡胶合成伞裙并获得双(多)层伞悬式绝缘子的技术方案。具体的结构是,合成伞裙的中间孔以筒状向上延伸,该筒状延伸部的上部与悬式绝缘子的伞盘的下表面相互粘接。使用该方案对已有单层伞盘形悬式绝缘子进行改造,既提高了绝缘子的防污闪性能,又没有降低其装拆串性能。

对500kv复合绝缘子芯棒脆断事故的发生原因进行了分析,指出芯棒断裂是由于绝缘子电压分布严重不均及均压环设计、安装不规范引起导线端电场畸变所致。通过对原线路双联悬垂复合绝缘子下垂式线夹挂点进行"八"字形改造;利用下垂式线夹缩短的距离在导线侧增挂玻璃绝缘子;新建线路采用特制复合绝缘子与玻璃绝缘子组合方式,使复合绝缘子均压环,接头连接处远离高压端,改善了复合绝缘子的电场分布,降低了复合绝缘子导线端承受的电压,消除了畸变电场,避免了棒形悬式复合绝缘子芯棒脆断,取得了良好的效果。

分析了复合绝缘子在超高压线路运行中发生芯棒脆断事故的原因,提出了利用玻璃绝缘子和复合绝缘子组合悬挂式解决方案。试验表明,复合绝缘子第1伞群处分布电压值在21~25kv之间,其中23~25kv的分布电压值都发生在中相绝缘子的高压端,满足实际需要。

特高压复合绝缘子对于芯棒有较高的拉弯性能要求。通过对芯棒进行强度性能测试,研究了玻璃纤维纱含量对芯棒拉弯性能的影响。结果表明,当芯棒的纤维质量分数在79%～83%时,芯棒的机械性能最优。复合绝缘子中的芯棒最终按照质量分数80%左右的纤维含量进行生产,产品顺利通过了复合相间间隔棒产品定型试验。

为了清楚了解注射硫化成型伞套复合绝缘子芯棒和护套界面的局部结构性能,根据我厂复合绝缘子绝缘部件结构特点,结合注射硫化成型伞套工艺的实际情况,通过分析认为:从注射产品伞套模具注射口以高速垂直喷射胶料易损伤芯棒表面,可以用粗纤维浸渍玻璃化转变温度高的树脂拉挤芯棒及改长条注射口来限制其损伤程度;多个注射口的胶料推力使芯棒产生s形状而形成护套厚薄不一,可以用活动顶杆加以限制,而胶料的粘度、流动面粗糙度及注射口偏移等造成其护套厚度变化,可以用液体胶料或加固定垫块来减少其厚度偏差。

通过对一起合成绝缘子芯棒脆断事故的分析以及同批次运行的500kv进口合成绝缘子的抽样试验,分析了合成绝缘子芯棒脆断的原因,发现由于端部密封不良及界面结构设计不合理,造成酸蚀并最终导致芯棒机械性能下降而发生脆断,同时,对合成绝缘子的使用提出了相应的对策和建议。

使用pea法空间电荷测量系统测量了负直流高压电场作用后复合绝缘子芯棒材料中空间电荷分布,并进行了相关的分析和讨论。结果表明,在高压直流电场作用下,芯棒材料内部积累的空间电荷的极性和密度受到温度、电场强度和电场作用时间等因素的影响。由于陷阱深度的不同和物理、化学变化的作用,不同温度下芯棒材料内空间电荷的积聚极性和积聚量不同,特别是在20℃和40℃之间以及100℃和120℃之间存在明显变化。20℃下芯棒材料中空间电荷的积累随电场增大、电压作用时间的增加而增加。

复合绝缘子的结构特点导致其电位分布不均匀,两端金具附近具有强电场区。随着电压等级和复合绝缘子结构高度的增大,这种现象愈加严重。强电场将导致外绝缘介质和金具表面发生电晕放电,降低绝缘子的运行寿命,对电力安全运行造成严重威胁。笔者通过在复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子的方法降低了复合绝缘子导线端承受的电压,消除了畸变电场,改善了复合绝缘子端部的电场分布,并推荐了不同电压等级的复合绝缘子导线侧需串联的玻璃绝缘子片数。

为了减少复合绝缘子脆断而采用耐酸芯棒,耐酸芯棒是由无捻直接粗纱纤维浸渍起着粘合、保护纤维作用的树脂经模具拉挤固化而成型的。通过分析论证无捻直接粗纱的特点和树脂的防护性能,认为采用无捻直接粗纱纤维拉制的芯棒和提高芯棒纤维间树脂的固化度,可以避免酸介质进入棒内腐蚀纤维,保证耐酸芯棒性能的稳定性。并得出芯棒长期承受较大载荷对其树脂防护性能影响不大的结论

用于减少复合绝缘子发生脆断的耐酸芯棒的性能稳定性取决于芯棒中起粘合纤维作用的树脂的防护性能。通过分析论证,认为采用无捻直接粗纱纤维拉制芯棒和提高芯棒纤维间树脂固化度,可以避免酸介质进入内部腐蚀纤维,保证耐酸芯棒性能的稳定性。同时也得出芯棒长期承担较大载荷对其树脂防护性能影响不大的结论。

为了减少复合绝缘子脆断而采用的耐酸芯棒,是依据芯棒中起着粘合纤维作用的树脂防护性能特点,通过分析论证,认为采用无捻玻璃纤维粗纱拉制芯棒和提高芯棒的基体树脂固化度,可以避免酸介质进入内部腐蚀纤维,保证耐酸芯棒性能的稳定性。同时也得出芯棒长期承担较大载荷过程中对其树脂防护性能影响不大的结论

复合绝缘子在运行过程中，高压端的芯棒与金具非联接部位所出现的断裂，不是纯拉力造成的，而是耐酸性差的芯棒，被高场强下电晕产生的ｎｏ２与水反应生成的硝酸缓慢腐蚀后在承担正常载荷时造成的。文章分析了其断裂原因和作用机理，并提出了预防措施。

文章对复合绝缘子芯棒在气动漩涡作用下发生振动破坏的使用寿命估算方法进行了研究,计算了架空导线的振动频率及其时长,根据修正的goodman图、s-n曲线和miner线性损伤积累法则,给出了芯棒使用寿命的估算方法,通过220kv复合绝缘子芯棒使用寿命估算的算例,与实际统计寿命对比,表明了文章估算方法具有可靠性。