CN111551801B - 空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法及装置。该方法包括：将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；向所述内腔注入绝缘油；将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验；在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求或判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。该热应力循环试验方法操作流程清晰、判据合理可信、试验效果可靠。

Description

空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法及装置

技术领域

本发明属于绝缘子技术领域，具体涉及空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法及装置。

背景技术

电工陶瓷材料在世界上已经具有100余年的生产、使用历史，其精细的结构和其高强、高硬、耐磨等特点都使其成为出色的绝缘材料，被广泛应用到电力领域。我国电网的发展历程中早期采用的都是陶瓷绝缘子(以下称瓷绝缘子)。

瓷绝缘子其优点是能够抵抗环境老化，表现出很好的稳定性和很高的机械强度；因材料具有很高的熔点，在运行中具有优异的耐电晕或电弧烧蚀能力以及耐化学腐蚀能力。另外，瓷绝缘子原材料成本低廉，具备一定的自洁能力等等。

瓷绝缘子其缺点是，瓷绝缘子遇有较大冷热变化时，常会出现瓷件开裂情况。另外，瓷绝缘子还可能出现剥釉、剥砂。个别品种的瓷绝缘子的过程合格率因产品结构因素并不高，有的品种的强度分散性也较大，且容易受到环境污染影响，耐污闪能力比较低。

另外，电工陶瓷的密度较大，因此瓷绝缘子自重比较大。电工陶瓷属于脆性材料，运输和安装过程要求较高，容易磕碰损伤，特别是在设备的电气试验和运行使用之中，因温度、压力等因素有破坏性爆炸的危险案例发生，会伤及人员和周边设备设施的安全。

在上个世纪70年代开始，利用硅橡胶材料和玻璃纤维缠绕管(棒)材料制品生产制造的复合材料绝缘子开始出现。经过逐步发展，到2000年以后，可以按要求生产制造出交流10kV～1000kV和直流±400kV～±800kV的电站线路用的空心复合材料绝缘子产品，并开始逐步部分代替瓷绝缘子。其中，空心复合材料绝缘子作为电力设备的外绝缘和机械支撑之用，与空心瓷绝缘子具有相同的功用。

空心复合材料绝缘子中，硅橡胶伞套、玻璃纤维芯棒及硅橡胶伞套与玻璃纤维芯棒之间，在工作中受温热应力的作用，存在一定安全隐患。如，由于热应力的作用，护套与芯棒间的界面粘接松动，使得护套与芯棒出现剥离而导致局部绝缘失效。

因此，需要验证空心复合材料绝缘子产品在电站全寿命周期运行中，是否能够经受电力设备长期运行温升和异常短路时的热应力的考核，以确定其热性能是否具有设计要求的长寿命和高可靠性，以降低空心复合材料绝缘子产品在电站全寿命周期运行中可能存在的安全风险。

发明内容

本发明提供空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法及装置，以解决现有技术中缺少考核空心复合材料绝缘子的热性能是否满足设计要求的长寿命和高可靠性的技术手段的问题。

第一方面，本发明提供一种空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法，包括：

将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；向所述内腔注入绝缘油；

将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验，其中，在目标产品的加速热老化试验中，包括多个真空升温处理轮次，在各真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态，全部的真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态的持续时间累加后为该试验品预先设定的热应力循环时间；

在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；

若依次通过全部判定试验项目，则判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

若试验品没有通过任一组判定试验项目，则终止热应力性能判定阶段，并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

