电力金具的试验

第一节　电力金具的试验

一、概述

1．电力金具试验标准

电力金具试验，按电力金具国家标准《电力金具通用技术条件》GB2317．1-1999及《电力金具验收、试验方法、标志与包装》GB/T2317．2-1999及GB/T2317．2-1999、GB2317．3-1999的规定进行。

2．电力金具的包装与标志说明

（1）电力金具必须按标准和图纸的规定做出标志。标志方法如下：①电力金具标志部位应明显清晰；②用铸造方法生产的电力金具应在铸造时一并铸出标志，凸字应与电力金具表面在同一水平上，外加凹槽边框；③用冲压或锻造方法生产的钢制电力金具应在热镀锌前压出标志；铝制品标志应采用压印法标志。

（2）电力金具的包装必须保证电力金具在运输中不致因包装不良而损破。根据用户要求双方协商，亦可采用其他特殊包装，有条件的可采用集装箱。

（3）作为导电体的电力金具（如铜铝过渡板、接续管、线夹等），必须在图纸规定的表面上涂以中性防腐油，并加套保护。管状产品并应将管口封闭，以防止在运输和贮藏中受到损伤。

（4）电力金具应配套出厂。钢制件与铝制件必须混装时，应有防碰措施。

（5）包装物上应标明：①制造厂名称、厂标；②产品名称、型号；③包装数量，重量；④必要的其他标志。如“勿压”等字样。

（6）每件包装物重量不宜超过50kg。

（7）每件包装物内应附有技术检验部门及检验员印章的产品合格证及必要的技术文件。

二、电力金具试验类型

电力金具试验有例行试验、抽查试验和型式试验。试验标准按国家标准GB 2317．1-1999、GB/T 3172-1999、GB/T 2317．3-1999规定进行。

1．例行试验

电力金具按国家标准规定，应逐只进行例行试验，如发现与标准中任何一项要求不符时，则此电力金具为不合格电力金具。电力金具的例行试验项目见表10-1。

表10-1　电力金具的例行试验项目

2．抽查试验

抽样试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：在同一条件下所生产的产品中，随机地提取一定的数量所进行的试验。

（1）抽查试件数量的确定

厂家生产的电力金具应批量进行抽查试验，抽查试验应在出厂合格后从中随机选出，生产或供货少于100件时不作抽查试验，大于100件以上的抽查数量，可按下述方法考虑抽查试件数量（取整数）：

上述式中n为生产或供货批量。

（2）抽样试验要求

1）抽查试验应在例行检验合格后进行。抽查试件数量为每批产品的0．5%，但不少于6件。

2）抽查试验项目，见表10-2。

表10-2　抽查试验项目

3）试验时如试件有一只不符合表10-2中任何一项要求时，则应在同一批中抽取加倍数量的试件，再进行不合格项目的试验；如在再试验中仍有一只试件不符合规定要求，则该批电力金具为不合格电力金具。如仅为外观尺寸、质量不合格，允许逐只精选。

3．型式试验

型式试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：对按照一定技术条件设计制造的部件所进行的试验，以表明这项设计符合一定的标准。它是为了验证设计特性而进行的试验。因此，在新产品试制定型或产品修改结构，改变原材料及加工工艺方法均都应进行型式试验。

试验的项目依据各产品不同而异，不能作统一的规定。最简单的型式试验是只作机械强度试验，复杂的型式试验则要作电气性能试验、振动试验以及各种疲劳试验。

（1）型式试验规定

新产品试制定型或定型产品修改结构、改变原材料及加工工艺方法后，均应进行型式试验。试件数量按国家标准GB 2317-85《电力金具验收规则、试验方法、标志与包装》（以下简称GB 2317-85《验收规则》）的规定执行。

（2）型式试验项目及试件数量见表10-3。

（3）型式试验试验步骤

1）试件应从外观检查已经合格的同一批产品中抽取。

2）试件先用腐蚀性小的溶剂除去镀件表面附着的油污，经清洗擦干后浸入2%的硫酸溶液中15s，取出用清水洗净，并用清洁软布擦干，然后浸入硫酸铜溶液中进行试验。

3）试件应连续4次浸入溶液中，每次浸入时间为1min。试件应全部浸入，但不能互相接触。试件和溶液均不得摇动。

4）试件每次取出后立即用清洁的流水洗涤，如有沉积物质需用纤维刷刷去沉淀物，然后用清洁软布擦干进行外观检查。

从试件浸入硫酸铜溶液到外观检查完毕，为一次试验。

（4）试验结果判断

每次试验完毕后，如在试件上发现有金属铜的附着物，可用硬质橡皮或不致损坏锌层的工具擦拭或浸入10%盐酸溶液中15s，如果铜点去掉露出锌层，则认为该次试验通过，如露出铁基则认为热镀锌不合格。在切削边的棱角线和距切削边小于25mm的局部，允许存在微小的红色金属铜附着物。

