【摘 要】
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本文提出了一种在线监测复合绝缘子脆断的新方法,设计并制作了10k V与110k V两种电压等级的光纤复合绝缘子,建立了光纤复合绝缘子温度和拉力标定试验系统与复合绝缘子应力腐蚀试验系统,找到了光栅温度与拉力系数的影响因素,提出了轴截面裂纹的光栅波长偏移识别力学模型,找出了评估复合绝缘子脆断过程的预警阈值,实现了对复合绝缘子完整脆断过程的在线监测。首先,阐述了光纤光栅温度与应力检测原理,设计了10 k
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本文提出了一种在线监测复合绝缘子脆断的新方法,设计并制作了10k V与110k V两种电压等级的光纤复合绝缘子,建立了光纤复合绝缘子温度和拉力标定试验系统与复合绝缘子应力腐蚀试验系统,找到了光栅温度与拉力系数的影响因素,提出了轴截面裂纹的光栅波长偏移识别力学模型,找出了评估复合绝缘子脆断过程的预警阈值,实现了对复合绝缘子完整脆断过程的在线监测。首先,阐述了光纤光栅温度与应力检测原理,设计了10 k V与110k V两种电压等级的不带护套光纤复合绝缘子。在10 k V复合绝缘子芯棒表面粘贴四根光纤,其中一根级联2个温度光栅,另三根各级联3或5个应力光栅;在110k V复合绝缘子芯棒表面粘贴四根光纤,其中一根级联2个温度光栅,另三根各级联9个应力光栅。针对光栅粘贴在芯棒表面后温度与拉力系数会发生变化,提出了温度与拉力标定试验系统,然后建立芯棒应力腐蚀脆断过程的光纤光栅监测系统。其次,利用建立的温度与拉力标定试验系统,为准确的获取温度与拉力系数进行了大量的试验研究:对光栅在粘贴前后、粘接剂不同厚度和粘接剂不同固化温度等进行了温度标定试验,研究了粘接剂粘贴过程差异对温度系数的影响;对光栅在有无安装盛酸容器、粘接剂不同厚度、不同温度下和不同分布位置等进行了拉力标定试验,研究了粘接剂粘贴过程、环境温度和位置差异对拉力系数的影响;并对温度补偿光栅进行拉力标定试验,研究了温度补偿光栅的粘接方式和验证了温度补偿光栅能隔绝应力的影响。最后,在建立的光纤监测芯棒脆断过程系统上,对光纤复合绝缘子进行不同硝酸浓度、不同拉力和芯棒材质下的应力腐蚀试验。通过光纤光栅监测复合绝缘子芯棒脆断过程的温度和应力,结合脆断的形貌与光栅的波长变化总结脆断的重要阶段;通过分析裂纹发展过程的应力分布和光纤光栅波长变化的关系,提出了轴截面裂纹的光栅波长偏移识别力学模型,总结了监测脆断阶段的预警阈值,研究了光纤光栅监测复合绝缘子的脆断过程裂纹严重程度的系统和方法。
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