GIS用空心瓷绝缘子同轴度测量方法

蒲立群

摘要：本文通过对同轴度测量方法以及空心瓷绝缘子上下附件的结构分析，对可实施的几种测量方法的优缺点进行了对比，提出适合于GIS用空心瓷绝缘子上下附件同轴度的测量方法。

关键词：空心瓷绝缘子同轴度测量方法

引言

GIS用空心瓷绝缘子是出线套管的主要绝缘元件，其作用有绝缘、支撑和固定中心导体等作用。

出线套管是由中心导体、空心瓷绝缘子以及盆式绝缘子组成，使用时，内部充六氟化硫气体。中心导体在空心瓷绝缘子内腔形成以中心导体为中心的环状电场，该电场的均匀性，尤其是空心绝缘子下部电场的均匀性对出线套管产品的质量有重大的影响。

空心绝缘子内腔电场的均匀性取决于中心导体和绝缘子配合时，空心绝缘子的纵向轴线和中心导体的纵向轴线的重合度。中心导体是固定在空心绝缘子的上下附件上的，中心导体上端附件和瓷绝缘子上部附件连接，下端是通过盆式绝缘子固定的，而盆式绝缘子是由空心绝缘子下端附件固定的，对于内部场前均匀性要求较高的GIS用空心瓷绝缘子而言，中心导体的定位基准，采用空心瓷绝缘子上下附件的止口侧面为基准。在空心瓷绝缘子的瓷件直线度，附件与瓷件的胶状工艺符合设计要求的情况下，空心绝缘子上下附件的同轴度是保障空心瓷绝缘子质量的重要参数。本文通过对同轴度测量方法以及空心瓷绝缘子上下附件的结构分析，对可实施的几种测量方法的优缺点进行了对比，提出适合于GIS用空心瓷绝缘子上下附件同轴度的测量方法。

1空心绝缘子上下附件同轴度的测量的一般方法

1）同轴度的定义

同轴度（同心度）：绝缘子上端部附件安装孔中心圆的中心应位于以下端部件中心圆（安装孔中心圆）的中心线为轴线，且直径为要求值的圆柱体内。

2)产品的测量方式（见图一）

将空心绝缘子或空心绝缘件垂直并定心安装在一个刚性转盘上，必要时，可以使用诸如带螺纹的锥形定位销和厚度均匀的过渡平板定心。

在绝缘子上端面与安装孔同心固定一块圆板，也可以采用带螺纹的锥形定位销定心。旋转转盘并读取测量装置B上出现的最大值和最小值，其差值的一半即为偏心度e，同轴度c=2e。

2空心绝缘子上下附件的结构及加工工艺

绝缘子上下附件一般为金属铸造材料，铸造成型后再进行加工。铸造毛坯加工工艺为，以附件拔口根部为基准，加工附件的止口尺寸以及基座外沿尺寸，然后以附件的止口为基准，用模具确定安装孔基准圆位置以及安装孔位置，钻孔加工安装孔。

3瓷件与上下附件的胶装工艺

瓷件的胶装工艺，即瓷件与金属附件的连接方式以及方法，瓷件与金属附件的连接方式如图所示。瓷件和上下附件的相对位置固定后，在瓷件与上下附件之间的间隙中浇筑水泥，水泥凝固后，瓷件和上下附件成为整体，空心瓷绝缘子产品就成型了。

瓷件与上下附件的定位方式，对于空心瓷绝缘子而言，瓷件与附件的相对空间位置是以附件的止口圆侧面为基准面，调节胶装工装，确保瓷件内径的圆中心（瓷件轴向中心线）与基准圆面的轴线同轴（满足工艺要求）。

4同轴度测量方法

1）产品下部的定位方式

测定空心绝缘子上下附件安装孔的同轴度时，将绝缘子下部附件固定在旋转平台上。固定方式有两种，一种是安装孔定位，即用定位销固定下附件安装孔，使下附件安装孔与旋转平台同心，该定位方式是以安装孔中心圆为测量基准。另外一种是止口定位，即制作测量工装，利用测量工装固定下附件的止口位置，该固定方式是以下附件止口圆侧面为测量基准。