表10-3　型式试验试件数量规定（GB 2317-85）

注　“○”为需要进行的型式试验项目；

“●”为330kV及以上超高压电力金具需要进行的型式试验项目。

4．出厂试验

出厂试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：对每个部件在制造中或完后所进行的试验，以判明其是否符合某项标准。

5．热机试验

国际电工委员会从20世纪50年代开始研究绝缘子的热机械性能，并于1977年提出了热机试验标准。我国也于1984年制定了相应的热机试验标准，并列入国际的型式试验项目。

热机试验的目的是检测绝缘子在机械和温度变化情况下的特性。该试验包括4次24h的机械交变循环与温度冷热循环试验，也就是说，先在室温下，对试品施加60%的额定机电破坏负荷，然后慢慢地降低试验温度至-30℃应至少停留4h，然后慢慢地升高试验温度至＋40℃，同样至少停留4h，这样由冷到热共24h的过程为一个循环，共进行4次。每个循环结束，对试品施加45kV工频电压1min，以检测试验过程中试品有无损坏。

另外，为了确保绝缘子在温度变化下所产生的内应力，不至于使绝缘件造成内部破坏，所以还要求绝缘子必需具有能承受剧烈温差变化的能力。因此，对于绝缘子而言，则一般以温度循环试验来检测。这就要求进行70℃温差形式试验：先将绝缘子试品完全浸入热水中停留规定时间（15min），然后取出，在30s内将试品转换到冷水（与热水的温差需70℃），保持同样时间。并要求连续进行3次。经冷热试验后的试品再进行15min工频火花电压试验或60%机械负荷试验，以检测绝缘子内部是否损坏。若上述试验均通过，说明绝缘子能承受因温度变化所产生的内应力负荷。

三、电力金具尺寸、重量及组装检查

（1）电力金具的主要尺寸及加工误差用测量准确度为0．05mm的量具或特制的样板、卡具检查。电力金具的外观以目力检查，对铸铝件在必要时可用不超过10倍的放大镜检查。

（2）电力金具的重量用准确度为0．01kg的衡器进行测定，测定结果取全部试件的平均值。

（3）电力金具的组装成套检查，包括检查配套的完整性和装卸的灵活性。

四、破坏荷重和握力试验

机械破坏荷重试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：在规定的试验条件下作机械破坏试验，试件达到最大负荷而破坏的荷重值。

凡承受载荷的所有金具，均应进行破坏荷重实验。

1．一般要求

根据《验收规则》GB 2317-85的规定：线夹的握力试验，应以该线夹与施工安装条件相同的方法进行安装。螺栓型的各种线夹在安装时应根据线夹适用导线范围，选用最大及最小直径的导线分别试验，如图10-1所示。

各种螺栓型线夹的试件安装应使用标准扳手紧固，拧紧力矩应符合标准。悬垂线夹的破坏荷重试验，应将被试线夹的悬垂角（用α表示）调整并保持在8～10°进行，如图10-2所示。

图10-1　耐张线夹机械破坏荷重试验

图10-2　悬垂线夹机械破坏荷重试验

握力试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：在规定的试验条件下，对安装导线的线夹所进行的握力值测定。握力试验是检验各种紧固导线的耐张线夹、悬垂线夹及接续管等电力金具的主要试验项目。

2．破坏荷重试验方法

用于安装导线的各种线夹、接续管，须在安装导线后做整体试验，试件与夹具（或试件）的有效间距不小于被安装导线直径的100倍。压缩型耐张线夹为试件亦为夹具的连接方法，如图10-3（a）所示。压缩型接续管为试件，两端为浇铅头的连接方法，如图10-3（b）所示。

图10-3　试验方法

试验加荷速度：试验负荷在试件标称破坏载荷50%以内时，加荷速度不作规定；负荷达到50%时应在线夹或接续管出口处表面划印；当负荷超过50%时，其加荷速度为每分钟上升值不超过试件标称破坏载荷的10%。

