在役棒形悬式瓷绝缘子强度分析及爬波无损评价

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1、中文摘要电的发明与使用，是人类历史上一场伟大的革命，不但大大方便了人民的日常生活，而且促进了其他领域连锁式的飞跃发展，推动着人类向更深领域探索与进军。电力绝缘子是变电站和传输线路的重要组成部分，主要作用是将导线连接在支架上，起绝缘、机械连接和支撑作用。输电线路可靠性运行的关键是悬式绝缘子的质量。我国70年代初大量投入使用的绝缘子，距今已有30多年的历史，由于近年来频繁发生的断裂事故，给国民经济生产带来无法估量的损失，成为电力部门最大的隐患。电力瓷绝缘子一般由铸铁法兰、胶装水泥和瓷体胶装而成，水泥夹在法兰和瓷体之间，膨胀受到约束，在瓷绝缘子中产生应力。统计表明，法兰

2、口附近是瓷绝缘子引发裂纹并最终导致断裂的多发部位。为了降低水泥膨胀所引起的膨胀应力，延长瓷绝缘子的使用寿命，在胶装时一般在瓷体和水泥之间涂一层沥青缓冲层。电瓷材料属于典型的脆性材料，裂纹扩展的速度相当快，因此需定期对其迸行无损检测，防止破坏。无损检测的目的是及时将内部的微观缺陷检测出来，特别是微观裂纹，以便预测其使用寿命或及时更换不良绝缘子，消除事故隐患。但由于胶装部位结构的复杂性，采用常规检测方法很难达到满意的检测效果。本文首先从陶瓷材料的性能特点和对绝缘子的性能要求入手，对电力瓷绝缘子的劣化原因进行了深入的分析：瓷绝缘子的断裂是多种因素相互作用的综合结果，除了

3、制造加工过程中引入的缺陷以及运行过程中承受的自身重力和机械载荷外，环境因素也是不可忽略的一个因素。而胶装时缓冲层的厚度不够或者在以后的运行过程中缓冲层的弹性失效老化，使胶装剂产生的膨胀应力无处释放是导致瓷绝缘子断裂的主要原因。采用有限元法ANSYS分析软件对该部位的温度结构应力进行了分析，分析结果表明沥青缓冲层显著降低了胶装部位的应力大小，改变了该部位的应力分布。然后通过分析找出承受最大应力的部位，采用断裂力学计算出了该应力下的最小临界裂纹尺寸，为瓷绝缘子无损检测提供了一定的理论指导。对超声爬波检测绝缘子进行了理论分析与试验研究，分析了爬波探头检测瓷绝缘予的可行性

4、，加工制作了爬波检测专用试块，通过试验对比了单晶爬波探头与双晶爬波探头检测瓷绝缘子的优缺点，为棒形瓷绝缘子胶装部位的无损检测提供了一种新的方法。关键词：瓷绝缘子；缓冲层；温度结构应力：无损检测；爬波探头。ABSTRACTABSTl认CTTheinventionandapplicationofelectricityareagreatrevolutioninhuman’Shistory,whichnotonlycreatemorefacilitiesforhuman’Sdailylife，butalsopromoteachainofdevelopmentinother

5、fields，impelhumanbeingtoexplorefurther．ElectricalinsulatorisoneoftheimportantpartsintransfolTflersubstationandtransmissionline，playsaroleinconnectingtheleadwi也thebracket。asakindofelectricalinsulator,mechanicalconnectionandsupport．Thekeytosafeoperationofelectricaltransmissionlineistheq

6、ua／ityofsuspensioninsulator．Frequentfractureaccidentshavealreadyhappenedtoagreatdealofinsulatorsusedinourcountryfromthebeginningof1970’S，withabout30yearshistoryfromthenon,whichbroughtourcountryeconomyandproductionoutagreatdealofloss，beingagreathiddenUoubletoelectricaldepartment．Electr

7、icalporcelaininsulator(EPI)ismostlymadeupofcast-ironflange，electricalporcelainandcement，thecementisgrippedbetweenthecast—ironflangeandelectricalporcelain，restrainedwhenexpansion,thenproducessffessoilelectricalporcelaininsulator．Itisnumericalstatedthatthesiteneartheflangeoralpartisthem

8、ainpo