2）产品上部的测量位置

上附件处测量面有两处，第一处是上附件地盘外沿侧面；第二处是上附件止口侧面；第三处上附件安装孔中心圆，该部位的测量，需要制作工装，即利用定位销固定测量工装，定位销与安装孔间隙配合。测量测量工装的外沿侧面。将安装孔中心圆位置转换到测量工装的外沿侧面。

3）产品同轴度的测量方法

根据产品上下附件的安装方式以及测量方式，测量方法有六种，但实际中常用的测量方法有四种。第一种是下附件安装孔定位，测量上附件止口侧面；第二种是下附件安装孔定位，测量上附件安装孔测量工装的外沿侧面；第三种是下附件止口定位，测量上附件止口测量侧面；第四种是下附件止口定位工装定位，测量上附件安装孔测量工装的外沿侧面。

5同轴度测量方法分析对比

空心绝缘子测量方式的优劣从以下三方面考虑。

1）从测量准确性方面考量

从产品的测量要求来讲，下附件安装孔定位，上附件安装孔测量的方法符合上下附件安装孔同轴度的测量要求，并且最准确，该方法直接测出上下附件安装孔的同轴度。但从绝缘配合的角度来讲，并没有下附件止口定位，测量上附件测量止口侧面的方法好。

2）从中心导体和瓷件的同轴度方面考量

从产品的胶装工艺以及产品附件的加工工艺来讲，由于胶装工艺以及附件的加工工艺的基准均为止口定位。因此，测量时，以产品生产工艺的基准为测量基准的方法更能检查处产品加工工艺的工艺水平，另外，若以止口尺寸为基准确定中心导体在瓷绝缘子内的位置，更能确保中心导体和瓷绝缘子中心轴线的同轴度要求。

3）从测量效率方面考量

在实际测量过程中，止口定位方式的测量方法的效率比安装孔定位的方式的检测方法效率低。

止口定位方式：在定位过程中，产品的轴线应尽垂直平盘，但在对位时，由于止口侧面高度和止口定位工装的深度尺寸小，并且测量人员不能观察到两者的位置，只能考摸索和测量员的经验进行对位安装，因此，安装速度比较慢，检测效率低。

安装孔定位方式

瓷绝缘子下附件与旋转盘依据位于同圆周夹角为180°的两点（两个定位销）定位，定位时，检测员可以观察定位位置，相对于止口定位的方式，检测效率高。

因此，下附件安装孔定位，测量位置在上部止口侧面的测量方法效率较高。

6结论

1）对于一般空心瓷绝缘子而言，采用下附件安装孔定位，测量上附件安装孔测量工装侧面的测量方式符合国家标准要求。

2）对于内部场前均匀性要求较高的GIS用空心瓷绝缘子而言，中心导体的定位基准，采用空心瓷绝缘子上下附件的止口侧面为基准比较好。测量方法采用下附件止口定位，测量上附件止口侧面的测量方式，可以更好的保证瓷绝缘子内部的电场分布较为均匀。

3）实际测量中，对于小型化GIS用空心瓷绝缘子而言，采用下附件安装孔定位，上附件止口测量的方法效率较高。

参考文献：

[1]李玉书.电瓷工艺与技术[M].北京:化学工业出版社，2007.

[2]金忠谋.材料力学[M].北京:机械工业出版社，2009.

[3]中华人民共和国国家标准GB/T775.1-2006.绝缘子试验方法第一部分：一般试验方法.北京:中国标准出版社，2006.

[4]中华人民共和国国家标准GB/T772-2006.高压绝缘子瓷件技术要求.北京:中国标准出版社，2006.

[5]中华人民共和国国家标准GB/T23752-2009.额定电压高于1000V的电器设备用承压和非承压空心瓷和玻璃绝缘子.北京:中国标准出版社，2009.

[6]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社，2008.

[7]严璋，朱德恒.高电压绝缘技术[M].北京:中国电力出版社，2007.

作者信息：

蒲立群（1968--），男，工程师，从事瓷绝缘子的检试验工作.