在进行破坏荷重试验时，当试验荷重达到标称破坏载荷时未破断，可加荷到标称破坏载荷的120%；若仍未破断，可不再继续试验。但在型式试验的每批试件中至少有一个试件的破坏载荷试验要试至破断为止。

3．握力试验

握力试验是检查各种紧固导线的耐张线夹、悬垂线夹及接续管等金具的主要试验项目。

导线出现滑动，是在线夹或接续出口处，导线划印离开原有划印位置，载荷还可以继续上升的不作为滑动；在载荷不增加导线发生位移时，称为滑动。

试验钢芯铝绞线的直线钢接续管时，应首先进行钢管握力试验，当钢接续管对钢芯握力不足时，该接续管综合试验可不必进行。

实验时要求线夹应与施工安装条件相同；各种螺栓型线夹，应根据线夹适用导线范围，选用最大的及最小直径导线分别试验。试验加荷速度与破坏荷载试验相同，试件与夹具、试件与试件之间有效间距不小于被安装导线直径的100倍。

五、电力金具的热镀锌层均匀性试验

锌层均匀性试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：以金属离子的置换检验镀层均匀程度的试验。

线路电力金具在露天环境下工作，常年累月经受风吹、雨淋、日晒和冰冻，有的还经常受到污染空气的腐蚀。线路电力金具又不能经常更换，因此，要有很好的保护层。对黑色金属来讲，可采用镀锌保护。为了获得厚实而又坚固的锌层，不是采用一般的电镀，而是采用热镀锌。为保证锌层质量，应对锌层的质量做试验。试验项目包括外观质量、锌层粘附力，锌层均匀性、镀锌量（包括单位面积上的锌层重量与相应的锌层厚度）。

1．试验方法

试验方法的基本要求，根据《验收规则》GB 2317-85的规定如下。

硫酸铜溶液的配制方法及要求：首先在每100ml的蒸馏水中加入35kg纯的硫酸铜（CuSO₄，·5H2O）制成（必要时可加热促使溶解，应待其冷却后使用）。

再在每1 000ml硫酸铜溶液中加入约1g碳酸铜（或氢氧化铜、黑色氧化铜）充分搅拌之。配制好的溶液静置不少于24小时，然后过滤或缓慢倒出澄清的溶液弃去沉淀物，溶液相对密度在＋20℃时应为1．170±0．010。

试验用的容器应该使用不与硫酸铜起化学作用的惰性材料制成，它的内部尺寸应使试件浸入溶液中与容器内壁的最小距离不少于25mm。

在整个试验过程中，硫酸铜溶液的温度应保持在20±4℃；且每平方厘米的镀锌面积至少应有6ml的溶液。

每次试验完毕后，如在试件上发现有金属铜的附着物，可用硬质橡皮或不致损坏锌层的工具擦拭或浸入10%盐酸溶液中15s，如果铜点去掉露出锌层，则认为该次试验通过。露出铁基则认为热镀锌层均匀性不合格。在切削边的棱角线和距切削边小于25mm的局部，允许呈现微小的红色金属铜附着物。锌层的其他试验方法可查阅水电部标准SD218．3-87标准进行。

2．试验步骤

试件应从已经外观检查合格的同一批产品中抽取。锌层均匀性试验步骤如下：

（1）试件先用腐蚀性小的溶剂除去镀件表面附着的油污，清洗擦干后浸入2%的硫酸铜溶液中15s，取出用清水洗净，并用清洁软布擦干再浸入硫酸铜溶液中进行试验。

（2）将试件全部浸入溶液中，且不能互相接触，并注意试件和溶液均不得摇动。连续四次浸入溶液中，每次浸入时间为1min。

（3）每次取出试件后，应立即用清洁的流动水洗涤，如有沉淀物质需用软性纤维刷刷去沉淀物，然后用清洁软布擦干进行外观检查。从试件浸入硫酸铜溶液到外观检查完毕为一次试验。

六、电力金具的电阻试验

电阻试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：以直流电测定导电元件电阻值的试验。

1．电力金具的电阻试验要求

作为导电的接续管、线夹等电力金具，均应进行电阻测定，并按《验收规则》GB 2317-85的规定执行：

试验应在25±2℃的室内进行，用直流压降法测定电气接续的设备线夹、耐张线夹、接续管的接触部分的电阻和导线本身的电阻，其值应小于10^-6Ω，导线通过电流可达20A以上，试件测量点距线夹边缘为5mm，导线电阻的两测点应与被测试件等长。

