摘要：文章对复合绝缘子芯棒在气动漩涡作用下发生振动破坏的使用寿命估算方法进行了研究，计算了架空导线的振动频率及其时长，根据修正的Goodman图、S-N曲线和Miner线性损伤积累法则，给出了芯棒使用寿命的估算方法，通过220kV复合绝缘子芯棒使用寿命估算的算例，与实际统计寿命对比，表明了文章估算方法具有可靠性。
　　关键词：芯棒；振动；应力；疲劳破坏；使用寿命；气动漩涡 文献标识码：A
　　中图分类号：TG335 文章编号：1009-2374（2016）13-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.035
　　运行过程中，在伞套和均压环的正常保护下，芯棒的机械振动疲劳性能决定其使用寿命。测量复合绝缘子疲劳性能的机械振动试验法的成本很高，用数值模拟法计算使用寿命较简单，但建模及有限元分析的工作量仍然不小。本文在前面学者的研究基础上，提出一种不需要建模和有限元分析，可以直接计算出结果的方法。
　　1 导线振动次数计算
　　运用线性疲劳损伤累积法则，需要计算出各风速下导线振动的循环次数。这可以根据当地年均风速分布来确定某风速在一年内出现的时长，与该风速下导线的振动频率，得到振动的循环次数。
　　3 算例
　　根据前面所讨论的方法，估算某耐张段的复合绝缘子芯棒的使用寿命，绝缘子型号FXB1-220/100，导线型号LGJ300/25。
　　导线发生谐振所需风速较小，通常为0.5～10.0m/s，将此风速范围以0.5m/s步长分成19个风速段，共20个风速节点。已知导线外径d=23.76mm，由式（1）得各节点风速下导线的振动频率。
　　平原地区20m高度全年平均风速为，则
　　=1.158，=2.316，代入式（4）得各风速段的发生概率，即导线在该风速段的计算振动频率的发生概率。将发生概率代入式（5）得该计算振动频率在一年内的振动时间，再由式（6）得振动次数。
　　已知导线运行张力=31695.8N，计算截面=333.31mm2，可得到比载=31107.4Pa.m，进而可得到悬挂点处芯棒的静态应力=954.1MPa，由式（9）计算芯棒在静态应力作用下的极限应力，即应力幅。
　　已知芯棒拉伸强度=600MPa，材料常数=10，=0.017，代入式（7）得到仅应力幅作用时的使用循环次数，从而可得到振动次数与使用循环次数比值，即使用系数，如表1所示。
　　累加使用系数得=0.1162，代入式（10）得使用壽命y=8.6年。实际工程中的振动角一般达，则使用寿命范围在7.5～9.9年。
　　4 结语
　　第一，计算研究芯棒的使用寿命是8.6年，高出复合绝缘子的统计平均寿命7年。复合绝缘子的寿命还受到伞套或金具的机械或电气破坏的影响，而本文以芯棒受伞套和均压环的正常保护为前提。实际上芯棒的使用寿命除受振动疲劳影响外，其他原因还包括芯棒脆断、酸性物质侵蚀、高温破坏等。综合考虑，芯棒的实际使用寿命要小于8.6年。
　　第二，导线发生谐振所需风速通常在0.5～10.0m/s之间，发生谐振不显著地区的复合绝缘子芯棒的使用寿命不能由本文计算方法得出。这是本文方法不同于数值模拟法的根本所在。与数值模拟的疲劳分析法相比，算例表明本文方法的简单与快捷。但因为不考虑数值模拟法所做的微观分析过程，本文的计算误差可能大过数值模拟法，这个误差比较将进一步研究。
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　　作者简介：郑松源（1985-），男，山东寿光人，广东电网有限责任公司应急抢修中心工程师，研究方向：应急管理。
　　（责任编辑：王 波）