本發(fā)明涉及絕緣子振動疲勞性能測試技術領域，具體而言，涉及一種絕緣子振動疲勞性能的測試方法。

背景技術：

目前，世界各國直流輸電機械負荷等級多為120kN、160kN、210kN、300kN，為了測試絕緣子振動疲勞性能，通常采用傳統(tǒng)的微風振動疲勞測試方法，至少開展3000萬次振動，耗時較長，并且不能真正反映長期疲勞狀態(tài)下對絕緣子機械特性的影響。

我國所采用的直流輸電線路絕緣子多為420kN、550kN，隨著高壓直流輸送容量和電壓等級的提高，1250mm²導線的應用，要求絕緣子進行多串并聯(lián)以滿足絕緣子串的強度要求。為減輕串重，簡化金具，對更大噸位絕緣子的工程應用提出了新的要求，研發(fā)700-840kN大噸位絕緣子已成為迫切需要解決的問題。700-840kN大噸位絕緣子為國內(nèi)外首次研發(fā)，其長期機械疲勞振動性能直接影響了特高壓直流輸電線路的安全可靠及穩(wěn)定運行。

目前采用的微風振動疲勞試驗不能真正反映420kN及以上的大噸位絕緣子的長期機械疲勞特性，并且，國內(nèi)尚沒有合適的大噸位絕緣子振動疲勞性能試驗方法，也沒有大噸位絕緣子振動疲勞性能的測試結果；國外方面，只有針對送電線路上絕緣子所加載荷可能變化的各種情況，例如舞動、覆冰等條件，對絕緣子可變載荷的疲勞性能進行的研究。但只針對小噸位絕緣子進行了疲勞測試，并沒有對更大噸位的絕緣子進行疲勞試驗，也沒有進一步提出相應的試驗標準和關鍵試驗參數(shù)等量化考核指標，難以直接應用于絕緣子的振動疲勞性能的評估。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種絕緣子振動疲勞性能的測試方法，旨在解決現(xiàn)有振動疲勞試驗方法不適用于大噸位絕緣子疲勞性能的測試且沒有提出關鍵試驗參數(shù)的量化考核指標導致難以接評估絕緣子振動疲勞性能的問題。

一個方面，本發(fā)明提出了一種絕緣子振動疲勞性能的測試方法，該方法包括以下步驟：第一機械破壞試驗步驟，對待測絕緣子進行機械破壞試驗，并根據(jù)試驗結果確定待測絕緣子的機械破壞力值F_con；振動疲勞試驗步驟，選擇與上述步驟中相同的待測絕緣子并對其組成的絕緣子串進行振動疲勞試驗，當其中任意一個所述待測絕緣子發(fā)生破壞時，確定所述待測絕緣子的振動破壞次數(shù)；第二機械破壞試驗步驟，對所述振動疲勞試驗中未遭到破壞的部分絕緣子進行機械破壞試驗，確定所述未遭到破壞的部分絕緣子的機械破壞力值F_f，并根據(jù)所述未遭到破壞的部分絕緣子的機械破壞力值F_f和所述待測絕緣子的機械破壞力值F_con確定所述待測絕緣子的殘余機械強度。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述第一機械破壞試驗步驟還包括：記錄所述待測絕緣子的破壞形態(tài)。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述振動疲勞試驗步驟中，對所述絕緣子串施加的振動力為軸向振動力。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述振動疲勞試驗步驟中，所述軸向振動力具有預設的波形。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述預設波形為正弦波。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述振動疲勞試驗中對所述待測絕緣子施加的載荷與所述待測絕緣子的額定載荷具有預設的比例關系。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述振動疲勞試驗步驟還包括：記錄所述絕緣子串中遭到破壞的絕緣子的破壞形態(tài)。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述第二機械破壞試驗步驟還包括：記錄所述未遭到破壞的部分絕緣子經(jīng)過機械破壞試驗后的破壞形態(tài)。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，所述第二機械破壞試驗中的所述殘余機械強度確定為F_f與F_con的比值。

進一步地，上述絕緣子振動疲勞性能的測試方法中，在所述第二機械破壞試驗步驟之后還包括：陡波試驗步驟，對所述振動疲勞試驗中剩余的所述未遭到破壞的絕緣子進行陡波試驗，獲取陡波試驗結果。

本發(fā)明中，通過第一機械破壞試驗步驟和第二機械破壞試驗步驟分別確定的待測絕緣子的機械破壞力值F_con和處于疲勞狀態(tài)的部分絕緣子的機械破壞力值F_f，可以得到待測絕緣子的機械殘余強度R；通過振動疲勞試驗步驟確定待測絕緣子的振動破壞次數(shù)；從而為絕緣子疲勞性能測試提供了關鍵試驗參數(shù)的量化考核指標，有利于直接評估絕緣子的振動疲勞性能。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例提供的絕緣子振動疲勞性能的測試方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的絕緣子振動疲勞性能的測試方法的又一流程圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

