绝缘材料防鸟啄能力测试装置及测试方法与流程

本发明涉及高电压外绝缘领域，特别是涉及一种绝缘材料防鸟啄能力测试装置及测试方法。

背景技术：

电力系统应用越来越普遍，使用的电压等级越来越高。作为输电线路中普遍应用并且广泛使用的一种电气元件，绝缘子直接影响到电力系统的安全。

从2005年以来，鸟类啄伤复合绝缘子的情况多次在输电线路的检修和运行中被发现。根据超高压局的粗略统计，受到损害的复合绝缘子已经达到114支，分布在河南、湖北、浙江三省的四条输电线路上。鸟啄复合绝缘子将使端部的芯棒大面积暴露并且导致端部密封破坏，给交直流输电线路安全运行带来了隐患。在雨水、潮气等高湿度气象条件下，潮气会进入护套和芯棒界面，继而会在芯棒暴露处和潮气已经进入护套和芯棒界面处发生局部或者电弧放电，而使芯棒产生电化学反应。若在此种情况下不及时发现和处理，将会发生脆断恶性事故。国内已经发生过多起因为密封失效导致复合绝缘子掉串的恶性事故。

线路是否带电，绝缘子的悬挂方式，绝缘子的颜色，绝缘子的气味这些因素都会影响鸟类啄食绝缘子。目前国内针对鸟啄绝缘子的研究大多集中在鸟啄绝缘子的原因、影响鸟啄绝缘子的因素以及防止鸟类啄食绝缘子的措施。但是对绝缘材料抗鸟啄能力没有进行一定的评估，同时也没不存在对绝缘材料防鸟啄能力的测试方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种准确、可靠的绝缘材料防鸟啄能力测试装置及测试方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种绝缘材料防鸟啄能力测试装置，包括冲击头、冲锤、冲锤高度调节装置以及试样平台，所述试样平台用于放置待测的绝缘材料试样，所述冲击头以可在预定范围内上下活动的方式设置在所述试样平台的上方，所述冲击头具有朝下的尖锐端，所述冲锤设置在所述冲锤高度调节装置上，以使所述冲锤相对于所述冲击头和所述试样平台的初始高度可调，所述冲锤从所述初始高度下落，撞击到所述冲击头上时，所述冲击头的尖锐端冲击所述试样平台上的绝缘材料试样，以模拟鸟啄。

进一步地：

所述冲击头为按照平面直角坐标系中轮廓曲线沿x轴做360度旋转所形成的锥形体，优选地，dp＝4-6mm，ln＝8-12mm，最优选地，dp＝5mm，ln＝10mm。

还包括冲锤固定装置，所述冲锤固定装置设置在所述冲锤高度调节装置上，用于以可解锁的方式将所述冲锤锁定在所选择的初始高度上。

所述冲锤高度调节装置为竖直的中空圆管结构，所述冲锤安装在由所述中空圆管结构界定的通道内并可沿所述通道进行移动。

还包括冲锤固定装置，所述冲锤固定装置设置在所述冲锤高度调节装置上，用于以可解锁的方式将所述冲锤锁定在选定的初始高度上；所述中空圆管结构的管壁开有竖直的贯通槽，所述冲锤固定装置位于所述中空圆管结构外并通过所述贯通槽与位于所述中空圆管结构的所述冲锤固定连接，所述冲锤固定装置通过将自身锁紧在所述中空圆管结构上来对所述冲锤实施高度锁定，所述冲锤固定装置解锁时，所述冲锤固定装置与所述冲锤借助所述贯通槽一同沿所述中空圆管结构进行落体运动。

