复合绝缘子压接质量监测仪的研制
李光海，刘时风，陈玉华
(清华大学机械工程系，北京 100084)
摘 要:复合绝缘子越来越广泛地应用于输电线路中,但其压接过程中的质量一直没有有效的方法进行监测。由于复合材料在变形过程中会出现声发射现象，并且随着变形或损伤的程度不同,其声发射信号的特征有所不同。分析这些特征可以对压接过程中绝缘子的压接质量进行判断。根据此原理构建了复合绝缘子的压接质量监测仪器，并且重点描述了系统软、硬件设计中的关键问题。现场测试表明:基于声发射技术的监测仪在复合绝缘子压接质量判别上有着良好的效果。
关键词:声发射，复合绝缘子，质量监测
中图分类号: IP212 文献标识码:A 文章编号: 1002-1841(2004 )03-0013-03
Development of Quality Inspecting Instrument for Pressing out Composite Insulator
LI Guang- hai, LIU Shi feng CHEN Yu hua
(Department of Mechanical Engineering Tsinghua University, Bei jing 100084, China)
Abstract Composite insulators are applied in electricity transmitting widely. However, the pressing out quality of insulators can not be inspecdted efectively all the while. Since Acoustic Emisson( AE) signals can be brought out while the composite materials deforming,and AE characteristics are different at the different moment of defoming. By analyzing the AE characteristics the pnessing out quality of insulator can be set apart. Based on this theory, established a new quality inspecting instrument and also described the way to solve key problems of the hardware and software design. The result shows that this instrument based on AE technology is effective on quality inspection of composite insulator processing.
Key Words: Acoustic Emi ssion; Composite Insulator; Quality Inspection
1 引言
绝缘子是高压架空输电线路中的关键部件之一。其性能将影响整条线路的安全。随着电网向超高压大容量发展瓷绝缘子越来越明显地暴露出性能上固有的缺陷与弱点，如笨重、易破碎、机械强度低、表面呈亲水性、易产生污闪事故、清扫维护量大等,已不再适应电力工业发展的要求。而合成绝缘子具有优良的防污与机电性能，较好地克服瓷绝缘子的不足，近年来已在我国推广应用。特别是随着电网建设的加快三峡工程、西电东送工程、大区联网工程中越来越多的采用直流系统,这必将为合成绝缘子在线路上的应用提供广阔的空间[1]。
复合绝缘子是一种由两种或两种以上复合材料制成的新型绝缘子。其基本结构为芯棒、伞裙护套、金具和均压环,如图1所示。其中芯棒与金具接头结构的质量直接影响到合成绝缘子的机械性能。
1-芯棒； 2-硅橡胶挤压护套和伞裙；3-金具；4-均压环
图1 330. 5MV合成绝缘子结构简图
压接式接头工艺是用周向的挤压力使金具产生一定量的塑性变形，使金具与芯棒的接触面上产生一定的预压力,同时使芯棒产生一定量的弹性变形。绝缘子承载时，外载荷将由预压力产生的轴向摩擦力和发生了弹性形变的芯棒与发生了塑性变形的金具内腔的交界面产生的轴向的剪切力来共同承受。图2是压接式接头的结构示意图。
压接式接头的生产对压接工艺的要求很高。在实际生产中,压制压力的大小、金具和芯棒的性能和外形都会对绝缘子的质量产生直接的影响。如果金具的塑性变形和(或)芯棒的弹性变形太小,不能产生足够的预压力(“欠压”),当加载时,就会在低于额定机械负荷的情况下出现端部金具滑移的现象；如果金具的塑性变形和(或)芯棒的变形过大，就可能导致芯棒发生塑性变形乃至断裂(“过压”和“损坏”)。这3种绝缘子产品都不合格,应该通过一定的检测手段将其筛选出来。
对压接式绝缘子生产过程中接头的压接状况还没有一种较好的监测方法。国内的大多数生产厂家采取的检测方法都是事后破坏性拉伸实验检测。在一批产品中通过随机抽样来抽取一定比例的样品，进行拉伸实验。根据抽样实验的结果来估计这一批产品质量的好坏。为了能够实时监测每根绝缘子的压接质量，人们提出了基于声发射监测方法,即将声发射技术对复合材料的研究应用于具体的工业生产领域。