进一步地，所述的方法，

多组判定试验依次包括：外观判定试验和特性判定试验；

所述外观判定试验用于检查空心复合材料绝缘子的外观是否完好；

所述特性判定试验用于依次判定外观完好的空心复合材料绝缘子是否耐受液体压力、弯曲负荷及气体压力。

进一步地，所述的方法，

所述空心复合材料绝缘子，包括：

硅橡胶材质的一体式伞套、

套设在一体式伞套内的玻璃纤维芯棒；

设置在玻璃纤维芯棒或伞套的上下两端的端部附件；

其中，端部附件在沿玻璃纤维芯棒的纵向方向上设置有通孔；

装配完成后的空心复合材料绝缘子在直立放置状态时，自上而下地具有一空心内管结构。

进一步地，所述的方法，

与所述空心复合材料绝缘子适配的上端密封盖板设置有抽真空接头和注油接头；

在形成内腔之后，及向所述内腔注入绝缘油之前，还包括：

通过抽真空接头对空心复合材料绝缘子内腔抽真空处理，并在完成抽真空处理后，将抽真空接头封闭；

所述向所述内腔注入绝缘油，包括：

通过注油接头向空心复合材料绝缘子形成的内腔注入绝缘油，在注油时，空心复合材料绝缘子为直立放置状态，并通过控制油位来预留绝缘油受热膨胀所需的空间。

进一步地，所述的方法，

所述目标产品包括下述中的一种：1000kV充气式套管、±800kV换流变阀侧套管、500kV电流互感器、及750kV柱式断路器。

进一步地，所述的方法，

所述特性判定试验包括液体压力测试项目：

在空心复合材料绝缘子的内腔注入n倍于最大运行压力值的液体，并保压预先设定的时间，其中，n为大于1的数；

在注液及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子不泄压并且空心复合材料绝缘子的外观保持完好，则判定空心复合材料绝缘子耐受液体压力；

在注液及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子泄压或空心复合材料绝缘子的外观有破损，则判定空心复合材料绝缘子不能耐受液体压力，终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

进一步地，所述的方法，

所述特性判定试验还包括弯曲负荷下的偏移测试项目：

向空心复合材料绝缘子施加弯曲负荷，并测量偏移量；以及卸去空心复合材料绝缘子上的弯曲负荷，并测量偏移量；

在弯曲负荷增加、弯曲负荷保持及弯曲负荷卸去的过程中，如果下列多个判定条件均成立，则判定空心复合材料绝缘子通过弯曲负荷下的偏移测试；

在弯曲负荷增加、弯曲负荷保持及弯曲负荷卸去的过程中，如果下列任一个判定条件不成立，则判定空心复合材料绝缘子没有通过弯曲负荷下的偏移测试；终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求；

多个判定条件包括：

1)、没有出现玻璃纤维芯棒破坏或玻璃纤维芯棒从伞套内抽出，且端部附件没有出现破坏；

2)、测量得到的至少一个偏移量符合由制造者规定的预定值。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述特性判定试验包括气体压力测试项目：

在空心复合材料绝缘子的内腔施加m倍于最大运行压力值的气压，并保压预先设定的时间，其中，m为大于等于1的数；

在施压及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子不泄压并且空心复合材料绝缘子的外观保持完好，则判定空心复合材料绝缘子耐受气体压力，并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

在施压及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子泄压或空心复合材料绝缘子的外观有破损，则判定空心复合材料绝缘子不能耐受气体压力，终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

第二方面，本发明提供一种空心复合材料绝缘子热应力循环试验装置，包括：

试验实施模块，用于：

将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；及向所述内腔注入绝缘油；

将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验，其中，在目标产品的加速热老化试验中，包括多个真空升温处理轮次，在各真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态，全部的真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态的持续时间累加后为该试验品预先设定的热应力循环时间；

试验判定模块，用于：

在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；

若依次通过全部判定试验项目，则判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

若试验品没有通过任一组判定试验项目，则终止热应力性能判定阶段，并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

本发明提供的空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法及装置，用于验证长寿命、高可靠性的空心复合材料绝缘子产品能否在电站全寿命周期运行中，经受电力设备长期运行温升和异常短路时的热应力的考核，以判定其热性能的长寿命和高可靠性是否达到预期的技术目标。该热应力循环试验方法操作流程清晰、判据合理可信、试验效果可靠，适合在空心复合材料绝缘子生产厂家和使用单位广泛应用。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明实施例的空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的空心复合材料绝缘子热应力循环试验装置的组成示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

与传统的瓷绝缘子相比，复合绝缘子的主要优点如下：

(1)、运行中的高安全性及高可靠性，即具有防爆性能。复合绝缘子采用的玻璃纤维增强树脂材料，属于韧性材料，阻尼大、储能强、抗弯强度高且质量小(约为瓷绝缘子的1/3)。因此，电气设备重心低，在地震中不易被损坏。

(2)、耐污性能好。复合绝缘子采用硅橡胶作为外绝缘护套和伞裙的材料，因硅橡胶优异的憎水特性和憎水迁移特性而具有很强的耐污闪能力。即使在潮湿气候下，表面凝聚的水滴也不易形成连续水膜。因此，复合绝缘子表面电阻大，泄漏电流小，放电不易发展，闪络不易发生，运行过程中可免清扫、免维护。

