1引言
复合绝缘子是输电线路悬挂导线的绝缘部件，其两端金具与芯棒连接的可靠性直接关系到输电线路的安全运行。国内复合绝缘子芯棒与金具的连接方式普遍采用性能较为稳定的内楔连接界面结构。为了简化界面结构，实现组装机械化，提高工作效率和降低产品成本，在国内检测手段和压接设备日益完善的条件下，开始采用压接连接界面结构。该结构虽然在国外已普遍采用，但也超不过10年历史，有关这方面的技术资料和报道极少，为此，本文根据复合绝缘子压接连接界面的结构和材质特点，通过分析连接部件的受力情况和传递过程，确定金具部件的结构和组装工艺，以期提高其机械性能。
2压接界面的受力状态和传递过程
连接界面采用压接的复合绝缘子，是把圆筒状内腔金具套在芯棒端部，通过专用压接设备使金具塑变套接在芯棒端部的。两种结构截然不同的材料，其界面和内部的受力状态必然有所不同。
2．1金具与芯棒的连接及其机械载荷传递机理
压接结构的金具部件与芯棒配合时，金具内腔表面加工成粗糙的刀纹与芯棒表面复合材料压接，根据修正的阿蒙顿－库仑定律，2种硬度相差较大的界面间的静摩擦力取决于表面正压力和摩擦系数及真实接触内腔表面的粗糙度［2］。当复合绝缘子受拉伸载荷作用时，界面受粘附结点剪切分力和金具表面轮廓峰对芯棒的犁削分力，前者随着拉伸载荷的增加而加大，当增加到其剪切分力临界值时，其犁削分力起作用；如果载荷继续增加到轮廓峰对芯棒表面复合材料的剪切破坏应力时，芯棒迅速从金具腔拔脱，界面连接结构破坏。
2．2压接结构芯棒内部材质机械载荷传递特点
压接结构的芯棒是由直径为10μm左右的玻璃纤维束浸渍环氧树脂通过圆锥状内腔模具拉挤而形成的，用这种工艺成型的芯棒中的纤维圆柱体理想情况下以正六角形紧密排列，但实际上由于纤维成束直径极小及圆周吸附树脂等原因，芯棒中纤维分布将出现正四角形排列和随机性分布排列。由此，芯棒内部所有纤维圆柱体之间存在着一定厚度的体形网状树脂层。压接连接界面结构是通过金具圆周塑变促使芯棒弹性变形而进行连接的，其芯棒径向弹性变形的相当部分由与纤维弹性模量相差近20倍的树脂层来承担，当界面承受拉伸载荷时，芯棒内部纤维所遭受的拉力将由固化收缩延伸率较低的纤维间树脂层传递。虽然芯棒内部纤维间极限拉力变化不大，但界面金具承受拉力时其拉力经金具内腔圆周与芯棒连接界面传递给芯棒内部纤维，由于芯棒中纤维圆柱体之间的平衡拉力有差别，其值在芯棒中从外到内逐渐减少，最大部位出现在金具内腔和芯棒表面层。
3确定金具合理的结构尺寸
压接结构的金具一端加工成一定深度的圆柱形内腔以便套接芯棒，另一端加工成规定的与杆塔或导线连接的球头或球窝，如果金具外径采用塑压与芯棒连接，会存在金具开口端塑变量比其它部位大的弊玻为此，根据金具变形量与刚度的关系，加大金具内腔开口端直径，可以有效地改善金具轴向变形的均匀性，并降低金具内腔端口部位的变形率，有利于提高界面整体的连接性能；金具开口端为直角梯形便于固定均压环和加大产品端部的金具尺寸，降低绝缘部件的电压梯度；此外，为了减少金具非压接部位对塑压变形部位的影响，尽量保证塑变部位金具纵向变形量的均匀性，在金具塑变部位两端加工卸载环形槽，也有利于降低压接头的压力值，提高压接设备的使用寿命；至于金具的塑变长度应按界面材质的剪切应力最低允许值确定；而金具塑变部位的厚度，应根据金具受拉弹性极限和金具沿厚度塑变承载能力的安全系数选龋
4确定压接界面部件的工艺参数
压接界面的芯棒径向弹性变形量是界面部件组装时最关键的工艺参数，找出影响芯棒径向弹性变形量的因素，合理确定其具体数值，才能保证界面结构的机械性能。在制定界面部件的组装工艺时，首先会遇到芯棒径向材质结构分布状况问题，芯棒是由机械性能相差较大的无机纤维浸渍有机聚合物树脂拉挤成型的，树脂粘度和浸渍工艺的差别直接影响芯棒纤维的含量，使芯棒部件的径向弹性模量和泊松比出现较大的差异，这必然造成芯棒径向变形量的不同。因此，在确定芯棒部件的组装工艺时，应根据复合绝缘子所采用的芯棒纤维含量的实际情况选择，才能避免因芯棒纤维含量不同而影响界面的机械性能。
