GB T 22708-2008 绝缘子串元件的热机和机械性能试验.pdf
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1、ICS 2908010K 48 a目中华人民共和国国家标准GBT 22708-2008绝缘子串元件的热机和机械性能试验Thermalmechanical performance test and mechanicalperformance test on string insulator units2008-I 2-30发布(IECTR 60575:1977,MOD)2009-10-01实施丰瞀鹊鬻瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪1”GBT 22708-2008目 次前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4热机性能试验41试品安装42试验程序43结果判定5机械性能试验51试品安装52试
2、验程序53结果判定附录A(资料性附录)IECTR 60575:1977附录A原文A1背景一A2绝缘子力学A3关于热机性能试验的注解-一A4关于机械性能试验的注解一A6试验结果概述。A6试验结果判断标准A7结论附录B(资料性附录) 本标准章条编号与IECTR 60575:1977章条编号对照附录c(资料性附录) 本标准与IECTR 60575:1977技术性差异及原因111111233334446665789刖 舌GBT 22708-2008本标准修改采用IECTR 60575:1977绝缘子串元件的热机和机械性能试验(第一版)。本标准根据IECTR 60575:1977重新起草。为了方便比较,
3、在资料性附录B中列出了本标准条款与IEcTR 60575:1977条款的对照一览表。考虑到我国国情,在采用IECTR 60575:1977时,本标准做了一些修改。这些技术性差异用垂直单线标识在它们所涉及的条款页边空白处。在附录c中给出了这些技术差异及其原因的一览表以供参考。为了便于使用,本标准还做了下列编辑性修改:a)“本报告”一词改为“本标准”;b)删除IECTR 60575:1977的前言及目的,将目的中的注并人范围;c)增加了“规范性引用文件”和“术语和定义”两章。本标准的附录A、附录B、附录c均为资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国绝缘子标准化技术委员会(SACTc
4、80)归口。本标准起草单位:国家绝缘子避雷器质量监督检验中心、西安电瓷研究所、陕西省电力公司、辽宁省电力公司。本标准主要起草人:危鹏、姚君瑞、云涛、胡文岐、陈刚。本标准为首次发布。绝缘子串元件的热机和机械性能试验GBT 22708-20081范围本标准规定了标称电压高于1 000 V的交流和直流架空线路用的具有瓷或玻璃绝缘件的绝缘子串元件的热机和机械性能试验方法。本标准也适用于变电站中具有类似结构的绝缘子。注1:本标准适用于盘形悬式绝缘子串元件以及长棒形绝缘子串元件。注z:热机性能试验建议作为主要试验。而机械性能试验作为次要的附加试验,并仅用于抽查试验,是否需要进行及试品数量由供需双方协商。2
5、规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GBT i0011 2003标称电压高于1 000 V的架空线路绝缘子第l部分:交流系统用瓷或玻璃绝缘子元件定义、试验方法和判定准则(IEC 603831:1 993,MOD)cBT 29008 电工术语 绝缘子(OBT 290081995,eqv IEC 60050471:1984)3术语和定义GBT 29008确立的术语和定义
6、适用于本标准。4热机性能试验41试品安装试品应在经逐个试验合格后的产品中抽取。试品在试验过程中应受拉伸负荷,试品可以串联或并联在试验机上,当并联时,每只试品应承受相等的拉伸负荷。42试验程序421循环试验绝缘子元件应承受四个24 h冷却和加热循环,并同时施加拉伸负荷,该负荷的大小保持在所规定的机电或机械破坏负荷的(6065)之间。每个24 h循环中,首先应将其冷却到一305(或-404-5),然后将其加热到+40-t-5。应控制冷却和加热循环的温度偏差,以保证记录的冷却和加热温度之间的最小温差为70 K(或80 K)。在温度循环中最高温度和最低温度至少均应连续保持4 h。开始第一次冷热循环之前
