一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法，包括三个步骤,a、建立复合绝缘子伞裙三维完好模型，分析伞裙表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；b、建立同电压下复合绝缘子伞裙三维破损模型，改变破损的程度和位置，分析其表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；c、对比分析步骤a和b分别得到完好及破损复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场,判断出伞裙的破损位置。通过本发明专利技术的方法研究伞裙破损后其表面、沿面以及空间轴向电场能够判断出破损伞裙的位置和程度，从而快速的对复合绝缘子串进行调整或更换，有效避免泄漏电流加大导致的加速绝缘子伞裙老化的问题。

A diagnosis method of composite insulator's umbrella skirt damage

The invention discloses a method for diagnosing the breakage of composite insulator umbrella skirt, which comprises three steps. A. Establishing a three-dimensional intact model of composite insulator umbrella skirt, analyzing the surface electric field diagram, the surface electric field diagram and the space axial electric field diagram of the umbrella skirt; B. Establishing a three-dimensional breakage model of composite insulator umbrella skirt under the same voltage to change the breakage. The degree and position of the umbrella skirt surface electric field diagram, along the surface electric field diagram and space axial electric field diagram are analyzed; c, comparative analysis steps a and B are intact and damaged composite insulator umbrella skirt surface electric field, along the surface electric field and space axial electric field, determine the damage position of the umbrella skirt. Through the method of the invention, the position and degree of the damaged umbrella skirt can be judged by the surface, the surface and the axial electric field in space after the umbrella skirt is damaged, and the composite insulator string can be adjusted or replaced quickly, thus effectively avoiding the problem of accelerating the aging of the umbrella skirt caused by the increase of leakage current.

【技术实现步骤摘要】
一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法
本专利技术涉及复合绝缘子伞裙诊断
，尤其涉及一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法。
技术介绍
复合绝缘子因其良好的绝缘性能、耐污闪、重量轻和维护简单等特点被广泛用于输电线路。在挂网运行条件下，复合绝缘子会经历高温、潮湿、盐雾、紫外线照射、日光照射、淋雨、高电压等因素的综合作用，经过长年累月的累积会使复合绝缘子的外观及性能发生一系列的变化，其中最直观、最明显的变化在于其伞裙的外观老化。很多情况都会对绝缘子伞裙造成破坏，过于猛烈的大风可能会从根部的位置撕裂伞裙，鸟类的啄食也有可能会使得伞裙损坏。统计显示，自从2005年至今，河南省、湖北省、浙江省等几个省份的4条交、直流线路上，已经有87支甚至更多的复合绝缘子由于遭受鸟啄而被损害，伞裙破损后会使爬电距离减少，泄漏电流加大，从而加速绝缘子伞裙的老化。研究伞裙破损后其表面、沿面以及空间轴向电场能够判断出破损伞裙位置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法，解决现有技术复合绝缘子伞裙损害后不能及时发现，会使爬电距离减少，泄漏电流加大，从而加速绝缘子伞裙的老化的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法，包括以下步骤,a、建立110kV复合绝缘子伞裙三维完好模型，分析伞裙表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；b、建立110kV复合绝缘子伞裙三维破损模型，改变破损的程度和位置，分析其表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；c、对比分析步骤a和b分别得到完好及破损复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场,判断出伞裙的破损位置。进一步的，步骤a和b中分析的所述沿面电场为沿面一维电场。再进一步的，通过分别计算分析完好及破损的复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场分别绘制得到表面电场图、沿面电场图和空间轴向电场图，进行对比分析。再进一步的，步骤a中，包括以下步骤，a1、利用COMSOL仿真软件中的几何模块建立1：1的复合绝缘子伞裙完好三维模型；a2、根据实际运行的复合绝缘子串为模型给每个组成部分设置相应的材料；a3、根据实际运行情况结合仿真的边界条件给复合绝缘子串模型施加相应的电势；a4、综合考虑运算时间和精度，为不同组成部分进行不同尺度的剖分；a5、通过计算得到表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图。再进一步的，步骤a3中，包括以下步骤：在忽略空间电荷影响的情况下，可以采用相应的静电场方法求解。因此复合绝缘子串表面及周围介质中的电场求解满足：公式中：参数E为介质区的电场强度，单位为N/C；参数ε为介质的介电常数；参数ρ为空间电荷体密度，单位为c/m3，电位函数满足公式(3)：计算复合绝缘子伞裙表面及周围介质中的电场分布时，空气域的相对介电常数为1；伞裙的相对介电常数为6；护套的相对介电常数为4；钢脚和铁帽的介电常数为1000；复合绝缘子串空间电场计算是一个开域计算问题，但是开域是无法直接进行精确计算的，本文利用有限元建模技术将无限大的空气域问题转化为有限域的问题，从而解决了对开域直接进行计算的棘手问题；计算时，采用第1类边界条件为：上述公式中：Γ0为空气域边界和绝缘子低压端；Γk为绝缘子高压端，式(4)-(5)组成了完整的边值问题。再进一步的，步骤a4中，通过局部细化剖分方法对于绝缘子等细小复杂的区域进行高精度剖分，最小网格尺寸选取5mm，同时对尺寸大而又规则的空气域进行粗略剖分，三维模型空气域的最大网格尺寸可以取为50mm。再进一步的，步骤a5中，包括以下步骤，表面的选取为选取整个复合绝缘子串的表面，伞裙沿面一维曲线和距离复合绝缘子串的芯棒外表面D＝250mm处的空间轴向曲线，得到相应的电场图和电场分布曲线。再进一步的，步骤b中，包括以下步骤，b1、利用COMSOL仿真软件中的几何模块建立1：1的复合绝缘子伞裙破损三维模型；b2、根据实际运行的复合绝缘子串为模型每个组成部分设置相应的材料；b3、根据实际运行情况结合仿真的边界条件给复合绝缘子串模型施加相应的电势；b4、考虑运算时间和精度，为不同部分进行不同尺度的剖分；b5、计算选取得到表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：本专利技术使用时，通过输电线路上的监控图像，对复合绝缘子伞裙进行分析，通过本专利技术的方法研究伞裙破损后其表面、沿面以及空间轴向电场能够判断出破损伞裙的位置和程度，从而快速的对伞裙进行调整或更换，有效避免泄漏电流加大导致的加速绝缘子伞裙老化的问题。附图说明下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术复合绝缘子伞裙破损诊断方法流程图；图2为本专利技术复合绝缘子伞裙完好结构示意图；图3为本专利技术复合绝缘子伞裙破损结构示意图；图4为本专利技术复合绝缘子伞裙剖分示意图；图5为本专利技术表面、沿面和空间轴向电场的选取示意图；图6为本专利技术复合绝缘子伞裙完好表面电场图；图7为本专利技术复合绝缘子伞裙完好沿面电场曲线图；图8为本专利技术复合绝缘子伞裙完好空间轴向电场曲线图；图9为本专利技术复合绝缘子伞裙破损实物图；图10-1、10-2、10-3为本专利技术复合绝缘子伞裙高压端、中压端、低压端破损表面电场图；图11-1、11-2、11-3为本专利技术复合绝缘子伞裙高压端、中压端、低压端破损沿面电场曲线图；图12为本专利技术复合绝缘子伞裙破损空间轴向电场曲线图；图13为本专利技术复合绝缘子伞裙破损较大时表面电场图；图14为本专利技术复合绝缘子伞裙破损较小时表面电场图；图15为本专利技术复合绝缘子伞裙破损较大时沿面电场曲线图；图16为本专利技术复合绝缘子伞裙破损较小时沿面电场曲线图；图17为本专利技术复合绝缘子伞裙两种破损程度的空间轴向电场曲线图；附图标记说明：1、高压端；2、中压端；3、低压端。具体实施方式如图1-5所示，一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法，包括以下步骤,a、建立110kV复合绝缘子伞裙三维完好模型，分析伞裙表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；b、建立110kV复合绝缘子伞裙三维破损模型，改变破损的程度和位置，分析其表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；c、对比分析步骤a和b分别得到完好及破损复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场,判断出伞裙的破损位置。其中，多个复合绝缘子伞裙与护套连接在芯轴(棒)上形成复合绝缘子串，主要应用在输电线路上，复合绝缘子串上的电场分布从下向上依次是高压端1、中压端2和低压端3。步骤a和b中分析的所述沿面电场为沿面一维电场，且表面电场图为空间三维图，空间轴向电场也为一维图。通过分别计算分析完好及破损的复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场分别绘制得到表面电场图、沿面电场图和空间轴向电场图，进行对比分析。步骤a中，包括以下步骤，a1、利用COMSOL仿真软件中的几何模块建立1：1的复合绝缘子伞裙完好三维模型；a2、根据实际运行的复合绝缘子串为模型给每个组成部分设置相应的材料；a3、根据实际运行情况结合仿真的边界条件给复合绝缘子串模型施加相应的电势；a4、综合考虑运算时间和精度，为不同组成部分进行不同尺度的剖分；a5、通过计算得到表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图。步骤a3中，包括以下步骤：为了计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法，其特征在于：包括以下步骤,a、建立复合绝缘子伞裙三维完好模型，分析伞裙表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；b、建立同电压下复合绝缘子伞裙三维破损模型，改变破损的程度和位置，分析其表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；c、对比分析步骤a和b分别得到完好及破损复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场,判断出伞裙的破损位置。

