CN109085075A - 一种复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置。该装置包括：控制台、施力机构、设置有若干第一检测装置的传力机构、用于悬挂待测复合绝缘子的立式机架和第三检测装置。本发明提供的合绝缘子的大扰度屈曲测试装置,通过将待测复合绝缘子悬挂在立式机架的顶部和底座之间，通过施力机构和传力机构的往复运动来对待测复合绝缘子进行压缩‑复位循环测试，通过控制台根据传感器获取的数据确定待测复合绝缘子的扰度特性，并且，测试过程中可以设定往复次数和作用力大小，从而能有针对性地对待测复合绝缘子进行大扰度屈曲测试，有利于提高绝缘子屈曲振动疲劳测试的精度，为保证电网系统的安全稳定运行提供了有力的数据支撑。

Description

一种复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置

技术领域

本发明涉及输变电设备外绝缘技术领域，具体而言，涉及一种复合绝缘子 的大扰度屈曲测试装置。

背景技术

电力系统是国民经济的重要支撑，同时也是世界上最复杂的人工网络。保 持电网稳定是一项重要的发展民生与经济的任务，同时也受很多因素的制约。 复合绝缘子作为电网中连接线路主要载体，是支撑电网的重要支点，其重要性 不言而喻。

迄今为止，国内外已对绝缘子闪络开展了大量的研究工作，大量的新型绝 缘材料已在输电线路上大量应用，特别是复合绝缘子绝缘材料。随着运行年限 的推移，绝缘材料会固化各方面的性能都会下降，然而绝缘子的机械性能和电 气性能由为重要。机械性能又紧密与绝缘子的材料相关，复合绝缘子机械性能 不好是导致线路闪络的主要原因。

酸雨会对这些复合绝缘子及材料有腐蚀，从而使复合绝缘子材料腐蚀加剧 导致钢脚钢冒生锈脱落，出现闪络事故。为了预防此类似事故的发生，所以应 该对复合绝缘子及材料进行各种恶劣环境测试。

现有技术中，大扰度屈曲一般都是采用工程力学中三点弯曲方法进行测 定，也有用拉伸法测定，但三点弯曲测定方法存在很大的局限性，如受到挂面 自重的影响，支撑点跨度不能很大，在一定跨度条件下三点弯曲变形时，挂面 变形长度大于两支撑点的跨距，跨度中点加载变形量测量值受挂面平整度影响 较大，三点弯曲方法跨度中点加载挠度设置难易确定。拉伸法存在夹持的应力 集中问题，需要对挂面在测试有效长度区域作等宽减小处理，挂面试样制作非 常困难。由于受到这些因素的限制，严重影响了大扰度屈曲测定的精度。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，旨在解决 现有技术中对使用状态下的复合绝缘子进行大扰度屈曲测试的准确度难以保 证的问题。

