CN103278306B - 复合绝缘子抗风能力检测方法、装置及复合绝缘子制作方法 - Google Patents

Abstract

揭示一种复合绝缘子抗风能力检测方法，包括以下步骤：将复合绝缘子安置在风洞中，风洞中的来流风向与复合绝缘子的轴向的夹角为一个锐角，且夹角使复合绝缘子的高压端朝向来流风向且激发伞裙起始摆动的风速值最低；使来流风速从较小值开始上升，观察伞裙是否出现摆动，如果在风速达到预定最大风速或比预定最大风速大一个设定值时仍未出现伞裙摆动现象，判断复合绝缘子的抗风能力达到适应预定最大风速的水平，否则判断复合绝缘子的抗风能力未达到适应预定最大风速的水平。还揭示一种相应的复合绝缘子抗风能力检测装置，以及使用了该检测方法的一种复合绝缘子抗风能力制作方法。本方法能够准确评估复合绝缘子在强风环境中的运行可靠性。

Description

复合绝缘子抗风能力检测方法、装置及复合绝缘子制作方法

技术领域

本发明涉及一种高电压外绝缘用复合绝缘子抗风性能检测方法和装置，可准确评估复合绝缘子在特定强风气候环境中的运行可靠性，或确定复合绝缘子伞裙的抗风性能。

背景技术

复合绝缘子是超/特高压输电线路的核心部件，其运行可靠性维系整个区域电网的安全。复合绝缘子的常规生产过程中仅考虑其电气性能及静态力学性能，例如憎水性、漏电起痕、撕裂强度、拉伸应力应变、硬度等参数。然而，超/特高压线路完成远距离大容量电能传输，需要途径各类严酷的地理、气候环境。在我国西北地区仅新疆就存在八大著名风区，在输电线路平均呼称高处（例750kV线路平均呼称高为46m）的最大瞬时风速达到53m/s。强风环境下易导致复合绝缘子伞裙大幅剧烈摆动，一方面降低绝缘子外绝缘水平引起电气性能方面的风险，另一方面，长期的伞裙摆动导致其根部硅橡胶材料疲劳，会产生裂纹甚至整片伞裙撕裂故障。发明人研究后发现，仅通过常规的性能检测方法检测为合格的复合绝缘子，出于以上原因，其实很难适应于强风区的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合绝缘子抗风能力检测方法和装置，能够有效地弥补常规检测方法对于复合绝缘子性能检测上的缺失和不足，可靠检测出复合绝缘子是否能够直接应用于强风区，进而能够避免将不符合性能要求的复合绝缘子应用于强风区而导致问题及可能发生的危险情况，也有利于促进在复合绝缘子的设计和制造上提高其抗风能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合绝缘子抗风能力检测方法，包括以下步骤：

将复合绝缘子安置在风洞中，风洞中的来流风向与复合绝缘子的轴向的夹角为一个锐角，且所述夹角是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向那一侧,伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低的夹角，优选为48°-55°；

使来流风速从设定的较小值开始上升，观察所述复合绝缘子的伞裙是否出现摆动，如果在风速达到预定最大风速或比预定最大风速大一个设定值时仍未出现伞裙摆动现象，判断所述复合绝缘子的抗风能力达到适应所述预定最大风速的水平，否则判断所述复合绝缘子的抗风能力未达到适应所述预定最大风速的水平。

可进一步采用以下一些技术方案：

如果出现伞裙摆动现象，当初次出现伞裙摆动时，记录风速为第一次上行风速，接着降低风速至所有伞裙停止摆动时，记录风速为第一次下行风速，按照上述过程使风速再次上升和下降，重复多次，直至记录下多组上行风速和下行风速，以所述多组上行风速和下行风速作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数，例如可进一步对各组上行风速取平均得到平均上行风速，和/或进一步对各组下行风速取平均得到平均下行风速。

上升过程包括以设定的风速变化值作为风速上升的步长且在步长与步长之间使风速维持一段设定时间的间歇上升阶段，优选地，所述上升过程还包括在所述间歇上升阶段之前的连续上升阶段，所述连续上升阶段根据所述复合绝缘子的估计抗风水平设定，更优选地，所述连续上升阶段结束时使风速维持一段设定时间。

