CN102680560A - 绝缘子rtv涂层老化的判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绝缘子RTV涂层老化的判断方法。该判断方法包括：对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片；对试片进行电声脉冲法PEA空间电荷测试，以得到试片的空间电荷密度分布曲线；根据试片的空间电荷密度分布曲线计算得出试片的空间电荷总量；根据试片的空间电荷总量判断RTV涂层的老化程度。采用本发明的技术方案，从微观电特性角度来进行绝缘子RTV涂层老化状态的评估，用空间电荷总量为特征量对老化程度进行量化，为电力系统绝缘子的抗污闪性能的评估提供了数据基础，为进一步制定绝缘子复涂RTV材料的时间和方案提供了依据，解决了现有技术中绝缘子RTV涂层老化的判断方法准确度不高的问题。

Description

绝缘子RTV涂层老化的判断方法

技术领域

本发明涉及电力设备领域，具体而言，涉及一种绝缘子RTV涂层老化的判断方法。

背景技术

室温硫化硅橡胶(Room Temperature Vulcanized，RTV)凭借良好的憎水性和憎水迁移性使其具有优良的防污闪性能和众多特性，成为电力系统解决户外瓷绝缘设备污闪问题的解决方案，其在传统瓷绝缘子应用为：在瓷绝缘子的表面加工有一定厚度的室温硫化硅橡胶涂层，利用室温硫化硅橡胶涂层的憎水性提高绝缘子整体的防污闪性能。但是RTV涂层在户外受气候条件的浸蚀，以及强电磁场环境的影响，防污闪能力就会慢慢的减弱。

RTV涂料老化的主要因素包括表面放电(电晕放电和电弧放电)、潮湿、紫外线、温度及污秽等。涂料的老化导致绝缘子功能和性能的退化，严重时甚至会导致高压线路的故障。RTV涂料老化的一个主要表现是其表面憎水性的丧失。

目前判断绝缘子憎水性的主要方法是喷水分级法(Hydrophobcity Classification，HC分级法)。HC喷水分级法主要是利用判定涂层表面的憎水性状态来判断涂层老化程度，这种方法是将RTV涂层的表面憎水性分成HCl～HC7共7个等级，通过对运行状态下的绝缘子涂层表面进行喷水后的状态进行拍摄，将拍摄图像中的倾斜涂层表面水滴的后退角和水膜的覆盖面积与标准图像进行对比，将最接近的标准图像等级作为RTV涂层的表面憎水性等级。但是这种判断方法主观依赖性较大，准确度不高，同时图像中水迹的选择、拍摄角度、拍摄距离、试样选区形状及大小等因素均会影响憎水性的判断结果，而且测试时的环境温度、选取的测试面、季节等因素也都会对憎水性分级产生影响。

针对现有技术中存在的绝缘子RTV涂层老化的判断方法准确度不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种绝缘子RTV涂层老化的判断方法，以解决现有技术中绝缘子RTV涂层老化的判断方法准确度不高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种绝缘子RTV涂层老化的判断方法。该判断方法包括：对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片；对试片进行电声脉冲法PEA空间电荷测试，以得到试片的空间电荷密度分布曲线；根据试片的空间电荷密度分布曲线计算得出试片的空间电荷总量；根据试片的空间电荷总量判断RTV涂层的老化程度。

进一步地，对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片之前还包括：对已知老化程度的RTV涂层试片进行PEA空间电荷测试，以得到空间电荷密度的标准分布曲线；根据标准分布曲线计算得出标准空间电荷总量，根据试片的空间电荷总量判断RTV涂层的老化程度包括：将试片的空间电荷总量与标准空间电荷总量进行比较；根据比较结果得出试片的老化程度；利用试片的老化程度确定RTV涂层的老化程度。

进一步地，对已知老化程度的RTV涂层试片进行PEA空间电荷测试，以得到空间电荷密度的标准分布曲线包括：对多种型号的已知老化程度的RTV涂层分别进行PEA空间电荷测试以得到多种型号的RTV涂层的空间电荷密度的标准分布曲线，根据标准分布曲线计算得出标准空间电荷总量包括：根据多种型号的RTV涂层的空间电荷密度的标准分布曲线分别计算得出各型号的RTV涂层的标准空间电荷总量；按照RTV涂层的型号分别保存该型号对应的标准空间电荷总量，将试片的空间电荷总量与标准空间电荷总量进行比较包括：根据取样的RTV涂层的型号确定该RTV涂层型号对应的标准空间电荷总量；将试片的空间电荷总量与取样的RTV涂层的型号对应的标准空间电荷总量进行比较。