一个方面，本发明提出了一种复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，包括： 控制台、施力机构、设置有若干第一检测装置的传力机构、用于悬挂待测复合 绝缘子的立式机架和第三检测装置；其中，所述施力机构与所述传力机构相连 接，用于以预设往复次数对所述传力机构施加作用力；所述传力机构与所述待 测复合绝缘子相连接，用于带动所述待测复合绝缘子沿竖直方向在所述立式机 架中往复移动；所述第三检测装置与所述待测绝缘子相连接，用于获取所述待 测绝缘子的竖直位移数据和侧向弯曲量；所述立式机架上设置有第二检测装 置，用于获取所述待测复合绝缘子的作用力数据；所述控制台与所述施力机构相连接，用于控制所述施力机构对所述传力机构以预设的往复次数施加预定作 用力，以使所述施力机构通过所述传力机构将所述预定作用力施加至所述待测 复合绝缘子并带动所述待测复合绝缘子移动；所述控制台还与各检测装置相连 接，用于接收各所述第一检测装置获取的压缩量和剩余压缩量，所述第二检测 装置获取的作用力数据以及所述第三检测装置获取的竖直位移数据和侧向弯 曲量，并根据所述作用力数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压 缩量确定所述待测复合绝缘子的屈曲振动疲劳特性。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述施力机构包括： 卷扬机和滑轮组；其中，所述滑轮组固定于所述立式机架的顶部，所述卷扬机 通过绳索与所述滑轮组相连。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述传力机构包括： 连杆和导向压块；其中，所述连杆的一端与所述施力机构相连接，所述连杆的 另一端与所述导向压块相连接，用于使所述导向压块沿竖直方向在所述立式机 架中移动。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述立式机架包括： 支架本体和设置在所述支架本体顶部的平台；其中，所述支架本体通过混凝土 基础固定于地面；所述平台与所述支架本体底部之间设置有用以使所述待测复 合绝缘子在其中往复移动的导轨。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述支架本体为梯 形框架结构。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，还包括：固定装置； 其中，所述固定装置设置在所述立式机架底部，用于将所述待测复合绝缘子连 接于所述导向压块底部。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述固定装置包括： 底座和设置在所述底座与所述导向压块之间的连接金具。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述第二检测装置 为作用力传感器，所述第三检测装置包括位移传感器和距离传感器。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述控制台包括： 作用力控制单元、数据采集单元和计算单元；其中，所述作用力控制单元与所 述卷扬机相连接，用于向所述卷扬机发送信号以使所述卷扬机以预设往复次数 对所述待测复合绝缘子施加预定作用力；所述数据采集单元分别与各所述传感 器相连接，用于接收各所述第一检测装置获取的压缩量和剩余压缩量，所述第 二检测装置获取的作用力数据以及所述第三检测装置获取的竖直位移数据和 侧向弯曲量；所述计算单元与所述数据采集单元相连接，用于接收所述作用力 数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量，并根据所述作用力数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量确定所述待测复合绝 缘子的屈曲振动疲劳特性。

进一步地，上述复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置中，所述控制台还包括： 触摸显示单元；其中，所述触摸显示单元用于输入控制命令和显示数据。

本发明中，通过将待测复合绝缘子悬挂在立式机架的顶部和底座之间，通 过施力机构和传力机构的往复运动来对待测复合绝缘子进行压缩-复位循环测 试，通过控制台根据传感器获取的数据确定待测复合绝缘子的扰度特性，并且， 测试过程中可以设定往复次数和作用力大小，从而能有针对性地对待测复合绝 缘子进行大扰度屈曲测试，有利于提高绝缘子屈曲振动疲劳测试的精度，为保 证电网系统的安全稳定运行提供了有力的数据支撑。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领 域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的 部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置的结构示意 图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了 本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被 这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本 公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的 是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1，本发明实施例的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置包括：控制 台1、施力机构2、设置有若干第一检测装置的传力机构3、用于悬挂待测复合 绝缘子4的立式机架5和第三检测装置；其中，所述施力机构2与所述传力机 构3相连接，用于以预设往复次数对所述传力机构3施加作用力；所述传力机 构3与所述待测复合绝缘子4相连接，用于带动所述待测复合绝缘子4沿竖直 方向在所述立式机架5中往复移动；所述第三检测装置与所述待测绝缘子4相 连接，用于获取所述待测绝缘子4的竖直位移数据和侧向弯曲量；所述立式机 架5上设置有第二检测装置，用于获取所述待测复合绝缘子4的作用力数据； 所述控制台1与所述施力机构2相连接，用于控制所述施力机构2对所述传力 机构3以预设的往复次数施加预定作用力，以使所述施力机构2通过所述传力 机构3将所述预定作用力施加至所述待测复合绝缘子4并带动所述待测复合绝 缘子4移动；所述控制台1还与各检测装置相连接，用于接收各所述第一检测 装置获取的压缩量和剩余压缩量，所述第二检测装置获取的作用力数据以及所 述第三检测装置获取的竖直位移数据和侧向弯曲量D，并根据所述作用力数 据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量确定所述待测复合绝缘 子的屈曲振动疲劳特性。

