一种复合绝缘子老化程度的快速检测方法技术

一种复合绝缘子老化程度的快速评估方法，用于解决现有评估方法准确性差、评估时间长的问题，所述方法首先利用高压加载装置对从待评估复合绝缘子伞裙表面切下的高温硫化硅橡胶试样施加直流电压；然后利用表面电荷测量装置测量试样的表面电荷，进而计算出试样的平均表面电荷密度；最后根据计算出的平均表面电荷密度的大小实现复合绝缘子老化程度的快速判断。本发明专利技术根据加压后复合绝缘子平均表面电荷密度的大小来判断复合绝缘子的老化程度，不仅可以给出定量的判别结果，保证了评估结果的准确性，而且操作和计算过程非常简便，大大提高了复合绝缘子老化程度的评估效率。

A new method for evaluating the aging degree of composite insulators

A rapid assessment of the degree of composite insulator aging method is used to solve the accuracy of existing assessment methods, assessment of difference time is long, the method uses the pressure loading device of DC voltage is applied to assess rubber specimen for composite insulator surface cutting under the high temperature vulcanized silicone from; and then use the surface charge of the surface charge measurement device for measuring sample then, calculate the average surface charge density of the sample; according to quickly determine the average surface charge density calculated the size of composite insulator aging degree. The invention is to determine the degree of aging of composite insulators according to the size of the composite insulator surface charge density of the average pressure, not only can give quantitative results, to ensure the accuracy of the assessment results, and the operation and the calculation process is very simple, greatly improving the efficiency of assessment of composite insulator aging degree.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据表面电荷密度对复合绝缘子材料的老化程度进行快速评估的方法，属于绝缘体

