一种绝缘子振动疲劳性能的测试方法与流程

本发明涉及绝缘子振动疲劳性能测试技术领域，具体而言，涉及一种绝缘子振动疲劳性能的测试方法。

背景技术：

目前，世界各国直流输电机械负荷等级多为120kN、160kN、210kN、300kN，为了测试绝缘子振动疲劳性能，通常采用传统的微风振动疲劳测试方法，至少开展3000万次振动，耗时较长，并且不能真正反映长期疲劳状态下对绝缘子机械特性的影响。

我国所采用的直流输电线路绝缘子多为420kN、550kN，随着高压直流输送容量和电压等级的提高，1250mm²导线的应用，要求绝缘子进行多串并联以满足绝缘子串的强度要求。为减轻串重，简化金具，对更大吨位绝缘子的工程应用提出了新的要求，研发700-840kN大吨位绝缘子已成为迫切需要解决的问题。700-840kN大吨位绝缘子为国内外首次研发，其长期机械疲劳振动性能直接影响了特高压直流输电线路的安全可靠及稳定运行。

目前采用的微风振动疲劳试验不能真正反映420kN及以上的大吨位绝缘子的长期机械疲劳特性，并且，国内尚没有合适的大吨位绝缘子振动疲劳性能试验方法，也没有大吨位绝缘子振动疲劳性能的测试结果；国外方面，只有针对送电线路上绝缘子所加载荷可能变化的各种情况，例如舞动、覆冰等条件，对绝缘子可变载荷的疲劳性能进行的研究。但只针对小吨位绝缘子进行了疲劳测试，并没有对更大吨位的绝缘子进行疲劳试验，也没有进一步提出相应的试验标准和关键试验参数等量化考核指标，难以直接应用于绝缘子的振动疲劳性能的评估。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种绝缘子振动疲劳性能的测试方法，旨在解决现有振动疲劳试验方法不适用于大吨位绝缘子疲劳性能的测试且没有提出关键试验参数的量化考核指标导致难以接评估绝缘子振动疲劳性能的问题。

一个方面，本发明提出了一种绝缘子振动疲劳性能的测试方法，该方法包括以下步骤：第一机械破坏试验步骤，对待测绝缘子进行机械破坏试验，并根据试验结果确定待测绝缘子的机械破坏力值F_con；振动疲劳试验步骤，选择与上述步骤中相同的待测绝缘子并对其组成的绝缘子串进行振动疲劳试验，当其中任意一个所述待测绝缘子发生破坏时，确定所述待测绝缘子的振动破坏次数；第二机械破坏试验步骤，对所述振动疲劳试验中未遭到破坏的部分绝缘子进行机械破坏试验，确定所述未遭到破坏的部分绝缘子的机械破坏力值F_f，并根据所述未遭到破坏的部分绝缘子的机械破坏力值F_f和所述待测绝缘子的机械破坏力值F_con确定所述待测绝缘子的残余机械强度。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述第一机械破坏试验步骤还包括：记录所述待测绝缘子的破坏形态。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述振动疲劳试验步骤中，对所述绝缘子串施加的振动力为轴向振动力。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述振动疲劳试验步骤中，所述轴向振动力具有预设的波形。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述预设波形为正弦波。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述振动疲劳试验中对所述待测绝缘子施加的载荷与所述待测绝缘子的额定载荷具有预设的比例关系。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述振动疲劳试验步骤还包括：记录所述绝缘子串中遭到破坏的绝缘子的破坏形态。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述第二机械破坏试验步骤还包括：记录所述未遭到破坏的部分绝缘子经过机械破坏试验后的破坏形态。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，所述第二机械破坏试验中的所述残余机械强度确定为F_f与F_con的比值。

进一步地，上述绝缘子振动疲劳性能的测试方法中，在所述第二机械破坏试验步骤之后还包括：陡波试验步骤，对所述振动疲劳试验中剩余的所述未遭到破坏的绝缘子进行陡波试验，获取陡波试验结果。

本发明中，通过第一机械破坏试验步骤和第二机械破坏试验步骤分别确定的待测绝缘子的机械破坏力值F_con和处于疲劳状态的部分绝缘子的机械破坏力值F_f，可以得到待测绝缘子的机械残余强度R；通过振动疲劳试验步骤确定待测绝缘子的振动破坏次数；从而为绝缘子疲劳性能测试提供了关键试验参数的量化考核指标，有利于直接评估绝缘子的振动疲劳性能。