所述冲锤相对于所述冲击头的最大高度为1m以上。

所述冲锤高度调节装置上标有高度刻度。

所述冲击头的尖锐端对所述试样平台上的绝缘材料试样的进行冲击时，接触压强为5×10⁵至1×10⁷pa之间。

所述冲锤的质量为0.5-2kg，优选1kg。

一种绝缘材料防鸟啄能力测试方法，使用所述的绝缘材料防鸟啄能力测试装置进行绝缘材料防鸟啄能力测试，所述方法包括以下步骤：

(1)将所述绝缘材料试样平放于所述试样平台上；

(2)使所述冲锤从选定高度落下冲击所述绝缘材料试样，记录此高度；

(3)在所述选定高度下，多次冲击，直至将所述绝缘材料试样击穿，记录冲击次数，每次冲击速度和每次冲击对所述绝缘材料试样造成的冲击深度；

(4)选定不同高度，重复步骤(2)和步骤(3)；

(5)基于不同选定高度下的冲击速度和每次冲击对所述绝缘材料试样造成的冲击深度进行分析，判断该绝缘材料的抗鸟啄能力。

本发明的有益效果：

本发明的绝缘材料防鸟啄能力测试装置及测试方法，能够准确、可靠地测试绝缘材料抗鸟啄能力，而且操作简单方便，适于大范围的推广使用。

附图说明

图1为本发明中利用绝缘材料防鸟啄能力测试仪示意图；

图2为本发明中绝缘材料防鸟啄能力测试仪冲击头示意图；

图3-图9为本发明中对某绝缘材料在12cm冲击高度逐次损伤示意图；

图3示出12cm高度1次冲击在绝缘材料上产生的正面损伤；

图4示出12cm高度2次冲击在绝缘材料上产生的正面损伤；

图5示出12cm高度2次冲击在绝缘材料上产生的内部损伤；

图6示出12cm高度3次冲击在绝缘材料上产生的正面损伤；

图7示出12cm高度3次冲击在绝缘材料上产生的内部损伤；

图8示出12cm高度4次冲击在绝缘材料上产生的正面损伤；

图9示出12cm高度4次冲击在绝缘材料上产生的内部损伤；

图10为本发明中对某绝缘材料冲击速度和冲击深度的拟合曲线示意图。

其中1-冲锤，2-冲击头，3-冲锤固定装置，4-绝缘材料试样，5-冲锤高度调节装置，6-试样平台。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。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。

参阅图1，在一种实施例中，一种绝缘材料防鸟啄能力测试装置，包括冲击头2、冲锤1、冲锤高度调节装置5以及试样平台6，所述试样平台6用于放置待测的绝缘材料试样4，所述冲击头2以可在预定范围内上下活动的方式设置在所述试样平台的上方，所述冲击头2具有朝下的尖锐端，所述冲锤1设置在所述冲锤高度调节装置5上，以使所述冲锤1相对于所述冲击头2和所述试样平台的初始高度可调，所述冲锤1从所述初始高度下落，撞击到所述冲击头2上时，所述冲击头2的尖锐端冲击所述试样平台6上的绝缘材料试样4，以模拟鸟啄。

如图2所示，在优选的实施例中，所述冲击头2为按照平面直角坐标系(x轴-y轴，原点o)中轮廓曲线沿x轴做360度旋转所形成的锥形体。较佳地，dp＝4-6mm，ln＝8-12mm。最优选地，dp＝5mm，ln＝10mm。

在一种优选实施例中，冲锤1设置成沿冲锤高度调节装置5可拉动的结构。

在一种优选的实施例中，绝缘材料防鸟啄能力测试装置还包括冲锤固定装置3，所述冲锤固定装置3设置在所述冲锤高度调节装置5上，用于以可解锁的方式将所述冲锤1锁定在所选择的初始高度上。

在一种优选的实施例中，所述冲锤高度调节装置5为竖直的中空圆管结构，所述冲锤1安装在由所述中空圆管结构界定的通道内并可沿所述通道进行移动。中空圆管结构的内壁设置成尽可能光滑。

参阅图1，在一种优选的实施例中，绝缘材料防鸟啄能力测试装置还包括冲锤固定装置3，所述冲锤固定装置3设置在所述冲锤高度调节装置5上，用于以可解锁的方式将所述冲锤1锁定在选定的初始高度上；所述中空圆管结构的管壁开有竖直的贯通槽，所述冲锤固定装置3位于所述中空圆管结构外并通过所述贯通槽与位于所述中空圆管结构的所述冲锤固定连接，所述冲锤固定装置3通过将自身锁紧在所述中空圆管结构上来对所述冲锤1实施高度锁定，所述冲锤固定装置3解锁时，所述冲锤固定装置3与所述冲锤1借助所述贯通槽一同沿所述中空圆管结构进行落体运动。