具体而言，立式支架5可以包括：支架本体51和设置在支架本体顶部的 平台52；其中，支架本体51通过混凝土基础固定于地面；平台52与支架本体 51底部之间设置有用以使待测复合绝缘子4在其中往复移动的导轨6。其中， 支架本体51可以为梯形框架结构。即：支架本体51可以包括：呈夹角设置的 两根立柱511、连接在两根立柱之间的横向连接板512，两根立柱的底部可以 设置底板，通过底板与混凝土基础相固定。立柱和横向连接板可以均为矩形钢 管。

导轨6可以设置在两根立柱的中间位置，即：导轨6的一端与平台52的 中部相连接，另一端固定在支架本体51底部相应的位置。

施力机构2包括：卷扬机22和滑轮组21；其中，滑轮组21固定于立式机 架5的顶部，卷扬机22通过绳索8与滑轮组21相连。

卷扬机22可以为现有技术中任意一种卷扬机，其经由钢丝绳23通过滑轮 组22拉动传力机构3在导轨6中上下往复移动，即卷扬机可以通过设置其中 的电机正转和反转实现钢丝绳的伸长与收缩，以带动传力机构上下移动。

传力机构3可以包括：连杆31和导向压块32；其中，连杆31的一端与施 力机构2相连接，连杆31的另一端与导向压块32相连接，用于使导向压块32 沿竖直方向在立式机架5中移动。

连杆31的一端可以通过钢丝绳与施力机构2的滑轮组21相连接，连杆31 的另一端与导向压块32相连接，用以固定导向压块，使得导向压块保持竖直 上下移动，也就是说，连杆将由卷扬机22通过滑轮组21施加的作用力传递至 导向压块32，导向压块32在力的作用下使得连接在其底部的待测复合绝缘子 4进行往复的压缩、回复运动。连杆31与导向压块32可以焊接、铆接或螺接 的方式连接，本实施例对其不做任何限定。导向压块32可以为方形、锥形、 圆形等任意形状的结构，其自重足以将待测复合绝缘子压断。

本实施例中还包括：固定装置7；其中，固定装置7设置在立式机架底部， 用于将待测复合绝缘子4连接于导向压块32底部。

具体而言，固定装置7可以包括：底座71和设置在底座71与导向压块32 之间的连接金具。

本实施例中，可以在固定装置7的底座71上设置第二检测装置，第二检 测装置可以为作用力传感器。可以在待测复合绝缘子4上连接第三检测装置， 第三检测装置可以包括：位移传感器或和距离传感器。其中，位移传感器用于 获取待测复合绝缘子在竖直方向上的位移，距离传感器用于获取待测复合绝缘 子的侧向弯曲量。位移传感器的一端连接在导向压块32的底部，另一端与待 测复合绝缘子4的顶部相接触。距离传感器可以设置在待测复合绝缘子上。需 要说明的是，第一检测装置检测的剩余压缩量是指待测复合绝缘子被压缩后两 端点之间的直线距离，压缩量和剩余压缩量之和即为绝缘子长度。

本实施例中复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置的测试过程如下：

实验开始前，将待测复合绝缘子通过固定装置连接在底座和双导向压块之 间；实验开始时，通过触摸显示单元输入预定作用力和往复次数信号；作用力 控制器接收显示单元发送的信号后，然后将该信号发送至第一施力机构中的连 杆机构，并控制连杆机构驱动双导向压块对待测复合绝缘子施加压力，卷扬机 拉升双导向压块使得待测复合绝缘子进行复位，然后按照往复次数多次进行压 缩复位操作；在待测复合绝缘子的压缩和复位过程中，作用力传感器会获取待 测复合绝缘子受到的作用力，竖直位移传感器会获取待测复合绝缘子在力作用 下的竖直位移数据，横向位移传感器会获取待测复合绝缘子在力作用下的横向 位移数据，控制台中的数据采集单元采集上述作用力数据和位移数据，并将数 据发送至计算单元，计算单元基于采集的作用力数据和位移数据计算待测复合 绝缘子的扰度特性并显示于触摸显示器。

