复合绝缘子芯棒脆断原因及改进措施的综述

对国内外复合绝缘子发生脆断的主要原因进行了总结,归纳了主要研究者对发生芯棒脆断的研究成果,其主要原因有均压环装设不周、端部密封不良、芯棒表面微裂纹等,以及针对芯棒脆断原因提出的相应改进措施。在此基础上,结合复合绝缘子在设计、制造、安装和维护的过程中,探讨了未来复合绝缘子可能脆断的研究方向。     

光纤光栅监测复合绝缘子非耐酸芯棒脆断过程

复合绝缘子脆断是恶性事故,为此研究复合绝缘子脆断监测技术,在10 kV复合绝缘子非耐酸芯棒表面粘贴4根光纤,其中1根级联2个温度光栅,另外3根各级联5个应力光栅,进行温度标定试验、拉力标定试验和应力腐蚀试验。结果表明,非耐酸芯棒应力腐蚀试验中出现了3个裂纹,其中1个裂纹为脆断断口,其余2个裂纹未脆断。表面多个光栅实现了非耐酸芯棒完整脆断过程的温度与应力监测,发现芯棒应力腐蚀分为4个阶段,阶段1初期无变化,阶段2腐蚀放热,阶段3裂纹起裂,阶段4裂纹快速发展至断裂。从阶段2开始腐蚀区放热,最高高于环境温度2.46℃,温差1℃可以作为复合绝缘子脆断过程中腐蚀放热阶段的早期预警阈值。应力光栅对裂纹的轴向检测距离约20 mm,其波长偏移量1.1λ_(wmax)和0.9λ_(wmin)(λ_(wmax)、λ_(wmin)分别为稳定范围的最大值和最小值)可以分别作为裂纹起裂阶段、裂纹严重阶段的早期预警阈值来监测复合绝缘子脆断。该光纤光栅技术为芯棒脆断/朽断机理、防脆断/朽断芯棒材料和复合绝缘子脆断监测提供了技术研究手段。     

光纤光栅监测芯棒脆断预警和裂纹识别

在10kV复合绝缘子非耐酸芯棒表面粘贴了温度补偿光栅和多个应力光栅监测脆断过程,在不同硝酸浓度下进行应力腐蚀试验。结果表明,脆断过程中应力光栅波长变化趋势有单调增长、单调减小和复合型3类,并研究3类光栅波长偏移趋势识别芯棒轴截面裂纹的力学模型。该文研究发现应力光栅的轴向检测距离为12mm,周向检测距离为其左、右2mm。温差1℃、2条及以上光纤上应力光栅波长偏移量达到1.1λ_wmax和0.9λ_wmin可分别作为复合绝缘子脆断的腐蚀放热阶段、裂纹起裂阶段和裂纹严重阶段的预警阈值。该文所做研究为评估复合绝缘子脆断提供了光纤光栅监测和预警方法。     

高压直线型复合绝缘子防脆断掉线措施的分析

分析了500kV盘北线路的两起直线型复合绝缘子芯棒脆断掉线事故，芯棒脆断的特征，脆断的原因。介绍并分析了所采取的防脆断措施：“全部更换发生事故的同型号复合绝缘子；直线型复合绝缘子串改为并联双串，以增加安全系数。”并介绍了国内外双串并联绝缘子的应用情况。     

合成绝缘子芯棒脆断性能及试验方法的研究

国内合成绝缘子的使用量越来越大，随着运行时间的增加，发生的故障也越来越多。其中由于合成绝缘子芯棒的脆断而导致的事故已经发生了多起，这个问题在国内引起了广泛的关注。文章在实验室采用两种加载方式对脆断过程进行模拟。一种是恒定应力法，用来检查芯棒的耐应力腐蚀性能；另外一种是递减应力法，用来模拟出和实际运行复合绝缘子中出现的尽可能类似的脆断断口。在实验室成功的模拟出和运行中几乎相同的芯棒脆断断口，对芯棒的脆断性能有所了解。试验时的一些因素会显著影响脆断的发展过程，而这些因素在国外试验草案中都未得到充分的讨论和说明。通过对试验条件的研究，给出了合成绝缘子芯棒耐应力腐蚀试验方法。     

复合绝缘子断串原因分析及防范措施

复合绝缘子断串问题是威胁输电线路安全稳定运行的关键问题。为系统分析复合绝缘子断串类型和原因,文中对实际运行复合绝缘子断串样品进行了统计分析,并对金具破损及芯棒脆断等引起的断串问题进行了总结归纳。结果表明绝缘子芯棒断串原因主要为端部密封失效、外护套破损、芯棒与护套界面粘结失效等。基于上述分析,文中提出了加强入网检测和运行性能分析、重视日常带电检测工作及对重要通道复合绝缘子技术改造三方面措施,从而为复合绝缘子断串防治提供参考。     

架空输电线路复合绝缘子掉串原因分析及对策

文章收集了四川省电力公司范围内挂网运行复合绝缘子重要掉串事件,对芯棒脆断机理进行了深入分析,提出了早期复合绝缘子由于结构缺陷导致芯棒渗水酸化脆断的结论。并对目前四川复合绝缘子运行中存在的问题进行了分析,对今后如何做好复合绝缘子运行工作提出了建议和意见。     

