試論特高壓直流線路復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)關(guān)鍵制造技術(shù)及電氣試驗(yàn)

試論特高壓直流線路復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)關(guān)鍵制造技術(shù)及電氣試驗(yàn)

摘要：針對(duì)特高壓直流輸電線路復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)的關(guān)鍵制造技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)復(fù)合橫擔(dān)硅橡膠材料、復(fù)合材料及端部連接工藝進(jìn)行研究，給出改進(jìn)后的材料參數(shù)值，并結(jié)合復(fù)合橫擔(dān)的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行電氣試驗(yàn)，確定試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)尺寸滿足工程應(yīng)用要求。Keys：復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)；硅橡膠；空心絕緣管；電氣特性0引言復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、易加工、可設(shè)計(jì)性和絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)。是建造輸電桿塔的理想材料之一。復(fù)合材料桿塔具有節(jié)約鋼材、縮小塔頭尺寸和走廊寬度的優(yōu)勢(shì)。其結(jié)構(gòu)輕便、易加工成型、運(yùn)輸和組裝成本低；耐腐蝕、耐高低溫、強(qiáng)度大、被盜性低、線路維護(hù)成本少；顏色可調(diào)、無(wú)毒害、可再次利用。增強(qiáng)線路的“環(huán)境友好性”。近年來(lái)在電網(wǎng)公司領(lǐng)導(dǎo)支持下．國(guó)內(nèi)輸電桿塔結(jié)構(gòu)對(duì)于復(fù)合材料的應(yīng)用日見(jiàn)增多．已有多條線路的復(fù)合材料桿塔建設(shè)運(yùn)行．特高壓直流線路桿塔結(jié)構(gòu)尺寸、荷載和構(gòu)件受力均較大，若整塔采用復(fù)合材料，結(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和加工目前受限制。若采用復(fù)合橫擔(dān)與鋼結(jié)構(gòu)塔身，即利用了復(fù)合材料的絕緣特性。又可利用鋼結(jié)構(gòu)塔身剛度大、承載力高、節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)易的優(yōu)點(diǎn)，是目前復(fù)合材料在特高壓直流工程中應(yīng)用的一種合理方式。1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特高壓直流線路復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)技術(shù)來(lái)源于國(guó)家電網(wǎng)公司工程依托科技項(xiàng)目(特高壓直流輸電線路工程組合絕緣子塔應(yīng)用研究)。復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)由雙聯(lián)線路絕緣子、支柱絕緣子構(gòu)成平面三角結(jié)構(gòu)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)與塔身進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)連接．結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)上下、前后轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)構(gòu)成當(dāng)線路前后側(cè)導(dǎo)線產(chǎn)生縱向不平衡張力時(shí)．復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)繞轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)向張力大的一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)．在后側(cè)導(dǎo)線線長(zhǎng)保持不變的情況下張力大的一側(cè)檔距和張力變小，而張力小的一側(cè)檔距和張力變大．直到前后側(cè)張力相等．達(dá)到新的平衡，轉(zhuǎn)動(dòng)停止，當(dāng)縱向不平衡張力消失時(shí)．復(fù)合橫擔(dān)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)恢復(fù)到轉(zhuǎn)動(dòng)前的狀態(tài)。其工作機(jī)理為“張力驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)釋放、導(dǎo)線約束”。雙聯(lián)線路絕緣子主要由線路絕緣子、耳軸掛板、直角掛板、連板、U型掛環(huán)、地端均壓環(huán)和線端均壓環(huán)組成．結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。圖2雙聯(lián)線路絕緣子結(jié)構(gòu)圖復(fù)合支柱絕緣子主要由上端法蘭、下端法蘭、空心絕緣管、硅橡膠傘裙及均壓環(huán)組成，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。