(3)、耐老化性能好。高温硫化硅橡胶采用甲基乙烯基硅橡胶。甲基乙烯基硅橡胶主链Si-O键的键能为445kJ/mol，高于紫外线经过大气臭氧层过滤之后的能量(300～412kJ/mol)，具有天然抗紫外线的特性。

(4)、重量轻、体积小。复合绝缘子的玻璃丝缠绕管制品性能均匀，同样弯曲负荷要求下玻璃丝缠绕管的厚度比瓷管厚度薄；硅橡胶制成的伞裙也较瓷伞裙更轻。其整体重量能减小至瓷空心绝缘子的五分之一。

(5)、复合绝缘子制造工艺简单，其成本比同等级瓷绝缘子低，其生产能耗也比瓷质绝缘子更少，并且合格率更高。

另一方面，采用复合绝缘子的电气设备在运行时会受到诸多应力的影响，如环境应力、电应力、热应力机械应力等，这些应力的作用会造成复合绝缘子老化：

(1)、太阳辐射、工业污染、农业污染等环境应力会使复合绝缘材料氧化、硬化并造成材料被侵蚀。

(2)、随着电压等级的提升使硅橡胶暴露在高场强下受到带电粒子对绝缘子表面的轰击，表面放电、闪络、电晕等电气应力也会加速复合绝缘材料的老化；

(3)、随着电压等级的提升，空心复合材料绝缘子的自重也随之提升，自身的静载荷与设备运行的过程中产生的振动等机械应力会使材料出现机械损失；鸟啄带来的危害也不可避免，这些都会使复合材料破裂、刺穿；

(4)、硅橡胶是有机物，在其表面往往会有产生生物膜并有菌类、藻类等有机物生长，生物生长也会使材料的绝缘性能下降。

因此，考核在不同应力的作用机理下，复合绝缘子产品是否满足设计要求的长寿命和高可靠性，对于降低空心复合材料绝缘子产品在电站全寿命周期运行中可能存在的安全风险具有重要的意义。

定义以下术语：

最大运行压力(maximum serving pressure，简称MSP)，由制造者提供，并记载在产品图样中。

最大机械负荷(maximum mechanical load，简称MML)，由制造者提供，并记载在产品图样中。

以下详细说明本发明提出的空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法。该方法针对空心复合材料绝缘子进行热应力循环试验，并根据实验结果判断空心复合材料绝缘子是否具有设计要求的长寿命和高可靠性。

该热应力循环试验方法可应用于交流10kV～1000kV和直流±400kV～±800kV电站线路用空心复合材料绝缘子产品，如分别与1000kV充气式套管、±800kV换流变阀侧套管、500kV电流互感器(如SF6电流互感器)或750kV柱式断路器配套使用的空心复合材料绝缘子产品。

具体地，空心复合材料绝缘子大致包括：硅橡胶材质的一体式伞套(用于外绝缘)、套设在一体式伞套内的玻璃纤维芯棒(用于内绝缘，为玻璃纤维(又称玻璃丝)缠绕的空心管制品)及设置在芯棒或伞套上下两端的端部附件。其中，端部附件在其中心设置有通孔。芯棒或伞套与端部附件装配完成后，复合绝缘子在直立放置状态时，复合绝缘子自上而下地具有一空心内管结构。

具体地，硅橡胶材质的一体式伞套包括多个伞裙(用于增加爬电距离)、多段护套(用于外绝缘)，其中，沿其长度方向(水平放置状态)或高度方向(直立放置状态)，各护套与各伞裙间隔或交替地排列。

具体地，端部附件包括连接装置(如下述的上法兰或下法兰)、或紧固装置。

应该理解为，为进行热应力循环试验，与该空心内管结构相适配地制备有试验工装，该试验工装包括上端密封盖板和下端密封盖板。上端密封盖板和下端密封盖板分别在该复合绝缘子的两端盖合后，形成一空心腔室，也即下述的绝缘子的内腔。

应该理解为，该组包括上端密封盖板和下端密封盖板的试验工装采用为本领域技术人员所公知的技术手段制造得到，这里不再赘述其结构、形状、材料、制造工艺等技术数据。

以下以与500kV电流互感器配套使用的空心复合材料绝缘子(该空心复合材料绝缘子的高度大致为1.5m～2.5m)为对象，对空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法进行说明。如图1所示，本发明实施例的空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法，包括：