控制台1包括：作用力控制单元101、数据采集单元102和计算单元103； 其中，作用力控制单元101与卷扬机22相连接，用于向卷扬机22发送信号以 使卷扬机22以预设往复次数对待测复合绝缘子4施加预定作用力；数据采集 单元102分别与各位移传感器相连接，用于接收第一检测装置获取的压缩量和 剩余压缩量，第二检测装置获取的作用力数据以及第三检测装置获取的竖直位 移数据和侧向弯曲量；计算单元103与数据采集单元102相连接，用于接收作 用力数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量，并根据作用力 数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量确定待测复合绝缘子 的屈曲振动疲劳特性。其中，计算单元103包括通用处理器、数字信号处理 器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。优选的，计算单元103 还可以包括：用于绘制作用力与位移响应关系曲线的图像形成模块。

控制台还可以包括：触摸显示单元104；其中，触摸显示单元用于输入控 制命令和显示数据。控制命令可以包括：设置预定作用力、设置摆动频率、往 复次数和根据各类传感器获取的相应数据计算结果的命令等。

可以看出，触摸显示单元能够显示相关参数数据，还可以对控制参数进行 设定修改以及对参数数据进行分析处理和浏览，能够实时调整实验中设定的参 数数据并便于实验人员人员对实验数据进行分析，从而有利于提高测量结果的 准确性。

此外，控制台还可以包括：存储器，该存储器可以存储试验过程中设定作 用力、摆动频率和往复次数的数据以及根据获取的参数计算得到的试验结果数 据(例如作用力与位移响应的关系曲线图)。存储器可以包括一个或多个只读 存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存 储器EEPROM。

具体实施时，控制台可以为计算机终端、云服务器、手机或pad等设备。 控制台通过无线通信设备与施力机构中的卷扬机、第一检测装置，传力机构中 的连杆、第二传感器相连接。无线通信设备可以包括具有不同优选级的无线局 域网通信设备、移动通信网络设备和卫星网络通信设备中的至少一个。优选的， 移动通信网络设备可以包括2G/3G/4G无线通信芯片，无线局域网通信设备包 括蓝牙、ZigBee或Wi-Fi模块中的任意一个。

本实施例中的大扰度屈曲测试装置的工作过程如下：

实验开始前，将待测复合绝缘子的一端通过固定装置连接在底座和导向压 块之间；实验开始时，通过触摸显示单元输入预定作用力和往复次数的信号； 作用力控制器接收显示单元发送的信号后，然后将该信号发送至卷扬机，卷扬 机通过绕设于滑轮组的钢丝绳驱动连杆对待测复合绝缘子施加压力使得待测 复合绝缘子压缩变形至一定程度后，拉升导向压块使得待测复合绝缘子进行复 位，然后按照预设的往复次数循环压缩复位操作，过程中，作用力传感器会获 取待测复合绝缘子受到的作用力，位移传感器会获取待测复合绝缘子在力作用 下的位移数据，距离传感器会获取待测复合绝缘子在力作用下的侧向弯曲量， 控制台中的数据采集单元采集上述各个数据，并将数据发送至计算单元，计算 单元基于采集各个数据确定所述待测复合绝缘子的屈曲振动疲劳特性并显示 于触摸显示屏。

可以看出，通过控制台设定作用力和往复次数，以控制连杆机构压缩待测 复合绝缘子，并控制卷扬机拉升双导向压块使得待测复合绝缘子复位，如此 循环，从而实现对待测复合绝缘子进行压缩-复位的循环测试，使得对绝缘子 的大扰度屈曲振动疲劳测试更有针对性；进一步的，可以实现对作用力和往复 次数进行多种模式的自动控制从而完成大扰度屈曲振动疲劳性测试，大大提高 了测量效率和精度。