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绝缘子振动疲劳性能的测试方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的绝缘子振动疲劳性能的测试方法的又一流程图。

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。

参见图1，图中示出了本发明实施例提供的绝缘子振动疲劳性能的测试方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：

第一机械破坏试验步骤S1，对待测绝缘子进行机械破坏试验，并根据试验结果确定待测绝缘子的机械破坏力值F_con。

具体地，待测绝缘子可以为不同型号的大吨位玻璃绝缘子或瓷绝缘子。具体实施时，可以按照符合GB/T 775.3第5条规定的条件选择玻璃绝缘子，按照符合GB/T 775.3第8条规定的条件选择瓷绝缘子。可以通过本领域技术人员所熟知的机械破坏装置，对待测绝缘子施加机械破坏力，直至待测绝缘子被拉断致损坏。机械破坏装置的数据采集单元会自动记录造成待测绝缘子破坏瞬间机械破坏装置施加的机械破坏力，即：机械破坏力值F_con。

振动疲劳试验步骤S2，选择与上述步骤中相同的待测绝缘子并对其组成的绝缘子串进行振动疲劳试验，当其中任意一个待测绝缘子发生破坏时，确定待测绝缘子的振动破坏次数。

具体地，选择与步骤S1中同型号的绝缘子组成绝缘子串，通过振动装置对绝缘子串施加持续变化的振动力，保持该施力状态直至绝缘子串中有一个绝缘子遭到破坏时，试验结束，通过振动装置中的控制单元记录振动力的变化周期的次数，由于绝缘子串中的各个绝缘子的类型相同，可以认为绝缘子串中每个绝缘子的振动破坏次数一样，因此，可以将该变化周期的次数确定为待测绝缘子的振动破坏次数，也就是待测绝缘子的振动疲劳极限。

第二机械破坏试验步骤S3，对振动疲劳试验中未遭到破坏的部分绝缘子进行机械破坏试验，确定未遭到破坏的部分绝缘子的机械破坏力值F_f，并根据未遭到破坏的部分绝缘子的机械破坏力值F_f和待测绝缘子的机械破坏力值F_con确定待测绝缘子的残余机械强度。

具体地，可以将振动疲劳试验中未遭到破坏的绝缘子视为处于疲劳状态的绝缘子，将处于疲劳状态的一部分绝缘子按照步骤S1的流程，进行机械破坏试验，记录该处于疲劳状态的部分绝缘子的机械破坏力值F_f，并且可以将F_f与F_con的比值确定为待测绝缘子的残余机械强度R。具体实施时，可以从处于疲劳状态的绝缘子选取一个绝缘子进行机械破坏试验，确定该绝缘子的机械破坏力值F_f，通过该绝缘子的机械破坏力值F_f和步骤S1中待测绝缘子的机械破坏力值F_con确定待测绝缘子的残余机械强度R；也可以从处于疲劳状态的绝缘子中选取多个绝缘子一一进行机械破坏试验，将得到的各个绝缘子的机械破坏力值取平均值得到F_f，再将F_f与F_con的比值确定为待测绝缘子的残余机械强度R。

试验时，可以将上述待测绝缘子的机械破坏力值F_con、待测绝缘子的振动破坏次数、未遭到破坏的部分绝缘子的机械破坏力值F_f和待测绝缘子的残余机械强度R等参数与各参数的预设标准值进行比对，可以认为当其中有两个以上的参数与对应参数的预设标准值相符合时，认为该待测绝缘子的抗振动疲劳性能合格，例如，如果新研制的大吨位绝缘子能满足上述条件，即可认为该大吨位绝缘子可以达到工程应用的要求。具体实施时，可以根据实际应用环境确定待测绝缘子的合格标准，本实施例对其不做任何限定。需要说明的是，各参数的预设标准值也可以根据实际情况进行选择，本实施例对其不做任何限定。

可以看出，本实施例中，通过第一机械破坏试验步骤和第二机械破坏试验步骤分别确定的待测绝缘子的机械破坏力值F_con和处于疲劳状态的部分绝缘子的机械破坏力值F_f，可以得到待测绝缘子的机械残余强度R；通过振动疲劳试验步骤确定待测绝缘子的振动破坏次数；从而为绝缘子疲劳性能测试提供了关键试验参数的量化考核指标，有利于直接评估绝缘子的振动疲劳性能，解决了现有振动疲劳试验方法没有提出关键试验参数的量化考核指标导致难以接评估绝缘子振动疲劳性能的问题。