其次应考虑界面在室温环境中组装时，芯棒部件径向材质出现的极限压应力问题，其值应按芯棒中纤维和树脂在室温下应力应变曲线直到破坏都是线性的条件加以确定。界面组装时，芯棒部件径向出现的弹性变形量有相当部分是由弹性模量相当低的纤维间树脂来承担的，这对压应力本来就不高在芯棒中可利用延伸率较低的网状结构纤维间体树脂层来说，将成为界面径向受力变形最先损坏的部位。因此在室温组装的芯棒部件的径向极限压力应由树脂极限压应力值决定。但需要指出树脂应力的极限值应由界面实际承压状态的圆周加压试验方法获取。用现有压应力极限值误差极大，难以准确反映实际情况。
界面组装时芯棒径向弹性变形量的试验选择，应考虑芯棒纤维间树脂层结构变化的影响。树脂层是由高分子通过交链形成体型的网状高聚合物，其分子结构必然随着环境温度的变化而变化，其物理性质存在着玻璃化、高弹性和粘流3种状态。对于复合绝缘子来说，虽然界面组装温度和产品运行环境温度都低于树脂玻璃化转变温度79．12℃，但界面组装时的室温远低于产品实际运行的最高环境温度。当界面在室温下组装时，芯棒径向纤维间树脂层出现的弹性变形只是外力作用于网状结构时分子主链的键长和键角发生微小改变而使树脂形状引起改变，树脂的应力应变直到破坏都是线性的。其破坏值较高。
如果产品运行温度升高到玻璃化转变温度以下几十度范围内时，温度升高将引起其高分子侧基、支链和小链节等较小运动单元的运动加剧，外力促使树脂网状结构分子主链键长和键角发生较大的变化。树脂的应力应变规律见图1中的曲线2，其线性部分应力最高点比曲线1低很多，而且还会出现树脂屈服现象。如果产品运行温度接近树脂玻璃化转变温度，温度升高促使分子热运动的能量足以克服网状结构主链内旋转的位垒，链段也将被激发，通过主链中单键的内旋转不断改变构象，当外力作用时分子链可以从蜷曲变成伸展状况，网状结构有较大的改变。这时的树脂应力应变曲线见图1中的曲线3，已基本上不存在线性关系，应力增加不明显，应变却有很大发展。国产产品如果在自然环境时常出现45℃左右高温运行，其散热性能比瓷差的复合绝缘部件的温度可能要升高到50～60℃。在这种条件下，要保证其机械性能的稳定性，在室温组装时芯棒部件径向弹性变形量的数值不宜选择太高。目前所有国外复合绝缘子压接连接界面结构的产品，其界面结构在合理连接长度的拉脱破坏载荷都稍高于额定机械载荷。具体数值应以金具与芯棒径向材质的热膨胀差异按产品运行环境可能出现的最大温度变化来确定。但还需要指出，无论金具与芯棒径向热膨胀系数差异有多大，只要在产品运行温差范围内，芯棒径向变形始终在弹性变形范围内，其金具与芯棒配合面连接性能的蠕变就不可能太大。
5结束语
（1）复合绝缘子的压接连接界面，是靠塑变金具内腔粗糙表面与芯棒相互作用进行连接的。其芯棒内部拉力是由纤维间的树脂层进行传递的，由里及外逐渐增大。
（2）压接界面金具应采用端口加强型和受压部位端有环形卸载槽的结构，其金具长度、厚度及与芯棒的配合间隙应由配合部位剪切应力值决定。
（3）压接界面在室温下组装时，芯棒部件的径向弹性变形量最大极限值应以芯棒径向纤维间树脂试验获得的极限压应力来确定。其芯棒径向弹性变形量的确定，除了要考虑芯棒纤维含量的影响外，还应考虑芯棒的纤维间高聚物树脂材质。在室温下组装的产品其运行环境虽然都处在树脂玻璃化状态，但产品运行可能出现的最高环境温度与芯棒中树脂玻璃化转变温度79．12℃相差不是很大，若要保持界面结构的稳定性，则芯棒径向弹性变形量在产品组装时不宜选择过大。
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