步骤S10：将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；向所述内腔注入绝缘油；

将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验，其中，在目标产品的加速热老化试验中，包括多个真空升温处理轮次，在各真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态，全部的真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态的持续时间累加后为该试验品预先设定的热应力循环时间；

步骤S20：在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；

若依次通过全部判定试验项目，则判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

若试验品没有通过任一组判定试验项目，则终止热应力性能判定阶段，并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

应该理解为，“判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求”或“判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求”的含义，还可以包括：该待试验的空心复合材料绝缘子的热应力性能可以用于表征整个批次产品的热应力性能。

具体地，待试验的空心复合材料绝缘子是根据预先规定的抽样规则，从某批次待考核热应力性能的空心复合材料绝缘子产品中抽样得到的被试对象；该待试验的空心复合材料绝缘子的热应力性能可以用于表征整个批次产品的热应力性能。

进一步地，所述的方法，

多组判定试验依次包括：外观判定试验和特性判定试验；

所述外观判定试验用于检查空心复合材料绝缘子的外观是否完好；

所述特性判定试验用于依次判定外观完好的空心复合材料绝缘子是否耐受液体压力、弯曲负荷及气体压力。

进一步地，所述的方法，

所述空心复合材料绝缘子，包括：

硅橡胶材质的一体式伞套、

套设在一体式伞套内的玻璃纤维芯棒；

设置在玻璃纤维芯棒或伞套的上下两端的端部附件；

其中，端部附件在沿玻璃纤维芯棒的纵向方向上设置有通孔；

装配完成后的空心复合材料绝缘子在直立放置状态时，自上而下地具有一空心内管结构。

进一步地，所述的方法，

与所述空心复合材料绝缘子适配的上端密封盖板设置有抽真空接头和注油接头；

在形成内腔之后，及向所述内腔注入绝缘油之前，还包括：

通过抽真空接头对空心复合材料绝缘子内腔抽真空处理，并在完成抽真空处理后，将抽真空接头封闭；

所述向所述内腔注入绝缘油，包括：

通过注油接头向空心复合材料绝缘子形成的内腔注入绝缘油，在注油时，空心复合材料绝缘子为直立放置状态，并通过控制油位来预留绝缘油受热膨胀所需的空间。

进一步地，所述的方法，

所述目标产品包括下述中的一种：1000kV充气式套管、±800kV换流变阀侧套管、500kV电流互感器、及750kV柱式断路器。

进一步地，所述的方法，

所述特性判定试验包括液体压力测试项目：

在空心复合材料绝缘子的内腔注入n倍于最大运行压力值的液体，并保压预先设定的时间，其中，n为大于1的数；

在注液及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子不泄压并且空心复合材料绝缘子的外观保持完好，则判定空心复合材料绝缘子耐受液体压力；

在注液及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子泄压或空心复合材料绝缘子的外观有破损，则判定空心复合材料绝缘子不能耐受液体压力，终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

进一步地，所述的方法，

所述特性判定试验还包括弯曲负荷下的偏移测试项目：

向空心复合材料绝缘子施加弯曲负荷，并测量偏移量；以及卸去空心复合材料绝缘子上的弯曲负荷，并测量偏移量；

在弯曲负荷增加、弯曲负荷保持及弯曲负荷卸去的过程中，如果下列多个判定条件均成立，则判定空心复合材料绝缘子通过弯曲负荷下的偏移测试；

在弯曲负荷增加、弯曲负荷保持及弯曲负荷卸去的过程中，如果下列任一个判定条件不成立，则判定空心复合材料绝缘子没有通过弯曲负荷下的偏移测试；终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求；

多个判定条件包括：

1)、没有出现玻璃纤维芯棒破坏或玻璃纤维芯棒从伞套内抽出，且端部附件没有出现破坏；

2)、测量得到的至少一个偏移量符合由制造者规定的预定值。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述特性判定试验包括气体压力测试项目：

在空心复合材料绝缘子的内腔施加m倍于最大运行压力值的气压，并保压预先设定的时间，其中，m为大于等于1的数；

在施压及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子不泄压并且空心复合材料绝缘子的外观保持完好，则判定空心复合材料绝缘子耐受气体压力，并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