技术介绍
目前，高压输电线路杆塔大都通过复合绝缘子与线路绝缘，复合绝缘子的伞裙和护套的材质一般为高温硫化硅橡胶。在长期挂网运行过程中，高温硫化硅橡胶受到高强度电场及环境中光、热、雨、污秽等的影响，会出现严重的老化问题。为确保高压输电线路的可靠运行，有必要对复合绝缘子的老化程度进行检测。现有的硅橡胶复合绝缘子老化程度检测方法有多种，如根据材料的物理特性(如材料外观、憎水性、等值盐密、灰密、热重等)分析绝缘子的老化程度；根据材料的化学特性分析绝缘子的老化程度；根据材料的电特性(如闪络电压、泄露电流、热刺激电流等)分析绝缘子的老化程度。但这些方法均不能给出定量的判别结果，其准确性较差，而且现有的检测方法普遍存在操作和计算过程复杂，测量时间长的缺陷，大大降低了复合绝缘子的评估效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种复合绝缘子老化程度的快速评估方法，在保证评估结果准确性的同时，提高复合绝缘子的评估效率。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述方法首先利用高压加载装置对从待评估复合绝缘子伞裙表面切下的高温硫化硅橡胶试样施加直流电压；然后利用表面电荷测量装置测量试样的表面电荷，进而计算出试样的平均表面电荷密度；最后根据计算出的平均表面电荷密度的大小实现复合绝缘子老化程度的快速判断。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述方法包括以下步骤：a.使用切片器从挂网运行过的待评估复合绝缘子伞裙表面切下圆片型高温硫化硅橡胶试样；b.利用高压加载装置对试样施加直流电压，达到设定的加压时长后撤去直流电压；c.利用表面电荷测量装置对均布于试样表面上设定扫描区域内的多个测量点的表面电荷进行测量，记录每个测量点的测量值；d.计算试样表面设定扫描区域内的平均表面电荷密度，平均表面电荷密度按下式计算：其中，为平均表面电荷密度，n为测量点总数，σi为第i个测量点的表面电荷；e.根据计算出的平均表面电荷密度对复合绝缘子老化程度进行评估：平均表面电荷密度越大，老化程度越严重，当平均电荷密度超过设定的阈值时，认为复合绝缘子老化程度严重，需要进行更换。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述高压加载装置包括试样托板和两个指型电极，所述试样托板上设有试样凹槽，被测高温硫化硅橡胶试样放置在试样凹槽内；两个指型电极固定在试样托板上并分别与直流高压源的正负极连接，两个指型电极的端部对称压在被测高温硫化硅橡胶试样两侧边缘上。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述表面电荷测量装置包括静电计和静电探头，所述静电探头包括屏蔽盒和外部设有绝缘层的测量引线，所述屏蔽盒固定在位置调节机构上，所述测量引线的首端接静电计，尾端穿过屏蔽盒后与高温硫化硅橡胶试样相对应，在测量引线的尾端的绝缘层外部设有屏蔽套，所述屏蔽套与屏蔽盒固定连接，所述装置的测量方法如下：①通过位置调节机构调节静电探头的位置，使测量引线的尾端对准被测高温硫化硅橡胶试样表面上设定扫描区域内的第一个测量点，记录静电计的读数U1；②调节静电探头的位置，依次对其它测量点进行测量，记录所有测量点的静电计读数Ui，i＝1,2，…，n，其中n为测量点总数；③按下式计算各测量点的表面电荷；σi＝M×(Ui+X)其中，σi为第i个测量点的表面电荷，Ui为第i个测量点处的静电计读数，M为标定系数，X为Ui的校正参数。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述高温硫化硅橡胶试样的直径为20mm，厚度为3mm，每个指形电极与被测高温硫化硅橡胶试样的接触面为半圆形，半径为8mm，两指形电极之间的距离为10mm。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述高温硫化硅橡胶试样表面上的设定扫描区域位于两指形电极之间，相邻测量点之间的间距为1mm，所述静电探头与试样之间的距离为1-5mm。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述高压加载装置的两个指型电极之间的直流电压为7kV，每个高温硫化硅橡胶试样的加压时间为2分钟。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，根据平均表面电荷密度对复合绝缘子老化程度进行评估时，平均表面电荷密度的阈值为0.52μC/m2。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述高压加载装置还包括绝缘螺栓，所述绝缘螺栓旋在试样托板的试样凹槽底部的螺纹孔中，绝缘螺栓的端部顶在被测高温硫化硅橡胶试样上。上述复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述静电探头与高温硫化硅橡胶试样之间设置有屏蔽挡板。本专利技术根据加压后复合绝缘子平均表面电荷密度的大小来判断复合绝缘子的老化程度，不仅可以给出定量的判别结果，保证了评估结果的准确性，而且操作和计算过程非常简便，大大提高了复合绝缘子老化程度的评估效率。本专利技术对不同老化程度试样的闪络电压进行试验，图11给出了-7kV下表面电荷密度与不同电晕老化时间试样的平均闪络电压的关系图，可以看出当电晕老化250h时硅橡胶试样的闪络电压值已经与老化1000h的试样相近，而闪络电压是衡量硅橡胶电气性能的重要指标之一，因而认为电晕老化250h的硅橡胶试样老化严重，此时硅橡胶试样的表面电荷密度为0.52μC/m2。附图说明图1为高压加载装置和表面电荷测量装置的主视图；图2为图1中高压加载装置的俯视图；图3为静电探头扫描区域；图4为静电探头的结构示意图；图5为复合绝缘子老化100h的表面电荷分布；图6为复合绝缘子老化250h的表面电荷分布；图7为复合绝缘子老化450h的表面电荷分布；图8为复合绝缘子老化650h的表面电荷分布；图9为复合绝缘子老化1000h的表面电荷分布；图10是加压-7kV时，平均表面电荷密度随电晕老化时间的变化情况；图11是加压-7kV下表面电荷平均分布密度与不同电晕老化时间试样的平均闪络电压的关系图。图中各标号清单为：1、试样托板；2、试样；3、指型电极；4、静电探头；5、绝缘螺栓；6、固定螺栓；7、扫描区域；8、测量引线；9、绝缘层；10、屏蔽套；11、屏蔽盒；12、静电计。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。本专利技术提供了一种复合绝缘子老化程度的快速评估方法，所述方法根据随着复合绝缘子老化程度的加深，其陷阱能级加深，陷阱密度增加的特性，以及陷阱可以俘获载流子形成电荷中心的特性，通过试样的平均表面电荷密度快速判断复合绝缘子的老化程度，具体步骤如下：a.采集试样：使用切片器从挂网运行过的复合绝缘子伞裙表面切下直径为20mm的圆片形高温硫化硅橡胶试样；b.试样加压：利用高压加载装置对试样进行加压，2min后撤去电压；c.表面电荷检测：利用表面电荷测量装置测量试样的表面电荷，将试样表面一定范围内测得的表面电荷σ绘制成x-y-σ三维图。d.计算试样表面设定扫描区域内的平均表面电荷密度，其中为平均表面电荷密度，n为测量点总数，σi为第i个测量点的表面电荷；d.老化程度评估：x-y-σ三维图中平均表面电荷密度越高，说明高温硫化硅橡胶试样的陷阱捕获的电荷越多，陷阱能级越深，陷阱密度越高。x-y-σ三维图中某处表面电荷越多，说明此处捕获更的电荷越多，陷阱能级越深。随着高温硫化硅橡胶老化程度的增加，其陷阱能级加深，陷阱密度增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合绝缘子老化程度的快速评估方法，其特征是，所述方法首先利用高压加载装置对从待评估复合绝缘子伞裙表面切下的高温硫化硅橡胶试样(2)施加直流电压；然后利用表面电荷测量装置测量试样的表面电荷，进而计算出试样(2)的平均表面电荷密度；最后根据计算出的平均表面电荷密度的大小实现复合绝缘子老化程度的快速判断。