參見圖1，圖中示出了本發(fā)明實施例提供的絕緣子振動疲勞性能的測試方法的流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟：

第一機械破壞試驗步驟S1，對待測絕緣子進行機械破壞試驗，并根據(jù)試驗結果確定待測絕緣子的機械破壞力值F_con。

具體地，待測絕緣子可以為不同型號的大噸位玻璃絕緣子或瓷絕緣子。具體實施時，可以按照符合GB/T 775.3第5條規(guī)定的條件選擇玻璃絕緣子，按照符合GB/T 775.3第8條規(guī)定的條件選擇瓷絕緣子?？梢酝ㄟ^本領域技術人員所熟知的機械破壞裝置，對待測絕緣子施加機械破壞力，直至待測絕緣子被拉斷致?lián)p壞。機械破壞裝置的數(shù)據(jù)采集單元會自動記錄造成待測絕緣子破壞瞬間機械破壞裝置施加的機械破壞力，即：機械破壞力值F_con。

振動疲勞試驗步驟S2，選擇與上述步驟中相同的待測絕緣子并對其組成的絕緣子串進行振動疲勞試驗，當其中任意一個待測絕緣子發(fā)生破壞時，確定待測絕緣子的振動破壞次數(shù)。

具體地，選擇與步驟S1中同型號的絕緣子組成絕緣子串，通過振動裝置對絕緣子串施加持續(xù)變化的振動力，保持該施力狀態(tài)直至絕緣子串中有一個絕緣子遭到破壞時，試驗結束，通過振動裝置中的控制單元記錄振動力的變化周期的次數(shù)，由于絕緣子串中的各個絕緣子的類型相同，可以認為絕緣子串中每個絕緣子的振動破壞次數(shù)一樣，因此，可以將該變化周期的次數(shù)確定為待測絕緣子的振動破壞次數(shù)，也就是待測絕緣子的振動疲勞極限。

第二機械破壞試驗步驟S3，對振動疲勞試驗中未遭到破壞的部分絕緣子進行機械破壞試驗，確定未遭到破壞的部分絕緣子的機械破壞力值F_f，并根據(jù)未遭到破壞的部分絕緣子的機械破壞力值F_f和待測絕緣子的機械破壞力值F_con確定待測絕緣子的殘余機械強度。

具體地，可以將振動疲勞試驗中未遭到破壞的絕緣子視為處于疲勞狀態(tài)的絕緣子，將處于疲勞狀態(tài)的一部分絕緣子按照步驟S1的流程，進行機械破壞試驗，記錄該處于疲勞狀態(tài)的部分絕緣子的機械破壞力值F_f，并且可以將F_f與F_con的比值確定為待測絕緣子的殘余機械強度R。具體實施時，可以從處于疲勞狀態(tài)的絕緣子選取一個絕緣子進行機械破壞試驗，確定該絕緣子的機械破壞力值F_f，通過該絕緣子的機械破壞力值F_f和步驟S1中待測絕緣子的機械破壞力值F_con確定待測絕緣子的殘余機械強度R；也可以從處于疲勞狀態(tài)的絕緣子中選取多個絕緣子一一進行機械破壞試驗，將得到的各個絕緣子的機械破壞力值取平均值得到F_f，再將F_f與F_con的比值確定為待測絕緣子的殘余機械強度R。

試驗時，可以將上述待測絕緣子的機械破壞力值F_con、待測絕緣子的振動破壞次數(shù)、未遭到破壞的部分絕緣子的機械破壞力值F_f和待測絕緣子的殘余機械強度R等參數(shù)與各參數(shù)的預設標準值進行比對，可以認為當其中有兩個以上的參數(shù)與對應參數(shù)的預設標準值相符合時，認為該待測絕緣子的抗振動疲勞性能合格，例如，如果新研制的大噸位絕緣子能滿足上述條件，即可認為該大噸位絕緣子可以達到工程應用的要求。具體實施時，可以根據(jù)實際應用環(huán)境確定待測絕緣子的合格標準，本實施例對其不做任何限定。需要說明的是，各參數(shù)的預設標準值也可以根據(jù)實際情況進行選擇，本實施例對其不做任何限定。

可以看出，本實施例中，通過第一機械破壞試驗步驟和第二機械破壞試驗步驟分別確定的待測絕緣子的機械破壞力值F_con和處于疲勞狀態(tài)的部分絕緣子的機械破壞力值F_f，可以得到待測絕緣子的機械殘余強度R；通過振動疲勞試驗步驟確定待測絕緣子的振動破壞次數(shù)；從而為絕緣子疲勞性能測試提供了關鍵試驗參數(shù)的量化考核指標，有利于直接評估絕緣子的振動疲勞性能，解決了現(xiàn)有振動疲勞試驗方法沒有提出關鍵試驗參數(shù)的量化考核指標導致難以接評估絕緣子振動疲勞性能的問題。