7、,应在室温下在绝缘子上施加拉伸负荷。在每次加热期终结时,完全卸除该拉伸负荷,并再重新施加,但最后一次热循环除外。在第四次24 h循环之后,将其冷却到室温,除去拉伸负荷。该试验程序用图示法表示见图1。注:低温是否采用一40土5由供需双方协议,当低温采用一405时,最小温差为80 K。422破坏试验循环试验结束后,应在从绝缘子元件上卸除拉伸负荷的同一天,对绝缘子元件进行机电或机械破坏负荷试验,以确定绝缘子元件的性能。机电或机械破坏负荷试验应按GBT 100112003所规定的方法进行。1GBT 22708-2008负荷(机电)机 破坏负荷取10D作为规定的(机电)机械破坏负荷签6譬骚喇西瑚娲投镰酬
8、K蛾投州诺投蛾投嘣再翮o 24 48 72 06)门门门卜瓯虬u u时间h时间h圈1热机性能试验图示43结果判定在循环期间中,有任何一个绝缘子损坏,则不符合本标准。在本标准422中得到的破坏负荷值和破坏情况,应符合GBT 10011 2003的20d中型式试验判定程序的规定。把按GBT 100112003进行机电或机械破坏负荷试验得到的破坏负荷值和破坏情况,与按这里所规定的热机性能试验的最后阶段所进行的相同试验所得到的破坏负荷值和破坏情况相比较,以提供绝缘子元件性能的更多信息。注1:热机性能试验关系到与内部应力有关的绝辕子的基本结构。仅外形不同,即绝缘件的伞盘或金属附件的连接端不同者。可不再重
9、复此试验。当内部结构或制造过程改变时,必须重新试验。注2:当破坏发生在金属尉件,如铁帽的窝或u形槽,或绝缘子脚部位的时候,本试验不能提供关于内部应力区域方面的情况。只有采用适当加强的金属附件,使得破坏发生在绝缘子内部应力区域时,才可能研究绝缘子的基本结构。必须防止由于金属附件的加强而影响基本应力的分布。注3:可拆卸的连接件,例如长棒形绝缘子所用的,不属于此机械试验的范围,因为它们不是绝缘子内部结构的一部分(参见上述注2)。注4:如果希望不改变试验循环而且能随时发现绝缘件的机械破坏(击穿,可以在试验过程中对绝缘子元件(仅对B型元件)施加电压,25机械性能试验GBT 22708-200851试品安
10、装试品应在经逐个试验合格后的产品中抽取。试品在试验过程中应受拉伸负荷,试品可以串联或并联在试验机上。当并联时,每只试品应承受相等的拉伸负荷。52试验程序521循环试验对绝缘子元件施加拉伸负荷,该负荷的大小应在所规定的机电或机械破坏负荷的(6065)之间。该拉伸负荷达到规定值后应立即卸除,并连续4次此过程,也可以对施加负荷次数另做规定。注:拉伸负荷连续卸除多于4次,试验将更为有效。5,22破坏试验在施加和卸除负荷循环试验结束的同一天,对绝缘子元件进行机电或机械破坏负荷试验,以确定绝缘子元件的性能。机电或机械破坏负荷试验应按GBT 100112003所规定的方法进行。53结果判定在循环期间中,有任
11、何一个绝缘子损坏,则不符合本标准。在本标准522中得到的破坏负荷值和破坏情况,应符合GgT 1001,l一2003的204中型式试验判定程序的规定。把按GBT 100112003进行机电或机械破坏负荷试验得到的破坏负荷值和破坏情况,与按这里所规定的机械性能试验的最后阶段所进行的相同试验所得到的破坏负荷值和破坏情况相比较,以提供绝缘子元件性能的更多信息。注1:当破坏发生在金属附件,如铁帽的窝或u形槽,或绝缘子脚部位的时候,本试验不能提供关于内部应力区域方面的情况。只有采用适当加强的金属附件,使得破坏发生在绝缘子内部应力区域时,才可能研究绝缘子的基本结构。必须防止由于金属附件的加强而影响基本应力的