【技术特征摘要】
1.一种复合绝缘子老化程度的快速评估方法，其特征是，所述方法首先利用高压加载装置对从待评估复合绝缘子伞裙表面切下的高温硫化硅橡胶试样(2)施加直流电压；然后利用表面电荷测量装置测量试样的表面电荷，进而计算出试样(2)的平均表面电荷密度；最后根据计算出的平均表面电荷密度的大小实现复合绝缘子老化程度的快速判断。2.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化程度的快速评估方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.使用切片器从挂网运行过的待评估复合绝缘子伞裙表面切下圆片型高温硫化硅橡胶试样；b.利用高压加载装置对试样施加直流电压，达到设定的加压时长后撤去直流电压；c.利用表面电荷测量装置对均布于试样表面上设定扫描区域内的多个测量点的表面电荷进行测量，记录每个测量点的测量值；d.计算试样表面设定扫描区域内的平均表面电荷密度，平均表面电荷密度按下式计算：其中，为平均表面电荷密度，n为测量点总数，σi为第i个测量点的表面电荷；e.根据计算出的平均表面电荷密度对复合绝缘子老化程度进行评估：平均表面电荷密度越大，老化程度越严重，当平均电荷密度超过设定的阈值时，认为复合绝缘子老化程度严重，需要进行更换。3.根据权利要求1或2所述的复合绝缘子老化程度的快速评估方法，其特征是，所述高压加载装置包括试样托板(1)和两个指型电极(3)，所述试样托板(1)上设有试样凹槽，被测高温硫化硅橡胶试样(2)放置在试样凹槽内；两个指型电极(3)固定在试样托板(1)上并分别与直流高压源的正负极连接，两个指型电极(3)的端部对称压在被测高温硫化硅橡胶试样(2)两侧边缘上。4.根据权利要求3所述的复合绝缘子老化程度的快速评估方法，其特征是，所述表面电荷测量装置包括静电计(12)和静电探头(4)，所述静电探头(4)包括屏蔽盒(11)和外部设有绝缘层(9)的测量引线(8)，所述屏蔽盒(11)固定在位置调节机构上，所述测量引线(8)的首端接静电计(12)，尾端穿过屏蔽盒(11)后与高温硫化硅橡...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁英，靳哲，张君成，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13