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摘要：简述了复合绝缘子伞裙抗风性能研究以及测试方法，提出运用旋转式装置进行复合绝缘子伞裙抗风性能试验的技术方案，给出复合绝缘子伞裙旋转式抗风性能测试的试验方法及装置。
关键词：复合绝缘子；抗风性能试验；旋转式
0 引言
我国电网自20世纪80年代开始使用复合绝缘子，复合绝缘子以其重量轻、防污闪性能好等优点在我国电力线路中已得到越来越广泛的应用。复合绝缘子主要由端部金属附件、芯棒以及硅橡胶伞裙组成，端部金属附件以及中间芯棒均具有较好的钢性，抗风性能较好，但硅橡胶伞裙邵氏硬度一般在50～75范围，受大风影响较大，且在实际运行中也出现伞裙被大风吹裂的情况。
研究表明，复合绝缘子伞裙抗风性能主要取决于伞裙的结构设计和硅橡胶配方。目前，在伞裙的结构设计方面，重点关注的是复合绝缘子的电气以及防污性能，硅橡胶的配方研究方面，重点关注的是电气、防污以及老化性能，均较少关注复合绝缘子伞裙的抗风性能。
随着大风环境中复合绝缘子应用数量的上升（大风地区、台风地区以及高速铁路），复合绝缘子伞裙抗风性能的研究就显得非常有必要。
1.复合绝缘子伞裙抗风性能试验方法
1.1 复合绝缘子伞裙抗风性能试验方法的开发背景
现有技术中，复合绝缘子伞裙抗风性能的研究，一般都是采用风洞试验：将被测的复合绝缘子固定在试验台上，然后向静止的复合绝缘子吹出设定风速的风，并保持相应的时间，同时，用高清摄像机记录复合绝缘子伞裙摆动的实时图像。试验结束后，对复合绝缘子伞裙外观进行检查以及试验数据分析，确认复合绝缘子伞裙的抗风性能是否达到预期的要求。
一般来说，每一种规格的复合绝缘子伞裙，需要进行多次风洞试验才能确定其伞裙结构和硅橡胶配方的最终设计方案。然而，复合绝缘子制造商一般很难承受得起风洞试验实验室高昂的建设和维护费用。此外，如果外委进行专业的风洞试验，试验时间往往无法掌控，并且费用也不低。
对于复合绝缘子制造商而言，为了能在前期研发阶段高效的进行大量抗风性能试验，就非常有必要开发一套简易、成本投入较低并且有效的抗风试验方法及装置，从而满足复合绝缘子制造商研究试验要求。
1.2 抗风性能试验方法及装置的原理
抗风性能试验方法及装置的基本原理，是将试品按预设的线速度绕一条轴线做匀速圆周运动，从而使试品与气体产生相对运动，并用高速摄像头拍摄试品在旋转过程中的实时图像。
试验过程中，用于拍摄复合绝缘子伞裙随风舞动实时图像的摄像装置与复合绝缘子旋转的角速度相同，两者保持相对静止。
通过此种试验方式，可以有效的模拟复合绝缘子在户外运行中被风吹袭的情况，并记录试验过程中复合绝缘子伞裙状态的实时图像和相关试验数据，通过对图像和数据的分析，可对复合绝缘子伞裙的抗风能力进行有效的研究，进而设计出抗风性能最佳的复合绝缘子伞裙结构方案。
本试验的基本理论及公式说明如下：
（1）作匀速圆周运动的物体，运动过程中其速率（线速度大小）不变。
（2）作匀速圆周运动的物体，运动过程中其转速n的计算公式为：
n=1/T （T为物体的旋转周期，即旋转一周所用的时间）
（3）作匀速圆周运动的物体其线速度v的计算公式为：
v=2πr/T=2πrn （r为物体的旋转半径）
（4）根据相对运动原理，当试验样品在静止的空气中以线速度V作匀速运动时，等效于其周围的空气以大小为V的速度相对样品进行运动，即可理解为静止的复合绝缘子样品遭受到风速为V的风吹条件。
综合上文所述，并根据（3）中介绍的公式“v（线速度）=2πrn”，由于式中π为定值（3.1415926…），因此，本抗风试验方法中，只需要设定试验设备的转速n（备注：转速n与设备的电机转速相关）和旋转半径r（备注：半径r可根据结构设计任意改变，同时也与复合绝缘子样品安装在旋转臂上的位置有关），即可获得所需模拟的风速V，进而完成相应风速条件下的模拟试验。
1.3 复合绝缘子伞裙抗风试验方法介绍
针对试验模拟的运行条件不同，本试验方法设置了不带电式和带电式两种试验条件。具体的试验方法介绍如下：
（1）如上图所示，将试验样品和摄像装置固定在预设的安装位上，调整好摄像装置，确保摄像头对准样品伞裙以达到良好的拍摄角度。
（2）根据试验条件的要求，如果为不带电试验，则不需要开启样品供电系统，如果为带电试验，则开启样品供电系统，设置相应的电压通过供电线向样品供电。
（3）开启摄像装置，设定转速、试验时间等试验参数。
（4）启动试验电机，旋转臂开始旋转，摄像装置实时记录试验样品的运动过程。
（5）试验时间结束，关闭试验装置，并取下摄像装置，试验完成。
（6）对摄像装置记录的样品试验过程影像进行研究，分析样品伞裙结构的抗风性能。
备注：试验装置根据试验分析方向的不同，提供了不带电和带电两种不同的试验条件。两种试验条件下，其机械运作原理完全一样，只是在带电试验模式中，通过接通高压电源，可在机械旋转试验的同时，在进行试验的复合绝缘子上施加设定的电压，以测试、分析复合绝缘子在带电（即模拟复合绝缘子带电运行情况）条件下的抗风性能。
2.结语
本试验方法是利用机械旋转的形式模拟复合绝缘子在风袭情况下其伞裙所产生的舞动，并采用高清摄像头对复合绝缘子伞裙的舞动情况进行实时拍摄，然后通过对录像结果结合试验条件进行分析，总结出不同伞裙结构在抗风试验中的性能表现，从而为复合绝缘子伞裙结构设计在抗风性能方面的表现提供可靠的技术参考资料。
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作者简介：
许文荣（1982-），男，工程师，工学学士，从事外绝缘研究及质检工作
论文作者:许文荣,童海波,杨庆萍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/6
标签：绝缘子论文; 抗风论文; 性能论文; 装置论文; 样品论文; 试验方法论文; 线速度论文; 《电力设备》2017年第14期论文;