復(fù)合絕緣子機(jī)械拉伸負(fù)荷-時(shí)間試驗(yàn)原理

引言

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

復(fù)合絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度與負(fù)荷施加時(shí)間的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線可以假定為一條具有負(fù)值斜率的直線。時(shí) 間刻度按對(duì)數(shù)關(guān)系刻度。一等長(zhǎng)區(qū)段的兩界限間的比為10（如1 min?10 min）。

在線路的使用壽命內(nèi)，施加到絕緣子上的負(fù)荷也可以用類(lèi)似的方法表示為負(fù)荷——時(shí)間值。 本試驗(yàn)的目的是可以讓使用者檢驗(yàn)在線路使用期，估計(jì)平均50年內(nèi)預(yù)期負(fù)荷下絕緣子機(jī)械耐 受——時(shí)間曲線的狀況。

本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了以下兩種試驗(yàn)：

——設(shè)計(jì)試驗(yàn):“芯棒負(fù)荷——時(shí)間試驗(yàn)”，以檢驗(yàn)絕緣子強(qiáng)度——時(shí)間曲線的*斜率（見(jiàn)5.2）； ——型式試驗(yàn):“機(jī)械負(fù)荷——時(shí)間試驗(yàn)”，其目的是檢驗(yàn)絕緣子在經(jīng)受0. 7倍規(guī)定機(jī)械負(fù)荷持續(xù) 96小時(shí)后的規(guī)定機(jī)械負(fù)荷（SML）（見(jiàn)6.4）.

此設(shè)計(jì)和型式試驗(yàn)可以證實(shí)絕緣子的強(qiáng)度一時(shí)間曲線具有一個(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(jī)械負(fù)荷。A.4中給出了根據(jù)使用者要求的負(fù)荷和保證值（斜率 和額定機(jī)械負(fù)荷）來(lái)選擇絕緣子的例子。

設(shè)計(jì)試驗(yàn)：芯棒負(fù)荷-時(shí)間試驗(yàn)（圖A. 1）

負(fù)荷/ %

1 min破壞負(fù)荷

圖A. 1絕緣子的強(qiáng)度-時(shí)間曲線斜率的檢驗(yàn)

本試驗(yàn)的目的是檢查絕緣子強(qiáng)度與時(shí)間的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線的斜率是否不大于某一規(guī)定值。

通常，該曲線的斜率沒(méi)有規(guī)定。但實(shí)際上常見(jiàn)的*值在（5%?7%）1 min破壞負(fù)荷時(shí)間對(duì)數(shù) 刻度。

為了安全起見(jiàn)，同意規(guī)定此強(qiáng)度——時(shí)間曲線的斜率不得超過(guò)8%芯棒1 min破壞負(fù)荷時(shí)間對(duì)數(shù) 刻度。

求得該斜率的*簡(jiǎn)單辦法是做兩個(gè)機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)：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(yù)知能給出平均破壞時(shí)間為96h的負(fù)荷是很難的。這是因?yàn)椋瑢?duì)于相同的1 min破 壞負(fù)荷，如果曲線的斜率是6%而不是8%,則按96 h試驗(yàn)8%斜率算岀的這個(gè)負(fù)荷要維持到平均10個(gè) 星期。

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

注：96 h持續(xù)時(shí)間實(shí)際上是根據(jù)其位于對(duì)數(shù)坐標(biāo)中1 min?50年的中間位置并考慮一些試驗(yàn)室的具體做法而選 取的。

 1 min破壞負(fù)荷試驗(yàn)

1 min平均破壞負(fù)荷（M’Q和該數(shù)值分散性的標(biāo)準(zhǔn)偏差（處）二者是必要的，后者用來(lái)計(jì)算96 h耐受值。

通常是做3只絕緣子的1 min破壞負(fù)荷試驗(yàn)并算出其平均值（M_av）_o然后選取一個(gè)定值作為其標(biāo) 準(zhǔn)偏差。按目前上的經(jīng)驗(yàn)，建議此值但是，如果對(duì)某一等級(jí)絕緣子進(jìn)行了較大數(shù) 量的試驗(yàn)（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(yàn)

為了檢驗(yàn)強(qiáng)度曲線的斜率不超過(guò)每時(shí)間對(duì)數(shù)刻度8%Mw，取平均96 h破壞負(fù)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(duì)數(shù)刻度

因此：

M₉₆-M_bv（1-3. 76X0. 08）=0. 7 M_svc

因而相應(yīng)于試驗(yàn)通過(guò)概率為90%的96 h耐受負(fù)荷可以從高斯分布算得，該統(tǒng)計(jì)表給出：

對(duì)于1次試驗(yàn)：Mg—1.282緜

對(duì)于2次試驗(yàn)：M對(duì)一1. 645^

對(duì)于3次試驗(yàn):M^-1.820^

對(duì)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(yàn),則平均96 h破壞負(fù)荷至少等于0.7 的概率為90% ,且絕緣子