试件接触部分测出的电阻，对未经运行的新品不应超过等长导线电阻的75%。经运行后的线夹、接续管等电力金具，测得的电阻与等长导线的电阻之比应为：螺栓型线夹≤1．2；压缩型线夹≤1．0。

电阻测定试验应在温升或热循环试验前及试验后各进行一次。

每个试件应测量三次，并以三次计算电阻的平均数值作为试件的电阻值。

直线接续管的电阻、耐张线夹电阻测定仪表接线分别如图10-4、图10-5所示。

并沟线夹的电阻测定仪表接线位置见图10-6，图中a、b、c为测试仪表接线位置。

图10-4　直线接续管的电阻

图10-5　耐张线夹电阻测定测定仪表接线位置

图10-6　并沟线电阻试验接线位置图

2．试验方法与要求

（1）试验应在25±2℃的室内进行，导线通过电流可达20A以上，试件测量点距线夹边缘为5mm，导线电阻的两测点应与被测试件等长。

（2）用直流压降法测定电气接续的设备线夹、耐张线夹、接续管的接触部分的电阻和导线本身的电阻，其值应小于10；

（3）每个试件应测量三次，并以三次测量结果计算电阻的平均数值作为试件的电阻值；

（4）接触部分测出的电阻，对未经运行的新产品，不应超过等长导线电阻的75%；

（5）经运行后的线夹、接续管等电力金具，测得的电阻与等长导线的电阻之比应为：螺栓型线夹≤1．2；压缩型线夹≤1．0。

（6）电阻试验应在温升或热循环试验前及试验后各进行一次。

七、温升及热循环试验

1．温升试验

温升试验，《金具术语》（GB 5075-85）定义为：在规定条件下，测定导电元件的温升试验。

作为导电的接续管、耐张线夹、并沟线夹及设备线夹等电力金具均应进行接续点的温升试验。《验收规则》GB 2317-85规定如下：

试验在25±2℃自然通风的室内进行，按试件与导线相组装，然后通入50Hz的额定电流，并测定各测点的温度，若在10min内三次测定的温度无变化时，作为绝对温升值。导线测温点距测试件的距离不小于100mm，如图10-7～图10-9所示。

图10-7　压缩型接续管温升试验的测温

图10-8　压接端子板接续温升试验的测温点

图10-9　压接式耐张线夹温升试验的测温点

测量温度时，可用误差不超过1℃的温度计、热电偶或半导体点温计进行测量。

2．热循环试验

热稳定试验（thermal stability tests），《金具术语》（GB 5075-85）定义为：为确定在规定的过负荷条件下，试件的温度和损耗的热稳定性的试验。

对于非耐张线夹来讲，其主要功能是承受电力负荷。由于电力负荷的不断变化以及冬夏气温的变化，使接头运行温度变化。由于温度的变化，会引起接头各部分之间的相对移动，接触点之间的相对移动会使接触电阻增加，使接触点的温度升高。其次，由于接触面错开后被氧化膜覆盖，而当温度降低后，接触面回到原接触位置时，就不可能再是金属的直接接触。当然，这种情况是逐渐的，每次温度循环所增加的接触电阻使下一次循环的热量增加，然后较高的温度又使接触电阻进一步增加。

当金属发生蠕变时，上述情况将更加严重。由于热循环的恶性循环，最终将导致连接失效。为了确定在热循环下所设计的接头的稳定性，需要作热循环试验。经过热循环试验后的温度不应超过导线的温度。

八、电力金具的振动试验

为测定防振器各部件，在规定条件下的振动情况所进行的试验。主要用于消除导线振动的防振锤、护线条、间隔棒及伸缩节等电力金具试验。必要时还应对某些电力金具进行疲劳磨损试验。根据《验收规则》GB 2317-85的规定：凡需要做振动试验的电力金具，应选定一个接近简谐振动频率的稳定频率。在振动台上连续振动不少于11×10⁷次，其振幅为±0．5mm。

振动试验分：功率特性试验（测定固有频率及消耗（吸收）功率）；耐振试验（疲劳试验）和消振试验。

对于防振锤，主要作功率特性测定试验。防振锤功率特性表示防振锤固有频率和消耗功率大小的能力。防振锤功率特性测定试验在试验台上进行，试验频率范围为0．18/d～1．4/d（d为导线直径）。图10-10、图10-11分别为FD型防振锤、FR型多频防振锤特性曲线示意图。