进一步地，已知老化程度的RTV涂层为没有老化的RTV涂层。或者已知老化程度的RTV涂层为已经完全老化的RTV涂层。

进一步地，对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片包括：对绝缘子不同位置的RTV涂层进行取样得到试片。

进一步地，对绝缘子不同位置的RTV涂层进行取样得到试片包括：将绝缘子的伞裙沿半径划分为面积相等的扇形区域；在每个扇形区域内的上表面的一个或多个位置对RTV涂层进行取样得到试片。

进一步地，根据试片的空间电荷密度分布曲线判断RTV涂层的老化程度还包括：记录试片在绝缘子上的取样位置、试片的空间电荷总量、以及试片取样的绝缘子的运行环境、运行年限。

进一步地，进行PEA空间电荷测试的外加极化电场强度范围取6kV/mm至8kV/mm，加压时间范围取5min至60min，参考信号的电场强度范围取1kV/mm至2kV/mm，测试脉冲幅值范围取200V至600V，测试脉冲脉宽范围取2ns至10ns。

应用本发明的技术方案，绝缘子RTV涂层老化的判断方法包括：对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片；对试片进行电声脉冲法PEA空间电荷测试，以得到试片的空间电荷密度分布曲线；根据试片的空间电荷密度分布曲线计算得出试片的空间电荷总量；根据试片的空间电荷总量判断RTV涂层的老化程度。从微观电特性角度来进行绝缘子RTV涂层老化状态的评估，使用空间电荷总量为特征量对老化程度进行量化，为电力系统绝缘子的抗污闪性能的的评估提供了数据基础，为进一步制定绝缘子复涂RTV材料的时间和方案提供了依据。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法的示意图；

图2是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法中空间电荷密度分布曲线；

图3是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法中未老化的涂层试片与完全老化涂层试片的空间电荷密度分布曲线；

图4是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法中取样位置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

电声脉冲法(Pulsed Electro-Acoustic，PEA)空间电荷测试原理是基于库仑力定律，即有驻留电荷存在时，外加的脉冲场将在被测材料上感应一个扰动的力密度。扰动会激励由带电体产生声波，声信号将被安装在一个电极上的压电传感器探测到。空间电荷分布信息就包含在声信号中，可以通过数字信号处理对其进行分离和校正。PEA方法简单实用，并能较准确测量出如电介质、绝缘材料、半导体、驻极体等材料的空间电荷分布特性。本实施例利用PEA法对RTV涂层进行空间电荷测试，计算分析测试结果以评估涂层试片的老化程度。

图1是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法的示意图，如图1所示，该判断方法主要包括如下步骤：

步骤S11：对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片；

步骤S13：对试片进行电声脉冲法PEA空间电荷测试，以得到试片的空间电荷密度分布曲线；

步骤S15：根据试片的空间电荷密度分布曲线计算得出试片的空间电荷总量；

步骤S17：根据试片的空间电荷总量判断RTV涂层的老化程度。

采用本发明实施例的RTV涂层老化的判断方法，可以通过从RTV涂层的空间电荷密度分布的微观电特性角度来进行绝缘子RTV涂层老化状态的评估，用空间电荷总量为特征量对老化程度进行量化，从而准确的判断出RTV涂层的老化程度。

步骤S13中对RTV涂层的样品试片进行PEA法空间电荷测试的过程为：在试片上加高压直流电场，使试片中产生空间电荷。保持此直流电场，在试片两端施加高压脉冲，此脉冲在试片中产生脉冲电场力，在脉冲电场力的作用下，试片中的空间电荷产生振动，振动以声波的形式向外传播，声波幅值的大小反映了电荷量的大小。声波到达压电传感器的时间反映了空间电荷出现的位置。经过压电传感器接收到的试片电压信号包含了空间电荷量的大小及位置。以不引入新的空间电荷为前提的较低电场强度的电压信号作为参考信号，对参考信号进行卷积以获得系统函数，对测得的试片电压信号进行低通滤波和卷积，与系统函数相除，获得测试试片在频域中的空间电荷分布，再经过反卷积就可获得时域空间电荷分布。

图2是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法中空间电荷密度分布曲线的示意图，如图2所示，纵坐标为空间电荷密度，而横坐标为测量深度，横坐标0点处对应下电极，曲线截止处对应上电极。可以看出沿试片厚度方向空间电荷密度存在明显的差异。由此计算出的空间电荷总量的变化，反映了老化程度的不同。