上述实施例中，第一机械破坏试验步骤S1还可以包括记录待测绝缘子的破坏形态，振动疲劳试验S2步骤还可以包括记录绝缘子串中遭到破坏的绝缘子的破坏形态，第二机械破坏试验步骤S3还可以包括记录未遭到破坏的部分绝缘子经过机械破坏试验后的破坏形态。具体地，可以通过机械破坏装置记录不同型号、不同吨位的待测绝缘子在机械破坏试验后发生破坏的形态，例如钢脚端断裂、铁帽断裂等；通过振动装置记录振动疲劳试验中遭到破坏的绝缘子的破坏形态，例如钢脚端断裂、铁帽断裂等；通过机械破坏装置记录部分处于疲劳状态的绝缘子经机械破坏试验后的破坏形态，例如钢脚端断裂、铁帽断裂等。可以看出，通过记录待测绝缘子经过不同试验后的破坏形态，有利于找到待测绝缘子的机械强度较弱的部位，进而促进绝缘子产品振动疲劳性能的改善和提升。

上述实施例中，振动疲劳试验步骤S2中，对绝缘子串施加的振动力为轴向振动力。具体地，对绝缘子串施加的振动力的方向与绝缘子串的轴线方向保持一致，例如，对于大吨位悬式盘型绝缘子，对其施加的振动力可以为垂直地面方向的动态力。具体实施时，该轴向振动力可以具有预设的波形。需要说明的是，本实施例中的预设波形可以根据绝缘子串在实际工作环境中所受外部载荷的变化情况来确定，例如正弦波、三角波、方波、半正弦波、半三角波、半方波、斜波或冲击波等，本实施例对其不做任何限定。

可以看出，通过对绝缘子串施加具有预设波形的轴向振动力，能模拟各种工况下的大吨位绝缘子振动情况，从而测得振动疲劳状态对大吨位绝缘子机械性能的影响。

优选地，上述预设波形为正弦波。具体地，可以根据正弦波的变化周期数量确定待测绝缘子的振动破坏次数。具体实施时，正弦振动的频率需要根据绝缘子不同地区的具体振动情况来确定。例如，840kN和420kN绝缘子的振动频率可以设置为6.7Hz。由于绝缘子串在实际环境中受到的外部振动力的变化趋于正弦波形式。因此，当对绝缘子串施加正弦波形式的轴向振动力时，试验结果会更接近实际情况。

上述各实施例中，振动疲劳试验中对待测绝缘子施加的载荷与待测绝缘子的额定载荷具有预设的比例关系。具体地，由于线路上绝缘子工作载荷不超过其额定载荷的30％，同时考虑到振动疲劳试验中的幅值变化与额定负载的偏差也在一定范围内，因此，振动疲劳试验中对待测绝缘子施加的载荷可以为绝缘子额定载荷的30％±k％(0<k<10)，其中，k值可以根据待测绝缘子和振动疲劳试验的具体情况进行确定，例如，对于840kN和420kN的绝缘子，k的取值为7.5。

可以看出，该振动疲劳试验方法，能针对不同型号的绝缘子设置不同的振动载荷，使得试验结果更加准确。

参见图2，上述各实施例中，在第二机械破坏试验步骤S3之后还包括：陡波试验步骤S4，对振动疲劳试验中剩余的未遭到破坏的绝缘子进行陡波试验，获取陡波试验结果。具体地，可以从剩余的处于疲劳状态的绝缘子中选取一个或多个绝缘子，分别按照GB/T20642规定的幅值法进行陡波试验，从而得知剩余的未遭到破坏的绝缘子是否能够通过陡波试验。

可以看出，通过陡波试验能进一步检测出待测绝缘子的缺陷，为绝缘子振动疲劳特性提供又一试验参数，能够更全面地评估绝缘子的疲劳性能。

综上所述，本实施例中提供的绝缘子振动疲劳性能的测试方法，为绝缘子疲劳性能测试提供了关键试验参数的量化考核指标，有利于直接评估绝缘子的振动疲劳性能。

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。