上述显然可以得出，本发明中提供的复合绝缘子屈曲振动疲劳测试装置， 通过将待测复合绝缘子悬挂在立式机架的顶部和底座之间，通过施力机构和传 力机构的往复运动来对待测复合绝缘子进行压缩-复位循环测试，通过控制台 根据传感器获取的数据确定待测复合绝缘子的扰度特性，并且，测试过程中可 以设定往复次数和作用力大小，从而能有针对性地对待测复合绝缘子进行大扰 度屈曲测试，有利于提高绝缘子屈曲振动疲劳测试的精度，为保证电网系统的 安全稳定运行提供了有力的数据支撑。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，包括：控制台、施力机构、设置有若干第一检测装置的传力机构、用于悬挂待测复合绝缘子的立式机架和第三检测装置；其中，

所述施力机构与所述传力机构相连接，用于以预设往复次数对所述传力机构施加作用力；

所述传力机构与所述待测复合绝缘子相连接，用于带动所述待测复合绝缘子沿竖直方向在所述立式机架中往复移动；

所述第三检测装置与所述待测绝缘子相连接，用于获取所述待测绝缘子的竖直位移数据和侧向弯曲量；

所述立式机架上设置有第二检测装置，用于获取所述待测复合绝缘子的作用力数据；所述控制台与所述施力机构相连接，用于控制所述施力机构对所述传力机构以预设的往复次数施加预定作用力，以使所述施力机构通过所述传力机构将所述预定作用力施加至所述待测复合绝缘子并带动所述待测复合绝缘子移动；

所述控制台还与各检测装置相连接，用于接收各所述第一检测装置获取的压缩量和剩余压缩量，所述第二检测装置获取的作用力数据以及所述第三检测装置获取的竖直位移数据和侧向弯曲量，并根据所述作用力数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量确定所述待测复合绝缘子的屈曲振动疲劳特性。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述施力机构包括：卷扬机和滑轮组；其中，

所述滑轮组固定于所述立式机架的顶部，所述卷扬机通过绳索与所述滑轮组相连。

3.根据权利要求1所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述传力机构包括：连杆和导向压块；其中，

所述连杆的一端与所述施力机构相连接，所述连杆的另一端与所述导向压块相连接，用于使所述导向压块沿竖直方向在所述立式机架中移动。

4.根据权利要求1所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述立式机架包括：支架本体和设置在所述支架本体顶部的平台；其中，

所述支架本体通过混凝土基础固定于地面；

所述平台与所述支架本体底部之间设置有用以使所述待测复合绝缘子在其中往复移动的导轨。

5.根据权利要求4所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述支架本体为梯形框架结构。

6.根据权利要求3所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，还包括：固定装置；其中，

所述固定装置设置在所述立式机架底部，用于将所述待测复合绝缘子连接于所述导向压块底部。

7.根据权利要求6所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述固定装置包括：底座和设置在所述底座与所述导向压块之间的连接金具。

8.根据权利要求1所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述第二检测装置为作用力传感器，所述第三检测装置包括位移传感器和距离传感器。

9.根据权利要求1所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述控制台包括：作用力控制单元、数据采集单元和计算单元；其中，

所述作用力控制单元与所述卷扬机相连接，用于向所述卷扬机发送信号以使所述卷扬机以预设往复次数对所述待测复合绝缘子施加预定作用力；

所述数据采集单元分别与各所述传感器相连接，用于接收各所述第一检测装置获取的压缩量和剩余压缩量，所述第二检测装置获取的作用力数据以及所述第三检测装置获取的竖直位移数据和侧向弯曲量；

所述计算单元与所述数据采集单元相连接，用于接收所述作用力数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量，并根据所述作用力数据、竖直位移数据、侧向弯曲量、压缩量和剩余压缩量确定所述待测复合绝缘子的屈曲振动疲劳特性。

10.根据权利要求9所述的复合绝缘子的大扰度屈曲测试装置，其特征在于，所述控制台还包括：触摸显示单元；其中，

所述触摸显示单元用于输入控制命令和显示数据。