所述风速上升的步长为3-8m/s，优选为5m/s，优选为匀速上升，所述维持一段设定时间为维持1-6分钟，优选为3分钟。

所述设定值是所述预定风速的10-20%。

所述风洞具有高度和截面积适于待测复合绝缘子尺寸的有效风速段，且所述风洞空置时，在稳定风速下所述有效风速段内的湍流度不超过10%，优选不超过5%。

一种复合绝缘子抗风能力检测方法，包括以下步骤：

将复合绝缘子安置在风洞中，风洞中的来流风向与复合绝缘子的轴向的夹角为一个锐角，且所述夹角是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向那一侧,伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低的夹角，优选为48°-55°；

使来流风速从设定的较小值开始上升，观察所述复合绝缘子的伞裙是否出现摆动，当初次出现伞裙摆动时，记录风速为第一次上行风速，接着降低风速至所有伞裙停止摆动时，记录风速为第一次下行风速，按照上述过程使风速再次上升和下降，重复多次，直至记录下多组上行风速和下行风速，以所述多组上行风速和下行风速作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数，例如可进一步对各组上行风速取平均得到平均上行风速，和/或进一步对各组下行风速取平均得到平均下行风速。

进一步地，上升过程包括以设定的风速变化值作为风速上升的步长且在步长与步长之间使风速维持一段设定时间的间歇上升阶段，优选地，所述上升过程还包括在所述间歇上升阶段之前的连续上升阶段，所述连续上升阶段根据所述复合绝缘子的估计抗风水平设定，更优选地，所述连续上升阶段结束时使风速维持一段设定时间，更优选地，所述连续上升阶段为风速从0m/s上升至25m/s的阶段。

一种复合绝缘子抗风能力检测装置，包括鼓风装置、风洞和将复合绝缘子安置在风洞中的安装结构，在所述安装结构的固定下，复合绝缘子的轴向与风洞中的来流风向的夹角为一个锐角，且所述夹角是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向那一侧，伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低的夹角，优选为48°-55°。

进一步地，所述风洞具有高度和截面积适于待测复合绝缘子尺寸的有效风速段，且所述风洞空置时，在稳定风速下所述有效风速段内的湍流度不超过10%，优选不超过5%。

本发明另一目的在于，提供一种复合绝缘子制作方法。该方法包括使用前述任一种复合绝缘子抗风能力检测方法检测成型的复合绝缘子的步骤。

本发明的有益技术效果：

有效地弥补复合绝缘子常规检测方法缺失实际抗风能力检测的严重不足，评估复合绝缘子在特定强风气候环境中的运行可靠性，尤其是伞裙抗强风抗撕裂性能，能够可靠检测出复合绝缘子是否能够直接应用于特定强风环境，并能确定具体能够应用于什么样的强风环境，进而能够避免将不符合性能要求的复合绝缘子应用于超出其抗风水平的强风环境而导致故障和危险。使用本发明进行产品制作过程中的检测或制作后的检测，也有利于确保制作出的绝缘子具有较高的质量，或使实际投入使用的复合绝缘子产品满足质量要求，并促进用以提高复合绝缘子抗风能力的设计和生产。

附图说明

图1为本发明复合绝缘子抗风能力检测装置一种实施例的结构示意图；

图2为本发明中复合绝缘子抗风能力检测示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

在一些实施例里，复合绝缘子抗风能力检测方法包括以下步骤：

参阅图1和图2，将复合绝缘子1安置在风洞2中，风洞中的来流风向A与复合绝缘子1的轴向的夹角θ为一个锐角，且所述夹角θ是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向那一侧，在该夹角下，复合绝缘子伞裙承受气动载荷的情况最不利，伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低，该夹角具体值可以根据复合绝缘子伞裙的形状、材质、尺寸、重量等参数来估计或测算，优选为48°-55°；