強(qiáng)度曲線的斜率等于或小于每時(shí)間對(duì)數(shù)刻度8% M_avo

型式試驗(yàn)：機(jī)械負(fù)荷-時(shí)間試驗(yàn)

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

選取0. 7倍額定機(jī)械負(fù)荷值進(jìn)行96 h耐受試驗(yàn),是因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于已由設(shè)計(jì)試驗(yàn)檢驗(yàn)過(guò)的絕緣強(qiáng)子 強(qiáng)度一時(shí)間曲線的保證斜率每時(shí)間對(duì)數(shù)刻度8% （見(jiàn)A.2.2）。

用戶可利用從本試驗(yàn)得到的信息來(lái)校核絕緣子機(jī)械耐受特性是否位于線路預(yù)期負(fù)荷之上。

設(shè)計(jì)和型式試驗(yàn)結(jié)果的使用

用戶的負(fù)荷-時(shí)間直線（圖A.2）

在線路的壽命期內(nèi)，作用在絕緣子上的負(fù)荷可以初步近似地由類(lèi)似于復(fù)合絕緣子機(jī)械強(qiáng)度-時(shí)間曲 線的形式用一直線來(lái)表示。

如圖A.2中所示的直線可由用戶根據(jù)下面定義的拉伸負(fù)荷OML、EML、MML對(duì)應(yīng)于時(shí)間對(duì)數(shù)刻

度來(lái)繪出。 

圖A.2使用者負(fù)荷-時(shí)間直線

 常規(guī)機(jī)械負(fù)荷(OML)

常規(guī)機(jī)械負(fù)荷代表了在無(wú)冰的情況下，導(dǎo)線、金具、間隔棒等組成的絕緣子懸垂組重量或是耐張組 中導(dǎo)線的拉伸負(fù)荷,并考慮到*常見(jiàn)的溫度和*常見(jiàn)的風(fēng)速。這個(gè)負(fù)荷和相應(yīng)的溫度應(yīng)由用戶根據(jù)* 普遍的運(yùn)行條件來(lái)確定。

 超常規(guī)機(jī)械負(fù)荷(EML)

超常規(guī)機(jī)械負(fù)荷是指整套裝置預(yù)計(jì)在整個(gè)壽命期內(nèi)總計(jì)*長(zhǎng)持續(xù)期間為一周的負(fù)荷。

此負(fù)荷和相應(yīng)的溫度應(yīng)由用戶根據(jù)運(yùn)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(guī)負(fù)荷下絕緣子將不會(huì)出現(xiàn)*變形。

*機(jī)械負(fù)荷(MML)

此負(fù)荷是指絕緣子在整個(gè)壽命期，且是很短時(shí)間內(nèi)(例如1 min)可能承受到的*負(fù)荷，并高于超 常規(guī)機(jī)械負(fù)荷。

注：在絕緣子使用期內(nèi)，在此負(fù)荷下絕緣子不應(yīng)發(fā)生機(jī)械上的分離，但允許出現(xiàn)*變形。

用戶的負(fù)荷時(shí)間直線的覆定以及與絕緣子的機(jī)械耐受時(shí)間曲線的比較

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

這些負(fù)荷是用戶根據(jù)運(yùn)行條件確定的，如果用戶知道實(shí)際負(fù)荷的累計(jì)頻度曲線，即可直接采用此曲線。如果確定負(fù)荷-時(shí)間直線*點(diǎn)的負(fù)荷按主管部門(mén)規(guī)定的基本負(fù)荷，加上安全因數(shù)進(jìn)行確定，則該 負(fù)荷可按其預(yù)期時(shí)間長(zhǎng)度在圖表上標(biāo)出。確定負(fù)荷-時(shí)間直線的第二個(gè)點(diǎn)的負(fù)荷仍是常規(guī)機(jī)械負(fù)荷 (OML)_o

很明顯，也可用其他方式繪制此直線。

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

在短于50年的運(yùn)行期內(nèi)，機(jī)械耐受-時(shí)間曲線均應(yīng)高于負(fù)荷-時(shí)間直線。

示例

作為對(duì)使用者的指導(dǎo)，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(jī)械 負(fù)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(fù)荷-時(shí)間直線的*小 

圖A.3使用負(fù)荷-時(shí)間直線與絕緣子耐受-時(shí)間曲線間的比較

斜率為每時(shí)間對(duì)數(shù)刻度9%MML°

圖A. 3示岀了用戶的負(fù)荷-時(shí)間直線和由設(shè)計(jì)試驗(yàn)和型式試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)的絕緣子的機(jī)械耐受-時(shí)間曲 線間的比較。

參考文獻(xiàn)

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