上述實施例中，第一機械破壞試驗步驟S1還可以包括記錄待測絕緣子的破壞形態(tài)，振動疲勞試驗S2步驟還可以包括記錄絕緣子串中遭到破壞的絕緣子的破壞形態(tài)，第二機械破壞試驗步驟S3還可以包括記錄未遭到破壞的部分絕緣子經(jīng)過機械破壞試驗后的破壞形態(tài)。具體地，可以通過機械破壞裝置記錄不同型號、不同噸位的待測絕緣子在機械破壞試驗后發(fā)生破壞的形態(tài)，例如鋼腳端斷裂、鐵帽斷裂等；通過振動裝置記錄振動疲勞試驗中遭到破壞的絕緣子的破壞形態(tài)，例如鋼腳端斷裂、鐵帽斷裂等；通過機械破壞裝置記錄部分處于疲勞狀態(tài)的絕緣子經(jīng)機械破壞試驗后的破壞形態(tài)，例如鋼腳端斷裂、鐵帽斷裂等。可以看出，通過記錄待測絕緣子經(jīng)過不同試驗后的破壞形態(tài)，有利于找到待測絕緣子的機械強度較弱的部位，進而促進絕緣子產(chǎn)品振動疲勞性能的改善和提升。

上述實施例中，振動疲勞試驗步驟S2中，對絕緣子串施加的振動力為軸向振動力。具體地，對絕緣子串施加的振動力的方向與絕緣子串的軸線方向保持一致，例如，對于大噸位懸式盤型絕緣子，對其施加的振動力可以為垂直地面方向的動態(tài)力。具體實施時，該軸向振動力可以具有預設的波形。需要說明的是，本實施例中的預設波形可以根據(jù)絕緣子串在實際工作環(huán)境中所受外部載荷的變化情況來確定，例如正弦波、三角波、方波、半正弦波、半三角波、半方波、斜波或沖擊波等，本實施例對其不做任何限定。

可以看出，通過對絕緣子串施加具有預設波形的軸向振動力，能模擬各種工況下的大噸位絕緣子振動情況，從而測得振動疲勞狀態(tài)對大噸位絕緣子機械性能的影響。

優(yōu)選地，上述預設波形為正弦波。具體地，可以根據(jù)正弦波的變化周期數(shù)量確定待測絕緣子的振動破壞次數(shù)。具體實施時，正弦振動的頻率需要根據(jù)絕緣子不同地區(qū)的具體振動情況來確定。例如，840kN和420kN絕緣子的振動頻率可以設置為6.7Hz。由于絕緣子串在實際環(huán)境中受到的外部振動力的變化趨于正弦波形式。因此，當對絕緣子串施加正弦波形式的軸向振動力時，試驗結果會更接近實際情況。

上述各實施例中，振動疲勞試驗中對待測絕緣子施加的載荷與待測絕緣子的額定載荷具有預設的比例關系。具體地，由于線路上絕緣子工作載荷不超過其額定載荷的30％，同時考慮到振動疲勞試驗中的幅值變化與額定負載的偏差也在一定范圍內(nèi)，因此，振動疲勞試驗中對待測絕緣子施加的載荷可以為絕緣子額定載荷的30％±k％(0<k<10)，其中，k值可以根據(jù)待測絕緣子和振動疲勞試驗的具體情況進行確定，例如，對于840kN和420kN的絕緣子，k的取值為7.5。

可以看出，該振動疲勞試驗方法，能針對不同型號的絕緣子設置不同的振動載荷，使得試驗結果更加準確。

參見圖2，上述各實施例中，在第二機械破壞試驗步驟S3之后還包括：陡波試驗步驟S4，對振動疲勞試驗中剩余的未遭到破壞的絕緣子進行陡波試驗，獲取陡波試驗結果。具體地，可以從剩余的處于疲勞狀態(tài)的絕緣子中選取一個或多個絕緣子，分別按照GB/T20642規(guī)定的幅值法進行陡波試驗，從而得知剩余的未遭到破壞的絕緣子是否能夠通過陡波試驗。

可以看出，通過陡波試驗能進一步檢測出待測絕緣子的缺陷，為絕緣子振動疲勞特性提供又一試驗參數(shù)，能夠更全面地評估絕緣子的疲勞性能。

綜上所述，本實施例中提供的絕緣子振動疲勞性能的測試方法，為絕緣子疲勞性能測試提供了關鍵試驗參數(shù)的量化考核指標，有利于直接評估絕緣子的振動疲勞性能。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。