图10-10　FD-3型防振锤特性曲线

图10-11　FR3型多频型防振锤特性曲线

试验时应随时检查钢绞线在线夹出口与锤头固定处的情况。如无断股，锤头钢绞线无松动脱落，则为试验合格。

各种防振锤的谐振频率范围如表10-4。

表10-4　防振锤谐振频率范围（部分）

注：扩号为（74）定型产品型号。

防振锤的耐振试验，在振动台上进行。试验振动频率应避开共振区，振幅恒定为0．5mm，振动次数10⁷（或按用户要求）。具体试验见有关要求。

消振试验，用来评估它能否将导线的振动水平抑制在安全范围以内。防振锤或护线条的消振试验是利用室内安装的振动台激振导线采实现的。试验条件为：试验档距不小于50m；导线采用真型导线、导线拉力应为导线综合拉断力的25%或按导线年平均运行应力考虑。试验频率范围0．18/d～1．04/d（d为导线外径，m）。

固定在导线上的防振锤的安装位置，应按下述计算确定，即防振锤之间的安装距离S（单位：m）为：

式中：f_av——平均振动频率，Hz/s，若导线外径（单位：cm），可按下式计算：

式（10-2）可简化为，S＝0．6d。

试验及评估：①试验在导线共振条件下进行，试验的共振频率不少于12个。②测量导线振动系统吸收的功率、日时记录导线振幅、终端出口处导线上的动弯应变、防振锤线夹出口处导线上的动弯应变和防振锤振幅值。③通过输入风功率与导线振动系统吸收功率间的能量平衡计算，获得防振锤的防振效果。当其将导线振动水平抑制在许用动弯应变以下，则该防振锤消振性能满足要求。

九、老化试验

老化试验，在试件上施加规定的老化因子，从而能比实际使用期短得多的时间内，评定出使用寿命的试验。试验时，将被试线夹串联于试验回路，并放置在密闭箱内，由升流器供给大电流，电流值由电源一侧的调压器进行调节。其接线图如图10-12所示。

图10-12　电力金具老化试验接线图

用于额定电压330kV以上的电力金具除老化试验外，还必须进行电晕试验，试验应在晴天室内进行，试件实际使用情况安装，试验电压加载线路电压的105%，然后观测试件，应没有可见电晕出现。

电力金具如接续管、耐张线夹、T形线夹、并沟线夹及设备线夹等导电的电力金具，均应进行老化试验。具体要求见相关规定。

十、电晕损失及干扰电平测试

电晕损失及干扰电平测试，主要适用于330kV以上及变电电力金具中进行试验。

1．电晕损失测试

电晕损失测试自身屏蔽的防晕电力金具和加装屏蔽装置后电力金具的电晕损失。根据《绝缘子技术条件》（GB1000．1-88）的规定，试验必须在夜间或暗室内进行，并应避免试验设备引线、接头等产生电晕：试验前需对被试的绝缘子和电力金具进行表面污垢或用水淋湿，被试试件必须干燥而洁静。试验时作好记录，包括当时当地气象条件（温度、湿度、气压等）。

试验时，对试件施加工频电压，电压升高至试品产生明显的电晕放电，然后缓慢地降低电压至电晕放电完全消失为止（当确实不能观察到电晕放电而只能听到电晕的吱吱响声时，可根据吱吱响声完全消失时为止），消失时的电压即为可见电晕电压。

考虑不同因素试验电压可取线电压，即

当可见电晕电压试验地点不在海平面上进行时，《绝缘子技术条件》（GB1000．1-88）的规定，应将试验实测结果乘以系数

式中H为试验地点海拔高度（单位：m）。系数K也可不通过上述公式计算，即根据不同地点分别取K＝1．1，K＝1．05，K＝1．03。

图10-13　电力金具电晕损线无线电干扰电平测试

2．干扰电平测试

高压线路的元件（导线、绝缘子、金具）所产生的电晕，将对其附近的无线电设备产生干扰。这种干扰可以在其附近利用场强仪检测确定。这一无线电干扰（或称高频干扰）场强（单位：μV/m），简称RI，表示空间某点的场强。

空间某点的场强在导线和金具各产生多少是无法区分的。

无线电干扰，主要来源于线路元件的流光所产生的电流。该电流可以用来代表高频干扰的大小。由于高频电流不能由电晕损失（W）换算，因为两者的性质不同。故而目前只能靠实测方法来实现。

图10-13所示为电力金具电晕损线无线电干扰电平测试接线方法。