復合絕緣子重量輕、防污性能好、防人為破壞性能強等優點，日益得到用戶的歡迎，在城農網改造工程中成為絕緣子行業的主力軍。作為絕緣子主要應具備兩項根本的要求，即外絕緣性能和穩定的力學性能，二者同樣重要，缺一不可，因而研究復合絕緣子的力學性能是我們進一步拓展復合絕緣子市場的重要一環。復合絕緣子的外絕緣由硅橡膠來提供，其機械負荷主要由內部的玻璃纖維引拔棒提供，同時涉及到金具與玻璃纖維引拔棒的連接。因此對復合絕緣子力學性能的研究分析，是安全運行的關鍵。

　　端部金具連接結構與芯棒利用率

　　復合絕緣子主要靠單向玻璃纖維增強的樹脂引拔棒(俗稱芯棒)來承擔機械負荷。玻璃鋼引拔棒*突出的性能特點即很高的拉伸強度和比強度。引拔棒中的玻璃纖維沿軸向承載方向的順向排列，使其具有很高的軸向拉伸強度，一般可達1000 MPa以上。因而直徑僅18 mm的引拔棒，其拉伸破壞強度即可達到250 kN以上。又由于引拔棒的密度一般只為2.0 g/cm3,因而其比強度(拉伸強度與重量之比)為優質碳素結構鋼的5～6倍。引拔棒的高強度、高比強度的特點，正是復合絕緣子強度高、重量輕、桿徑細的基礎。

　　雖然復合絕緣子完全依靠玻璃纖維引拔棒來承擔機械負荷，然而芯棒的強度并不等于復合絕緣子的強度，這是因為芯棒必須通過絕緣子的端部附件傳遞負荷，才能與輸電線路的桿塔及導線相連接。而端部連接處必然是機械應力*集中的地方，不同的連接結構也會導致不同的應力集中程度，因此復合絕緣子的機械強度實際上更多地不是取決于芯棒的機械強度，而是其端部連接的機械強度，也就是芯棒的利用強度。采用同樣芯棒而不同連接結構的復合絕緣子，其機械強度是不同的，因此對芯棒的利用強度是不同的。

　　國內外復合絕緣子按照連接結構劃分，主要有楔接式和壓接式兩類，目前以壓接式為主要采用形式。壓接式生產自動化程度高，外形尺寸小，簡潔美觀，無論是金具加工還是壓接配合都較簡單、清晰。從試驗效果和運行后的抽檢可以看出，連接效果很好。壓接式連接區對芯棒和金具的尺寸精度、壓接時芯棒損傷程度的探測、金具鍍鋅層質量等都有很高的要求。壓接式屬于非自鎖性結構，必須完全靠預壓力產生的金具塑性變形來抵御運行中可能出現的任何滑移，而且由于芯棒與金具的熱膨脹系數有較大差異，低溫時芯棒尺寸的收縮比金具大，從而要求在壓接生產過程中施加足夠的預壓縮力，以保證在低溫環境下金具中仍有足夠的壓縮量。高溫時芯棒尺寸的膨脹又比金具大，從而加大了內應力，為解決這個問題，我們采用國內外*較好的聲發射探測的壓接工藝，效果良好。

　　楔接式連接結構有內楔和外楔之分，都是利用自鎖原理。外楔式接頭由于運行效果不好，在運行中抽查發現了機械負荷明顯下降的現象，從而被國內電力部門及生產廠家所遺棄。內楔式是在尾端開口的金具上采用正向打楔的裝配工藝，同時控制壓楔的位移量與壓楔力，可以避免連接區在預拉伸負荷下的位移，實現較好的端部密封。而且內楔式屬于自鎖緊式結構，在長期的運行中，一旦遇到較大的沖擊負荷或嚴重的低溫等意外情況，芯棒產生微小的滑移時，自鎖緊式結構可以保證芯棒重新夾緊。國內數十萬只復合絕緣子采用這種結構形式，運行效果較好。但是由于該工藝破壞了芯棒，同時人為影響較大，生產成本高，工藝復雜，只有少數廠家采用。

　　復合絕緣子的機械強度與蠕變特性

　　瓷絕緣子的機械強度用機械破壞負荷一個參數就可以了，而復合絕緣子僅用額定機械負荷一個參數卻不夠，還需要加上機械強度的蠕變斜率來共同評價。

　　所謂機械強度的蠕變，就是當對復合絕緣子施加一個低于其短時破壞負荷的機械拉力時，復合絕緣子顯然不會立即斷開，但經過一定時間后，雖然該拉力一直恒定并未增加，但復合絕緣子卻斷了。施加的機械負荷越高，復合絕緣子所維持的時間就越短，施加的機械負荷越低，復合絕緣子所維持的時間就越長。比如在100 %的破壞負荷下，復合絕緣子在1 min左右就斷了，在60 %的破壞負荷下，復合絕緣子至少能維持96 h以上才斷，在40 %的破壞負荷下，復合絕緣子可以維持50年左右才斷。這種機械強度隨加載時間延長而下降的現象就是蠕變現象。

　　復合絕緣子存在機械強度的蠕變現象，是由于承擔機械負荷的芯棒的復合結構造成的。在芯棒中所采用的無堿玻璃纖維直徑約5～20 mm，而玻璃纖維所占體積達50 %～70 %甚至更高一些。因而在直徑18 mm的芯棒中就有上百萬根玻璃纖維，這上百萬根玻璃纖維是不可能同時斷裂的。*先因為在復合絕緣子的連接結構中，不可避免的存在著應力集中問題，即在芯棒內部各點所受到的機械應力不同，在芯棒內部這上百萬根玻璃纖維的狀態也不同。有的纖維彎有的纖維直，即使芯棒受到的是宏觀上均勻的拉伸負荷，這些纖維的受力狀態也必然很不相同。再說這上百萬根玻璃纖維本身的破壞強度也不會完全相同，即使受到相同的拉力，這些纖維也不會同時被拉斷?；谝陨戏治觯覀兛梢钥吹皆?/span>復合絕緣子上施加一個低于其短時破壞強度的機械負荷時，絕緣子雖沒有立即斷裂，但芯棒內部的某些纖維由于受到超過其本身強度的負荷已經斷了。這些斷了的纖維原先承擔的負荷只好轉移給周圍的纖維，從而加大了周圍纖維的平均應力。若周圍的纖維能夠承擔這些附加的負荷，則芯棒的內部破壞過程就停止了，若周圍的纖維承受不了這些附加的負荷，芯棒的的纖維就繼續斷裂，需要更大范圍內的纖維來承擔。從而表現出斷裂纖維逐漸增多，剩余纖維平均受力逐漸加大，芯棒的整體強度逐漸下降的蠕變現象。

　　玻璃纖維引拔棒的蠕變現象并不可怕，因為在負荷低于一定的機械負荷之下沒有或極少有纖維斷裂，蠕變過程就停止了。而設計過程中已經留下了足夠多的裕度，芯棒的破壞強度很高，運行中絕緣子的日常機械負荷又很低，一般不足以引起芯棒的蠕變破壞。

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