【技术特征摘要】
1.一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法，其特征在于：包括以下步骤,a、建立复合绝缘子伞裙三维完好模型，分析伞裙表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；b、建立同电压下复合绝缘子伞裙三维破损模型，改变破损的程度和位置，分析其表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图；c、对比分析步骤a和b分别得到完好及破损复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场,判断出伞裙的破损位置。2.根据权利要求1所述的复合绝缘子伞裙破损诊断方法，其特征在于：步骤a和b中分析的所述沿面电场为沿面一维电场。3.根据权利要求1或2所述的复合绝缘子伞裙破损诊断方法，其特征在于：通过分别计算分析完好及破损的复合绝缘子伞裙的表面电场、沿面电场和空间轴向电场分别绘制得到表面电场图、沿面电场图和空间轴向电场图，进行对比分析。4.根据权利要求1所述的复合绝缘子伞裙破损诊断方法，其特征在于：步骤a中，包括以下步骤，a1、利用COMSOL仿真软件中的几何模块建立1：1的复合绝缘子伞裙完好三维模型；a2、根据实际运行的复合绝缘子串为模型给每个组成部分设置相应的材料；a3、根据实际运行情况结合仿真的边界条件给复合绝缘子串模型施加相应的电势；a4、综合考虑运算时间和精度，为不同组成部分进行不同尺度的剖分；a5、通过计算得到表面电场图、沿面电场曲线图和空间轴向电场曲线图。5.根据权利要求4所述的复合绝缘子伞裙破损诊断方法，其特征在于：步骤a3中，包括以下步骤：在忽略空间电荷影响的情况下，可以采用相应的静电场方法求解，因此复合绝缘子串表面及周围介质中的电场求解满足：▽×E＝0(1)▽·εE＝ρ(2)公式中：参数E为介质区的电场强度，单位为N/C；参数ε为介质的介电常数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伯岩，张志猛，刘杰，耿江海，王平，夏彦卫，丁斌，孙翠英，
申请(专利权)人：国网河北能源技术服务有限公司，国网河北省电力有限公司电力科学研究院，华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13