使来流风速从设定的较小值开始上升，观察所述复合绝缘子的伞裙是否出现摆动，如果在风速达到预定最大风速时，或，更优选，比预定最大风速大一个设定值时仍未出现伞裙摆动现象，判断所述复合绝缘子的抗风能力达到适应所述预定最大风速的水平，否则判断所述复合绝缘子的抗风能力未达到适应所述预定最大风速的水平。所述设定值可以是所述预定风速的10-20%，优选为20%，即风速施加到第一次超过预定最大风速的120%为试验风速节点的终点。

上述方法首先可以测复合绝缘子在某个特定风速区间内的抗风能力可靠性，而如果该特定风速区间的上限值已超出其抗风能力，还可以测出其实际的抗风水平。

可以理解，复合绝缘子1并非一定要如图2和图3所示的那样竖直安放，只要夹角θ满足使激发伞裙起始摆动的风速值最低即可。

在优选的实施例里，整个过程如果出现伞裙摆动现象，即可判断复合绝缘子的抗风能力未达到适应所述预定最大风速的水平，其中可以通过以下方法进一步检测其实际具有的抗风能力。当初次出现伞裙摆动时，记录风速为第一次上行风速，接着降低风速至所有伞裙停止摆动时，记录风速为第一次下行风速，按照上述过程使风速再次上升和下降，记录第二次上行风速和第二次下行风速，重复多次，直至记录下多组上行风速和下行风速。可以以所述多组上行风速和下行风速作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数，例如，可进一步对各组上行风速取平均得到平均上行风速，和/或进一步对各组下行风速取平均得到平均下行风速。在较佳的实施例里，还分析判断每个点的风速是否的不超过上行/下行风速均值的一个上限值，例如上行/下行风速均值20%，如果超过，则去掉该点的数据。

在一个具体实施例里，一次抗风检测过程中重复检测和记录直到获得5组上下行风速。

在较优的实施例里，上升过程包括以设定的风速变化值作为风速上升的步长且在步长与步长之间使风速维持一段设定时间的间歇上升阶段，优选地，所述上升过程还包括在所述间歇上升阶段之前的连续上升阶段，所述连续上升阶段根据所述复合绝缘子的估计抗风水平设定，更优选地，所述连续上升阶段结束时使风速维持一段设定时间。上升时优选为匀速上升。

预定最大风速可以根据复合绝缘子已知性能来选取。所述连续上升阶段可以是从初始的较小值上升预定最大风速的50%的阶段。

所述风速上升的步长可以为3-8m/s，优选为5m/s，优选为匀速上升，所述维持一段设定时间可以为维持1-6分钟，优选为维持3分钟。

例如，在一个较佳实施例里，风速从0m/s匀速上升到预定最大风速的50%，暂停3分钟观察现象；然后风速匀速上升，以5m/s为步长，每个风速节点暂停3分钟观察现象。

另外，当伞裙出现初次摆动现象时，可以维持风速一段时间进行观察，例如观察3分钟，用高速摄影仪对伞裙的动态过程录像。初次摆动时维持风速一段所得的观察数据是分析其抗风性能的较佳依据。

发明人研究发现，绝缘子大伞裙摆动最为剧烈，最大摆动幅度能够使大伞伞面与小伞边缘相抵触，摆动频率一般低于50Hz。绝缘子伞裙振动为瞬间由小幅振动向剧烈摆动发散。进一步发现，抗风试验检测结果的准确性受风速调节方式影响，通过上述优选实施例的风速调节方法调节风速，观察和检测，可得到可靠的检测数据。

所述风洞具有高度和截面积适于待测复合绝缘子尺寸的有效风速段，且所述风洞空置时，在稳定风速下所述有效风速段内的湍流度不超过10%，优选不超过5%。

本发明还提供另一种复合绝缘子抗风能力检测方法，该方法与前一类检测方法大体上相同，不同之处在于，该方法并不设定预定最大风速，而是以风洞能够提供的风力强度为上限，直接检测复合绝缘子实际具有的抗风水平。该方法包括以下步骤：

参阅图1和图2，将复合绝缘子1安置在风洞2中，风洞2中的来流风向与复合绝缘子1的轴向的夹角θ为一个锐角，且所述夹角θ是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向A那一侧，伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低，即确保伞裙受风力情况最为恶劣，所述夹角θ优选为48°-55°；