12、分布。注2:如果希望不改变试验循环而且鳇随时发现绝缘件的机械破坏(击穿),可以在试验过程中对绝缘子元件(役对B型元件)施加电压。注3:这种机械性能试验只有在出现严重制造缺陷的情况下才比通常的机电或机械破坏负荷试验更有效。GBT 22708-2008附录A(资料性附录)IECTR 60575:1977附录A原文A,1背景应该注意,从机械的观点来看,IEC出版物383没有包含检验绝缘子在负荷变化和温度变化情况下的性能的任何试验。由于缺乏这种类型的试验,尽管绝缘子串元件可以满足IEC在该出版物中推荐的所有型式试验、抽查试验和逐个试验,但还是不能耐受住在运行中发生的负荷和温度变化。上述情况,以及在运行
13、中具有显著劣化率的不良绝缘子的性能就是各个国家进行种种试验的背景,并希望以一种标准形式来表示长时间试验或性能试验。现在由本报告提出的试验条文可作为不同国家试验实践的一个折衷方案。但是正如由A2条所看到的,这个方案本身还不够完善。A2绝缘子力学在考虑性能试验方法时,懂得绝缘子串的力学是重要的。因此,对这个题目要作一简短的论述。A21盘形悬式绝缘子图A1示出盘形悬式绝缘子的主要结构。在这种绝缘子中有三种不同的材料,按金属一胶合剂绝缘材料一胶合剂 金属的顺序组合在一起。在脚上的表面涂层胶合剂在绝缘件上的表面滁层图A1 盘形悬式绝缘子的横剖面金属材料比胶合剂及绝缘材料(如玻璃和瓷)具有较大的或大得多的
14、热膨胀系数,为了避免大的热应力,金属附件和绝缘件彼此之间必须是可移动的。因此,在外部拉伸负荷下的帽应起些弹性缓冲作用,且应可以沿邻接胶合剂的倾斜表面上下移动。脚也应起到同样的作用。在正常情况下,绝缘件的头部承受近于纯粹的压力。这种力是通过帽和脚的几何形状产生,并由胶合剂传递的。瓷和玻璃在压应力下是很坚固的材料。但是在拉应力或剪应力下它们就不那么坚固了。一个极小的帽的角度a(见图A2)可能造成帽的楔住变形,因此当负荷降低时,留下不希望有的残4GBT 22708-2008余应力。这个残余应力可随时间逐渐增加。另一方面,一个大的帽的角度a虽有利于复原的移动,但是可产生一个过大的剪切应力。类似的论点原
15、则上也适用于脚。因此,帽的平面角和脚的反作用表面对绝缘子元件的持久能力来说是很重要的。图A2帽的角度在帽发生楔住变形的情况下,温度下降可以在绝缘件的头部引起更大的压力,以产生附加的应力使得由于楔住而早已存在的那些不希望有的应力加大。当脚楔住的情况下,出现相反的关系,即当温度升高时脚膨胀而产生附加应力。A22长棒形绝缘子图A3表示了长棒形绝缘子的主要内部结构。这种绝缘子只有一个材料顺序:绝缘材料胶合剂金属。在帽上的表面涂层承受由热机和机槭性能试验引起的应力变化的绝缘子内部区域胶合剂在绝缘件上的表面涂层图A3长棒形绝缘子横剖面金属材料比所用的大部分胶合剂或绝缘材料(如瓷)具有较大的热膨胀系数。为了
16、避免绝缘子在负荷作用下温度化时产生不希望有的应力,绝缘子结构上要考虑到这点。5GBT 22708-2008帽的角度和绝缘件锥度(图A3中的ct。和a。)的正确选择是很重要的,这些角度宜在4 912。范围内,通常为8。在这样的角度下,当逐个机械试验(通常为最小破坏负荷的80)后,帽不能回到它原来的状态,而在绝缘件的锥形端仍处于紧张状态。温度弯化引起的热膨胀和运行中负荷的变化都不会引起绝缘件在帽中的进一步移动。在运行中,帽中的应力维持在弹性范围之内。过分小的角度能引起绝缘材料内过高的应力。温度下降将增加绝缘件锥形端的压力园而使在逐个试验时由于最初的位移所产生的应力增加。在这些条件下,帽的应力不超过
17、弹性极限。另一方面,很大的角度可能引起绝缘件上的过大的剪力。A23试验程序在A21和A222两种情况下,为了检验一个绝缘子在运行中发生负荷变化和温度变化的情况下是否具有满意的性能,亦即为了发现绝缘和金属附件是否胶装和配合得良好,这一性能的型式试验应包括在温度变化的同时施加负荷和除去负荷。最后把绝缘子元件试验到破坏,破坏试验的方法与IEC出版物383第26或27章规定的通常的机电或机械破坏负荷试验一样。此时,这种试验的最后阶段将证实绝缘子元件在破坏负荷方面将不受影响,或是上述的在温度变化的同时施加负荷和除去负荷的作用已使破坏负荷与通常的破坏负荷试验结果相比有明显的降低。这将是判断性能试验结果的主