在施压及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子泄压或空心复合材料绝缘子的外观有破损，则判定空心复合材料绝缘子不能耐受气体压力，终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

如图2所示，本发明实施例的空心复合材料绝缘子热应力循环试验装置，包括：

试验实施模块100，用于：

将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；及向所述内腔注入绝缘油；

将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验，其中，在目标产品的加速热老化试验中，包括多个真空升温处理轮次，在各真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态，全部的真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态的持续时间累加后为该试验品预先设定的热应力循环时间；

试验判定模块200，用于：

在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；

若依次通过全部判定试验项目，则判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

若试验品没有通过任一组判定试验项目，则终止热应力性能判定阶段，并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

具体实施时，该空心复合材料绝缘子热应力循环试验装置可以由软件编程实现，并存储在计算机可读取介质中。

具体实施时，一个实施例的空心复合材料绝缘子热应力循环试验包括以下步骤：

S1、试验品及试验环境准备阶段：

在指定的待考核批次的空心复合材料绝缘子中，任取1只作为试验品；

分别利用上端密封盖板和下端密封盖板将该试验品的两端密封，以形成内腔；其中，该上端密封盖板上预留有抽真空接头和注油接头。

将该试验品的内腔抽真空处理后，向内腔注入绝缘油(简称注油)。

应该理解为，抽真空处理包括：在确定绝缘子的内腔内的压力值满足预设的真空度数值后，完成抽真空处理，并将抽真空接头封闭。

在注油时，试验品为直立放置状态；控制油位，以预留供绝缘油受热后膨胀的空间；

向内腔注入预先设定的种类、压力及温度的绝缘油。在注油时，可以通过控制注入的绝缘油的容积来控制绝缘子内腔的油位，以保证为在后续的热应力循环中绝缘油因受热所需的膨胀空间。

S2、热应力循环阶段：

将注油后的试验品伴随500kV电流互感器产品在干燥罐内同步进行加速热老化试验；其中，在500kV电流互感器产品的加速热老化试验中，包括真空升温处理步骤。

具体地，500kV电流互感器产品要达到累计100天时间长度的加速热老化试验；其中，将该加速热老化试验中的真空升温步骤中的热应力状态的持续时间累加后作为该试验品的热应力循环试验时间；

注油后的试验品伴随500kV电流互感器产品在干燥罐内同步进行加速热老化试验时，在各轮次的真空升温处理步骤中，工艺控制按500kV电流互感器的真空升温工艺要求执行。

具体地，每一轮次的真空升温工艺控制过程及其参数如表1所列。如表1所示，每轮次的真空升温步骤中，真空升温工艺控制过程分为两个阶段。其中，第一阶段中，干燥罐内的温度为(80～90)℃，干燥罐内的真空度小于20Pa，并保持该真空度和温度144小时；第二阶段中，干燥罐内的温度为(110～120)℃，干燥罐内的真空度小于10Pa，并保持该真空度和温度366小时。每轮次的真空升温步骤累积持续480h。因此，每个轮次的真空升温步骤中绝缘子的热应力状态持续时间为480h。

记500kV电流互感器产品在干燥罐内同步进行加速热老化试验过程中，共包括N个轮次的真空升温工艺控制过程，其中，N为大于1的整数。则该试验品的热应力循环试验时间为N*480h。具体地，试验品的热应力循环试验时间N*480h为500kV电流互感器产品中绝缘子预先设计的热应力循环时间的M倍，其中，M为大于1的数。

表1每一轮次的真空升温工艺控制过程参数设置表

阶段	温度	真空度	保持时间
				1	(80～90)℃	小于20Pa	144h
2	(110～120)℃	小于10Pa	336h
				升温小计	—	—	480h

S3、热应力性能判定阶段：

取出试验品内腔的绝缘油样品，并对绝缘油样品进行油耐压、油介损、油中微水等试验项目的测试；针对绝缘油样品的试验结果按GB/T2536进行判定；

S4、热应力性能判定阶段：

在500kV电流互感器产品达到100天的加速热老化试验以后；将500kV电流互感器产品与试验品分离；清洗并干燥试验品；及检查试验品的外观是否完好。

如果试验品的外观完好，则依次进行多个判定试验项目。若试验品依次通过全部判定试验项目，则判定试验品通过热应力循环试验，并判定试验品的热应力性能满足预先设定的使用要求；若试验品没有通过任一判定试验项目，则热应力性能判定阶段提前结束，并判定试验品没有通过热应力循环试验，并判定试验品的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