使来流风速从设定的较小值开始上升，观察所述复合绝缘子的伞裙是否出现摆动，当初次出现伞裙摆动时，记录风速为第一次上行风速，接着降低风速至所有伞裙停止摆动时，记录风速为第一次下行风速，按照上述过程使风速再次上升和下降，重复多次，直至记录下多组上行风速和下行风速，以所述多组上行风速和下行风速作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数，例如可进一步对各组上行风速取平均得到平均上行风速，和/或进一步对各组下行风速取平均得到平均下行风速。在较佳的实施例里，还分析判断每个风速点的风速是否的不超过上行/下行风速均值的一个上限值，例如上行/下行风速均值20%，如果超过，则去掉该点的数据。

在进一步的实施例里，优选的步骤和特征与前一类方法的实施例基本相同。例如，上升过程可包括以设定的风速变化值作为风速上升的步长且在步长与步长之间使风速维持一段设定时间的间歇上升阶段。优选地，所述上升过程还包括在所述间歇上升阶段之前的连续上升阶段，所述连续上升阶段根据所述复合绝缘子的估计抗风水平设定。更优选地，所述连续上升阶段结束时使风速维持一段设定时间。上升时优选为匀速上升。

由于不设定预定最大风速，连续上升阶段不以预定最大风速为依据，而是可以设定一个具体的节点，例如，所述连续上升阶段为风速从0m/s上升至25m/s的阶段。

所述风速上升的步长可以为3-8m/s，优选为5m/s，优选为匀速上升，所述维持一段设定时间可以为维持1-6分钟，优选为维持3分钟。在一个较佳实施例里，风速从0m/s匀速上升到25m/s，暂停3分钟观察现象；然后风速匀速上升，以5m/s为步长，每个风速节点暂停3分钟观察现象。

同样，一次抗风检测过程中重复检测和记录直到获得5组上下行风速。

另外，当伞裙出现初次摆动现象时，可以维持风速一段时间进行观察，例如观察3分钟，用高速摄影仪对伞裙的动态过程录像。初次摆动时维持风速一段所得的观察数据是分析其抗风性能的较佳依据。

在上述实施例里，均可以在测定每个上行风速节点和下行风速节点时对伞裙动态情况进行录像，或是对整个检测过程进行录像，视频/图像分析得到的伞裙动态数据可以作为判断检测到的上行风速节点和下行风速节点是否有效的判断依据。例如，上行风速节点上，认为应至少存在一片伞裙其边缘振幅大于1.5厘米；下行风速节点上，认为应无任何一片伞裙其边缘振幅大于1.5厘米。这样，视频/图像分析数据可以作为试验结果有效性的依据。

另外，利用高速摄影仪记录图像信息并分析得到其准确的振动幅度、频率等参数值，能克服伞裙摆动速度较快同时大幅度弹性体摆动难以用接触式测量方式测量振动参数等缺点。

本发明还提供一种复合绝缘子抗风能力检测装置。如图1和图2所示，该装置包括鼓风装置（未图示）、风洞2和将复合绝缘子1安置在风洞2中的安装结构3，在所述安装结构3的固定下，复合绝缘子1的轴向与风洞2中的来流风向的夹角θ为一个锐角，且所述夹角θ是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向A那一侧，伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低，即确保伞裙受风力情况最为恶劣，所述夹角θ优选为48°-55°。如图2所示，其中复合绝缘子1的右上角的为低压端，左下角的为高压端。安装结构3可以采用上、下横梁的设计，上、下横梁分别固定在风洞2内部的顶面和底面，而复合绝缘子1的上端和下端分别固定在上、下横梁上。

在优选的实施例里，所述风洞2具有高度和截面积适于待测复合绝缘子尺寸的有效风速段。在一种更具体的实施例里，风洞的有效风速段高度不小于1米、截面积不小于1平方米，并满足第一片伞裙与最末片伞裙间距不小于0.6米的样品可放置于其中。