18、要点。附加的判断准则可以是试验结果的分散性和破坏情况。总之,这样的性能试验结果判断应与通常的机电或机械破坏负荷试验全面地进行比较(参见A6)。注:参见43条注2,给出金属件破坏的有关信息还不可能发现绝缘子内部性能的变化。A,3关于热机性能试验的注解为了不超过一些帽和脚材料在正常情况下,即当绝缘子元件正常运行时的屈服点应力,其在4个冷却和加热的24 h循环期间施加的试验负荷被限定为规定机电或机械坏破坏负荷的60。对于温度循环,必须指出,其在每个24 h期间的冷却和加热循环是按实际情况选择的。如果实际情况需要的话,冷却可以在白天人工地进行。还应该注意,其4个24 h循环,加上最后试验的第五天的限制
19、同样是按实际情况规定的。因此整个试验将在一个正常的工作周内完成。从下述的试验结果可以看出没有必要延长试验时间。A4关于机械性能试验的注解除了规定作为一种型式试验的热机性能试验外,要求一种较简单的试验作为抽查试验,以代替几年前已删除的24 h机械试验。为此,加上机械性能试验以作为一种简化的性能试验,它包括了与热机性能试验中同样的机械负荷程序,但负荷不保持z4 h的时间且没有温度变化。这样一种抽查试验可以认为比已删除的24 h机械试验更有价值。但是很明显,其机械性能试验比热机性能试验的判断能力差得多(参见A5)。A5试验结果概述严格地按性能试验的条文,对21种单独型式或派生型式的盘形悬式绝缘子串元
20、件及9种单独型式或派生型式的长棒形绝缘子串元件进行了试验。所试验的绝缘子元件与11个国家中的16个或更多的制造厂有关系。这些国家是;中国、捷克、丹麦、法国、德国、匈牙利、意大利、日本、瑞典、英国和美国。试验是在捷克、法国、意大利、日本、瑞典和英国进行的。表A1和表A2概括了有关被试绝缘子元件的制造年份、额定负荷等级(规定的破坏负荷)和其他细节。关于所用的标志代号,应该注意,盘形悬式绝缘子元件以“CP”和从121的各种型式的编号来表示。同样,长棒形绝缘子元件以“LR”和从19的各种型式的编号来表示。6表A1 被试盘形悬式绝缘子串元件的特点GBT 22708-2008绝缘子串 额定机电或元件型式
21、制造年限 机械破坏负荷 备 注(标志代号) (相当于)1938 由于串中元件有电气缺陷,1977年从220 kV输电线路上取CPl 7 500 kgf1949和1950 下的元件CP2 1940和1948 7 500 kgf 在仓库中保存直到1971年试验的元件1946 6 800 kgf 在70 kV输电线路上运行17年后为供第二工作组(WG2)CP31947和1950 (1 5001b) 试验而取下的元件1968或1969年从输电线路上取下的元件,没有收到进一步CP4 1960 12 000 kgf的资料在220 kV输电线路上运行17年后为第二工作组试验而取CP5 1950和1951 9
22、 000 kgf 下的元件(CP5A),其余元件在仓库中从1951年保存到1971年试验(CP5B)lO 000 kgf 在400 kV输电线路上运行9年后,为第二工作组试验而取CP6 1960(100 kN) 下的元件CP? 196Z 7 500 kgf 在仓库中保存到197t年第二工作组试验的元件19 OOO kgfCP8 1964和1965 在运行5年后为第二工作组试验而取下的元件(42 0001b)19 000 kgfCP9 1965 在运行5年后为第二工作组试验而取下的元件(42 OOOlb)6 800 kgfCPl0 1965 由工厂或仓库提供第二工作组试验的元件(15 0001b
23、)8 200 kgfCPll 1970 由工厂或仓库提供第二工作组试验的元件(18 000lb)11 300 kgfCPl2 1970 由工厂或仓库提供第二工作组试验的元件(25 0001b)1l 300 kgfCPl3 1970 从制造厂买来供第二工作组试验的元件(25 000lb)CPl4 1970 21 000 kgf 从1970年交货的一批中随机抽取的元件CP】5 1971 7 000 kgf 由制造厂提供作型式试验的元件11 300 kgfCPl6 1971 由制造厂提供第二工作组试验的元件(25 0001b)CPl7 1971 6 400 kgf 由制造厂提供作型式试验的元件CPl
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