如果试验品的外观有破损，则判定试验品没有通过热应力循环试验，并判定试验品的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

应该理解为，这里的“完好”是指，与热应力循环测试之前的外观相比，试验品没有破损。

应该理解为，这里的“试验品的外观”包括伞套、芯棒和端部附件的外观，以及伞套、芯棒和端部附件联结处的外观。

应该理解为，这里的“在500kV电流互感器产品达成100天的加速热老化试验”，是指500kV电流互感器产品的加速热老化试验没有因为意外破损等原因提前结束，达到了预先设定的100天的试验时间。该依次进行的多个判定试验项目包括：

a、液体压力测试项目

该液体压力测试项目用于测试试验品是否耐受液体压力。

具体地，在试验品的内腔注入2.0倍MSP值的绝缘油或其他液体，并保持2.0倍MSP值压力1min。

在注液及保压1min的过程中，若经检查试验品不泄压并且试验品的外观保持完好，则判定试验品耐受液体压力，并继续进行下一个判定试验项目。

在注液及保压1min的过程中，若经检查试验品泄压或试验品的外观有破损，则判定试验品不能耐受液体压力，提前结束热应力性能判定阶段；并判定试验品没有通过热应力循环试验及判定试验品的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

b、弯曲负荷下的偏移测试项目

该偏移测试项目用于测量在弯曲负荷下试验品的偏移量。

在弯曲试验机或试验台上，向试验品施加弯曲负荷，并测量偏移量；以及撤去弯曲负荷，并测量偏移量。

具体地，在30s内将弯曲负荷从零平稳地增加到最大机械负荷。当达到最大机械负荷后，至少保持该最大机械负荷30s；随后将弯曲负荷从最大机械负荷平稳地减少至零(也即完全卸去)。

在弯曲负荷平稳增加、弯曲负荷稳定地保持30s及弯曲负荷平稳卸去的过程中，测量试验品的偏移量。

在弯曲负荷下的偏移测试项目中，如果下列多个判定条件均成立，则判定试验品通过弯曲负荷下的偏移测试，并继续进行下一个判定试验项目；如果下列任一个判定条件不成立，则判定试验品没有通过弯曲负荷下的偏移测试；提前结束热应力性能判定阶段；并判定试验品没有通过热应力循环试验及判定试验品的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

1)没有出现芯棒/内管破坏或芯棒/内管从伞套内抽出，且端部附件没有出现破坏；

2)在该弯曲负荷下的偏移测试项目中，测得的至少一个偏移量符合由制造者规定的预定值。

c、气体压力测试项目

该气体压力测试项目用于测试试验品是否耐受气体压力。

具体地，在试验品的内腔施加最大运行压力值的气压，并在最大运行压力值压力下保持5min。

在施压及保压5min的过程中，若经检查试验品不泄压并且试验品的外观保持完好，则判定试验品耐受气体压力，并判定试验品通过热应力循环试验及判定试验品的热应力性能满足预先设定的使用要求。

在施压及保压5min的过程中，若经检查试验品泄压或试验品的外观有破损，则判定试验品不能耐受气体压力，结束热应力性能判定阶段；并判定试验品没有通过热应力循环试验及判定试验品的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

本发明实施例的空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法，用于验证长寿命、高可靠性的空心复合材料绝缘子产品能否在电站全寿命周期运行中，经受电力设备长期运行温升和异常短路时的热应力的考核，以判定其热性能的长寿命和高可靠性是否达到预期的技术目标。该热应力循环试验方法操作流程清晰、判据合理可信、试验效果可靠，适合在空心复合材料绝缘子生产厂家和使用单位广泛应用。

以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法，其特征在于，包括：

将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；与所述空心复合材料绝缘子适配的上端密封盖板设置有抽真空接头和注油接头；通过抽真空接头对空心复合材料绝缘子内腔抽真空处理，并在完成抽真空处理后，将抽真空接头封闭；向所述内腔注入绝缘油,包括：通过注油接头向空心复合材料绝缘子形成的内腔注入绝缘油，在注油时，空心复合材料绝缘子为直立放置状态，并通过控制油位来预留绝缘油受热膨胀所需的空间；