500 kV葛双一回复合绝缘子芯棒裂断原因分析

通过对一起复合绝缘子芯棒断事故特征分析和同期运行在500kV输电线路上的复合绝缘子抽样试验,初步判断复合绝缘子芯棒断裂原因属酸蚀脆断,并据此提出防止类似事故发生的措施,即厂商应改进金具接头界面的密封工艺并注意复合绝缘子芯棒的抗蚀性能,而设计者应改进复合绝缘子的技术参数。     

500kV罗北甲线合成绝缘子芯棒脆断原因分析

文章分析了合成绝缘子芯棒脆断的原因，芯棒脆断是由端部密封不良造成酸蚀引起的，脆断一般发生在合成绝缘子的高压端。为防止脆断事故的发生，厂家在选用良好耐酸蚀芯棒的同时，应改进端部密封结构和均压环的设计，以防止密封失效。运行单位应对运行中的合成绝缘子加强检测，以便及早发现有隐患的合成绝缘子。     

复合绝缘子的应用及运行中的问题

介绍了复合绝缘子的组成,阐述了复合绝缘子在应用中的主要问题,包括芯棒的脆断、水滴电晕老化,并给出了抑制芯棒脆断、电晕老化的措施.     

超声导波检测绝缘子用玻璃钢芯棒缺陷

统计表明,因芯棒断裂造成绝缘子损坏在高压线路恶性事故中占很大比重。为快速、准确检测绝缘子用玻璃钢芯棒缺陷,提出一种新的检测手段:超声导波检测。以110kV绝缘子用玻璃钢芯棒为研究对象,根据导波理论研究了导波在芯棒中的传播特性,得到了导波纵向和扭转模态的频散曲线,初步确定了仿真和实验所用激励信号的频率范围。通过有限元仿真,得出了导波在有无缺陷芯棒中的波形分布规律。基于理论分析和仿真结果进行了玻璃钢芯棒的导波检测实验,实验结果表明:10周期40kHz和20周期32kHz的L(0,1)模态导波均能较好地检测出芯棒中的缺陷,且前者能较准确地确定缺陷位置,后者更适于较长的芯棒检测;在一定范围内,被检测的芯棒越长,检测效果越好。研究结果为绝缘子用玻璃钢芯棒缺陷检测提供了一种新思路。     

FRP rods for brittle fracture resistant composite insulators

Brittle fracture of fibreglass reinforced polymer (FRP) rods can lead to mechanical failures of composite insulators even at low mechanical loads during operational service. Although this fact has been known for 20 years, it may still be a problem in some designs of composite insulators at the present time. In order to find countermeasures against brittle fracture, a study was carried out in the early eighties. It turned out that brittle fracture is a problem of FRP material and that material compositions exist, resistant to brittle fracture. A brittle fracture resistant FRP rod introduced in 1983 in one particular design of composite insulators resulted in a 15 year excellent service performance. This study deals with details of brittle fracture of FRP rods. Test setups were established to induce brittle fracture artificially. It was realized that brittle fracture is some kind of stress corrosion related to the composition of the FRP material. A broad variety of FRP materials was evaluated, showing the influence of the components of FRP material on the brittle fracture behavior of FRP rods as well as the effects of different manufacturing processes. The compositions of brittle fracture resistant FRP rods are disclosed. The results from artificial testing are compared with brittle fracture of FRP rods that occurred in composite insulators in operational service. Although no quantitative correlation could be established, the trend concerning the material behavior of FRP rods is similar     

玻璃纤维含量对复合绝缘子芯棒机械性能的影响

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。     

防护复合绝缘子芯棒脆断的方法

针对高压输电线路复合绝缘子发生的脆断事故,提出采用无硼耐酸芯棒以外的另一种有效防护复合绝缘子芯棒脆断的方法。在复合绝缘子芯棒表面涂覆一层鳞片涂料,涂层厚度达0.1mm以上时,可以形成有效的应力腐蚀防护层。应力腐蚀测试结果表明,原耐应力腐蚀性能很差的芯棒可改变为能达到应力腐蚀标准的芯棒,且远远超过标准要求。芯棒耐应力腐蚀性能可进一步随涂层厚度的增加而提高。该方法在不改变芯棒原来的电气、机械性能情况下,大大提高了芯棒的耐应力腐蚀性能,从而得到一种电气性能与耐应力腐蚀性能均优异的复合绝缘子芯棒;且该方法简单易行,可对现有耐应力腐蚀性能较差的芯棒进行改进。     

复合绝缘子用耐酸芯棒的脆断性能研究

研究了复合绝缘子用耐酸芯棒的性能,对4种芯棒在不同浓度的硝酸中的耐腐蚀性能进行了长期试验.结果表明,各项指标都符合应力腐蚀试验标准的耐酸芯棒其耐腐蚀性能也存在较大差别,性能好的耐酸芯棒即使在非常严酷的条件下也很难发生脆断.为适应不同工程应用的要求,作者根据试验结果讨论了选择优良耐酸芯棒的试验方法.     

复合绝缘子运行过程中芯棒出现脆断原因初析

复合绝缘子在运行过程中，高压端的芯棒与金具联接部位抽出现的断裂，不是纯拉造成的，而是耐酸性的芯同场强下电晕产生的ＮＯ２与水反省一成的硝酸缓慢腐蚀后在承担正常载荷时造成的。章分析了其断裂原因和作用机理，并提出了预防措施。