如图1所示，在一个较优选的实施例中，冲锤高度调节装置5通过安装支架固定在试样平台6上，安装支架上设置有在试样平台6上方水平延伸的悬臂，所述悬臂的末端设置有冲击头安放孔，冲击头2以尖锐端朝下的方式套装在冲击头安放孔中，且冲击头2在顶部受到冲锤1的撞击时朝下快速移动，对试样平台6上的绝缘材料试样4进行冲击。

在一种优选的实施例中，所述冲锤1相对于所述冲击头2的最大高度为1m以上。

在一种优选的实施例中，所述冲锤高度调节装置5上标有高度刻度。

在一种优选的实施例中，所述冲击头2的尖锐端对所述试样平台上的绝缘材料试样4的进行冲击时，接触压强为5×10⁵至1×10⁷pa之间。

在一种优选的实施例中，所述冲锤1的质量为0.5-2kg，更优选为1kg。

在另一种实施例中，一种绝缘材料防鸟啄能力测试方法，使用前述任一实施例的绝缘材料防鸟啄能力测试装置，进行绝缘材料防鸟啄能力测试，所述方法包括以下步骤：

(1)将所述绝缘材料试样平放于所述试样平台上；

(2)使所述冲锤从选定高度落下冲击所述绝缘材料试样，记录此高度；

(3)在所述选定高度下，多次冲击，每次冲击同一点，直至将所述绝缘材料试样击穿，记录冲击次数，每次冲击速度和每次冲击对所述绝缘材料试样造成的冲击深度；

(4)选定不同高度，重复步骤(2)和步骤(3)；

(5)基于不同选定高度下的冲击速度和每次冲击对所述绝缘材料试样造成的冲击深度进行分析，判断该绝缘材料的抗鸟啄能力。

在具体实施例中，可采用6.5mm厚的绝缘材料试样。

在具体实施例中，将不同绝缘材料试样4(如绝缘子的复合绝缘材料)置于试样平台，将冲锤1拉至某一固定高度，解锁冲锤固定装置3，使冲锤1自由落体，冲击绝缘材料试样4，记录此高度。在该高度下，多次冲击，直至将绝缘材料试样击穿，记录冲击次数。图3-图9分别为本发明中对某绝缘材料试样在12cm的冲击高度逐次冲击产生的损伤示意图。图10示出对该绝缘材料试样冲击速度和冲击深度的拟合曲线示意图。

通过改变不同高度，重复试验，记录数据，分析高度所对应的冲击速度及每次冲击深度，可以此为指标划分绝缘材料抗鸟啄能力等级。优选的，所述绝缘材料抗鸟啄能力分为i、ii、iii、iv四档，根据所述冲锤的冲击速度和试样侵入深度对照判断绝缘材料抗鸟啄能力。

结合现有绝缘材料的特性，通过对比不同的绝缘材料所能承受的冲击速度和冲击深度，制定以下绝缘材料抗鸟啄等级划分：

表1根据不同冲击速度下侵入深度的抗鸟啄能力等级划分

其中抗鸟啄能力1级的绝缘材料，其抗鸟啄能力优秀，具备将强的抗鸟啄能力，可以用于鸟害较为严重的区域。而抗鸟啄能力4级的绝缘材料，抗鸟啄能力较为薄弱，建议用于基本没有鸟啄绝缘子现象的环境中。

采用上述绝缘材料防鸟啄能力测试方法，通过本发明的防鸟啄能力测试装置冲击绝缘材料，测量不同高度下的绝缘试样击穿次数，分析不同冲击速度下每次的侵入深度，进而可判断绝缘材料防鸟啄能力。本发明提供了一种直观且准确的绝缘材料防鸟啄能力方法，该方法不仅判断结果准确、可靠，操作也很简单。

以上内容是结合具体/优选的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，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。