将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验，其中，在目标产品的加速热老化试验中，包括多个真空升温处理轮次，在各真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态，全部的真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态的持续时间累加后为该空心复合材料绝缘子预先设定的热应力循环时间；

在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；

若依次通过全部判定试验项目，则判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

若空心复合材料绝缘子没有通过任一组判定试验项目，则终止热应力性能判定阶段，并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

多组判定试验依次包括：外观判定试验和特性判定试验；

所述外观判定试验用于检查空心复合材料绝缘子的外观是否完好；

所述特性判定试验用于依次判定外观完好的空心复合材料绝缘子是否耐受液体压力、弯曲负荷及气体压力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述空心复合材料绝缘子，包括：

硅橡胶材质的一体式伞套、

套设在一体式伞套内的玻璃纤维芯棒；

设置在玻璃纤维芯棒或伞套的上下两端的端部附件；

其中，端部附件在沿玻璃纤维芯棒的纵向方向上设置有通孔；

装配完成后的空心复合材料绝缘子在直立放置状态时，自上而下地具有一空心内管结构。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述目标产品包括下述中的一种：1000kV充气式套管、±800kV换流变阀侧套管、500kV电流互感器、及750kV柱式断路器。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述特性判定试验包括液体压力测试项目：

在空心复合材料绝缘子的内腔注入n倍于最大运行压力值的液体，并保压预先设定的时间，其中，n为大于1的数；

在注液及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子不泄压并且空心复合材料绝缘子的外观保持完好，则判定空心复合材料绝缘子耐受液体压力；

在注液及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子泄压或空心复合材料绝缘子的外观有破损，则判定空心复合材料绝缘子不能耐受液体压力，终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述特性判定试验还包括弯曲负荷下的偏移测试项目：

向空心复合材料绝缘子施加弯曲负荷，并测量偏移量；以及卸去空心复合材料绝缘子上的弯曲负荷，并测量偏移量；

在弯曲负荷增加、弯曲负荷保持及弯曲负荷卸去的过程中，如果下列多个判定条件均成立，则判定空心复合材料绝缘子通过弯曲负荷下的偏移测试；

在弯曲负荷增加、弯曲负荷保持及弯曲负荷卸去的过程中，如果下列任一个判定条件不成立，则判定空心复合材料绝缘子没有通过弯曲负荷下的偏移测试；终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求；

多个判定条件包括：

1)、没有出现玻璃纤维芯棒破坏或玻璃纤维芯棒从伞套内抽出，且端部附件没有出现破坏；

2)、测量得到的至少一个偏移量符合由制造者规定的预定值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述特性判定试验包括气体压力测试项目：

在空心复合材料绝缘子的内腔施加m倍于最大运行压力值的气压，并保压预先设定的时间，其中，m为大于等于1的数；

在施压及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子不泄压并且空心复合材料绝缘子的外观保持完好，则判定空心复合材料绝缘子耐受气体压力，并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

在施压及保压的过程中，若经检查空心复合材料绝缘子泄压或空心复合材料绝缘子的外观有破损，则判定空心复合材料绝缘子不能耐受气体压力，终止特性判定试验；并判定空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

8.一种空心复合材料绝缘子热应力循环试验装置，其特征在于，包括：

试验实施模块，用于：

将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；与所述空心复合材料绝缘子适配的上端密封盖板设置有抽真空接头和注油接头；通过抽真空接头对空心复合材料绝缘子内腔抽真空处理，并在完成抽真空处理后，将抽真空接头封闭；及向所述内腔注入绝缘油,包括：通过注油接头向空心复合材料绝缘子形成的内腔注入绝缘油，在注油时，空心复合材料绝缘子为直立放置状态，并通过控制油位来预留绝缘油受热膨胀所需的空间；

将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验，其中，在目标产品的加速热老化试验中，包括多个真空升温处理轮次，在各真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态，全部的真空升温处理轮次中，注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子处于热应力状态的持续时间累加后为该空心复合材料绝缘子预先设定的热应力循环时间；

试验判定模块，用于：

在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；

若依次通过全部判定试验项目，则判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求；

若空心复合材料绝缘子没有通过任一组判定试验项目，则终止热应力性能判定阶段，并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。

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