橫擔(dān)長(zhǎng)度：10560mm，絕緣距離：9300mm，爬電距離：42590mm。圖3復(fù)合支柱絕緣子結(jié)構(gòu)圖2制造技術(shù)2．1空心絕緣管技術(shù)研究空心絕緣管是承受復(fù)合橫擔(dān)力學(xué)性能及電氣性能的支撐桿件．由增強(qiáng)玻璃纖維與環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)濕法纏繞而成。其材料是由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬等幾類(lèi)不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料它與一般材料的簡(jiǎn)單混合有本質(zhì)區(qū)別．既保留原組成材料的重要特性．又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能可以通過(guò)材料設(shè)計(jì)使原組分的性能相互補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)．從而獲得更優(yōu)越的性能。復(fù)合材料由作為基體的樹(shù)脂和作為增強(qiáng)劑的纖維或其織物組成．樹(shù)脂基體將纖維連接成一個(gè)整體而承受荷載復(fù)合材料的力學(xué)和電氣性能主要受到纖維和樹(shù)脂的物理性能以及加工成型工藝的影響該技術(shù)采用四維纏繞設(shè)備．結(jié)合常規(guī)纏繞工藝和拉擠工藝的優(yōu)點(diǎn)．設(shè)計(jì)小角度鋪層結(jié)構(gòu)．可以極大地提高產(chǎn)品力學(xué)性能。并利用復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性．合理的選用樹(shù)脂體系以及纖維的排列布局．樹(shù)脂基復(fù)合材料的剛度特性由組分材料的性質(zhì)、增強(qiáng)材料的取向和所占的體積分?jǐn)?shù)決定通過(guò)對(duì)以往空心復(fù)合絕緣管的力學(xué)性能的技術(shù)研究．其關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)在于樹(shù)脂配方與固化工藝和纏繞工藝的確定由于復(fù)合橫擔(dān)用絕緣管壁厚相對(duì)一般電站設(shè)備空心絕緣管較厚．在固化過(guò)程中工藝設(shè)定不好產(chǎn)品容易開(kāi)裂為了避免固化過(guò)程中絕緣管開(kāi)裂．可以通過(guò)調(diào)整樹(shù)脂配方．樹(shù)脂配方調(diào)整的目的有兩個(gè)：其一是使固化反應(yīng)放熱更加平緩．避免集中放熱導(dǎo)致制品內(nèi)部熱應(yīng)力過(guò)高：其二是控制反應(yīng)時(shí)間，保證生產(chǎn)效率。同時(shí)，兼顧樹(shù)脂對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)性通過(guò)促進(jìn)劑和增韌劑選擇解決樹(shù)脂固化反應(yīng)放熱集中和固化反應(yīng)效率問(wèn)題2．2端部連接工藝研究復(fù)合材料不適合螺栓穿孔聯(lián)結(jié)，因?yàn)榇┛讜?huì)破壞內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)．減弱其整體強(qiáng)度并造成應(yīng)力集中，通過(guò)端部連接工藝復(fù)合橫擔(dān)采用套管膠接和螺栓混合連接方式。膠接的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)鉆孔引起的應(yīng)力集中，連接效率高，結(jié)構(gòu)輕，抗疲勞，密封、減震及絕緣性能好．可有效避免鉆孔引起的裂紋擴(kuò)展作用，破損安全性好而螺栓連接廣泛應(yīng)用于承接力比較大和比較重要的受力構(gòu)件．其優(yōu)點(diǎn)在于：在制造、更換和維修中可重復(fù)裝配和拆卸．便于質(zhì)量檢查、保證節(jié)點(diǎn)可靠性。將這兩種方式相結(jié)合。金屬件與復(fù)合材料之間采用膠接．金屬件與金屬件之間采用螺栓連接。可充分發(fā)揮各連接方式的優(yōu)勢(shì)。保證整體結(jié)構(gòu)的安全可靠．且處理簡(jiǎn)單．利于批量生產(chǎn)。3結(jié)論(1)復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)的工作機(jī)理為：“張力驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)釋放、導(dǎo)線約束”．通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)有效釋放縱向不平衡張力，減少橫擔(dān)及塔身受力。(2)通過(guò)對(duì)硅橡膠材料配方選型及工藝研究研制出耐老化的高溫硫化硅橡膠．材料力學(xué)性能較一般配方有較大提高。(3)空心復(fù)合絕緣管采用小角度纏繞工藝，通過(guò)對(duì)樹(shù)脂改性及固化工藝的調(diào)整．產(chǎn)品力學(xué)性能有較大提升，滿足橫擔(dān)力學(xué)設(shè)計(jì)要求。(4)橫擔(dān)端部金屬與復(fù)合材料連接應(yīng)采用套管膠結(jié)與螺栓混合的方式．避免破壞復(fù)合材料影響力學(xué)性能且連接效率高，結(jié)構(gòu)輕，抗疲勞，密封、減震及絕緣性能好(5)在海拔1500mm重污區(qū)，復(fù)合橫擔(dān)長(zhǎng)度