在优选的实施例里，所述风洞2空置时，在稳定风速下所述有效风速段内的湍流度不超过10%，优选不超过5%。

在优选的实施例里，绝缘子样品第一片伞裙到最末片伞裙间距不小于0.6米，有效伞裙组数（相邻两片大伞之间为一组）不少于3组。

风洞可以是开口式或闭口式的。

本发明还提供一种复合绝缘子制作方法。在一些实施例里，该方法包括使用前述任一种复合绝缘子抗风能力检测方法检测成型的复合绝缘子的步骤。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,包括以下步骤：

将复合绝缘子安置在风洞中，风洞中的来流风向与复合绝缘子的轴向的夹角为一个48°-55°的锐角，所述夹角是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向那一侧,伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低的夹角；

使来流风速从设定的较小值开始上升，观察所述复合绝缘子的伞裙是否出现摆动，如果在风速达到预定最大风速或比预定最大风速大一个设定值时仍未出现伞裙摆动现象，判断所述复合绝缘子的抗风能力达到适应所述预定最大风速的水平，否则判断所述复合绝缘子的抗风能力未达到适应所述预定最大风速的水平，所述设定值是所述预定风速的10-20％；

如果出现伞裙摆动现象，当初次出现伞裙摆动时，记录风速为第一次上行风速，接着降低风速至所有伞裙停止摆动时，记录风速为第一次下行风速，按照上述过程使风速再次上升和下降，重复多次，直至记录下多组上行风速和下行风速，以所述多组上行风速和下行风速作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数。

2.如权利要求1所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,

对各组上行风速取平均得到平均上行风速，和/或进一步对各组下行风速取平均得到平均下行风速，作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数。

3.如权利要求2所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,

上升过程包括以设定的风速变化值作为风速上升的步长且在步长与步长之间使风速维持一段设定时间的间歇上升阶段，所述上升过程还包括在所述间歇上升阶段之前的连续上升阶段，所述连续上升阶段根据所述复合绝缘子的估计抗风水平设定，所述连续上升阶段结束时使风速维持一段设定时间。

4.如权利要求3所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,所述风速上升的步长为3-8m/s，所述维持一段设定时间为维持1-6分钟。

5.如权利要求4所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,所述风速上升的步长为5m/s，所述维持一段设定时间为维持3分钟。

6.如权利要求1至5任一项所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,所述风洞具有高度和截面积适于待测复合绝缘子尺寸的有效风速段，且所述风洞空置时，在稳定风速下所述有效风速段内的湍流度不超过10％。

7.一种复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,包括以下步骤：

将复合绝缘子安置在风洞中，风洞中的来流风向与复合绝缘子的轴向的夹角为一个48°-55°的锐角，所述夹角是使复合绝缘子的高压端朝向来流风向那一侧,伞裙抵抗流体激振条件最为恶劣，激发伞裙起始摆动的风速值最低的夹角；

使来流风速从设定的较小值开始上升，观察所述复合绝缘子的伞裙是否出现摆动，当初次出现伞裙摆动时，记录风速为第一次上行风速，接着降低风速至所有伞裙停止摆动时，记录风速为第一次下行风速，按照上述过程使风速再次上升和下降，重复多次，直至记录下多组上行风速和下行风速，以所述多组上行风速和下行风速作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数。

8.如权利要求7所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于，对各组上行风速取平均得到平均上行风速，和/或进一步对各组下行风速取平均得到平均下行风速，作为确定所述复合绝缘子的最大抗风能力的检测结果参数。

9.如权利要求7所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,

上升过程包括以设定的风速变化值作为风速上升的步长且在步长与步长之间使风速维持一段设定时间的间歇上升阶段，所述上升过程还包括在所述间歇上升阶段之前的连续上升阶段，所述连续上升阶段根据所述复合绝缘子的估计抗风水平设定，所述连续上升阶段结束时使风速维持一段设定时间。

10.如权利要求9所述的复合绝缘子抗风能力检测方法，其特征在于,所述连续上升阶段为风速从0m/s上升至25m/s的阶段。

11.一种复合绝缘子制作方法，其特征在于,包括使用如权利要求1至10任一项所述的复合绝缘子抗风能力检测方法检测成型的复合绝缘子的步骤。