步骤S15中根据试片的空间电荷密度分布曲线计算得出试片的空间电荷总量可以为：空间电荷总量Q依据公式(1)计算：

$Q={\∫}_0^d\left|\mathrm{\ρ}(x,t)\right|\mathrm{Sdx}---\left(1\right),$

在式(1)中，ρ(x，t)为空间电荷密度函数；S为电极面积，单位为cm²；d为试样厚度，单位为cm。

步骤S17中根据试片的空间电荷总量判断RTV涂层的老化程度的具体步骤可以为：将试片的空间电荷总量与预先确定的标准值进行对照比较，从而根据标准值对应的RTV涂层的老化程度得到试片取样的RTV涂层老化程度。

上述的通过与标准值对照的具体流程为：步骤S11之前还包括：对已知老化程度的RTV涂层试片进行PEA空间电荷测试，以得到空间电荷密度的标准分布曲线；根据标准分别曲线计算得出标准空间电荷总量，从而步骤S17具体可以为：将试片的空间电荷总量与标准空间电荷总量进行比较；根据比较结果得出试片的老化程度；利用试片的老化程度确定RTV涂层的老化程度。也就是通过已知老化程度的涂层的测试结果对应得知目前测试样品的老化程度。

其中已知老化程度的RTV涂层可以是未老化的RTV涂层或者已经完全老化的RTV涂层。未老化的RTV涂层是指没有运行性能完好的RTV涂层，此时的RTV涂层的憎水性能最佳，从而绝缘子的抗污闪性能最好。而已经完全老化的RTV涂层是指RTV涂层已经完全老化达不到使用性能要求的涂层。

图3是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法中未老化的涂层试片与完全老化涂层试片的空间电荷密度分布曲线；如图3所示，未运行试片的下电极空间电荷密度分布曲线PEA1的最大幅值为0.026μC/cm³，未运行试样的空间电荷总量为0.153μC；而完全老化涂层试片下电极空间电荷密度分布曲线PEA2的最大幅值在0.040μC/cm³，完全老化涂层试片的空间电荷总量为0.288μC。对比发现，老化程度高的涂层的下电极空间电荷密度分布曲线的最大幅值明显比老化程度低的下电极空间电荷密度分布曲线的最大幅值大，同样上电极处也存在这样的结果。完全老化涂层试片的空间电荷总量几乎是未运行试样的两倍。从而可以得出PEA测试能很好地反映涂层材料的老化情况。

所以可以将试片的空间电荷总量与标准空间电荷总量的差值设定一定的阈值，当上述差值满足阈值条件时，即可以判断相同运行状况下的同样运行年限的绝缘子RTV涂层应该进行维护或者进行复涂。随着老化程度的严重，RTV涂层的空间电荷总量逐渐增大，上述的预定阈值根据绝缘子RTV涂层的具体型号和使用环境依据测试结果进行确定。

本发明的实施例也可以对不同运行年限的绝缘子RTV涂层进行试验，将试验的数据结果做成对比表格，将试片的测试数据和对比表格的数据进行比较，得出更准确的比较结果。

在实现本发明的过程中，发明人发现对于不同厂家的绝缘子RTV涂料的配料存在差别，因此不同RTV涂层的空间电荷密度分布曲线存在差异。所以可以针对不同厂家的每种型号的RTV涂层进行PEA空间电荷测试，进行判断时，使用对应型号的空间电荷密度标准分布曲线进行老化判断，从而提高准确性。

具体的实现步骤为：对多种型号的已知老化程度的RTV涂层分别进行PEA空间电荷测试以得到多种型号的RTV涂层的空间电荷密度的标准分布曲线，那么根据标准分别曲线计算得出标准空间电荷总量也就相应为：根据多种型号的RTV涂层的空间电荷密度的标准分布曲线分别计算得出各型号的RTV涂层的标准空间电荷总量；按照RTV涂层的型号分别保存该型号对应的标准空间电荷总量。从而将试片的空间电荷总量与标准空间电荷总量进行比较就相应为：根据取样的RTV涂层的型号确定该RTV涂层型号对应的标准空间电荷总量；试片的空间电荷总量与取样的RTV涂层的型号对应的标准空间电荷总量进行比较。

由于运行过程中绝缘子表面的不同位置迎风情况、阳光照射情况、以及污秽的情况不同，导致不同位置的RTV涂层老化程度并不相同。为保证老化程度判断的准确性，本实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法步骤S11可以为对绝缘子表面不同位置的RTV涂层进行取样得到试片。

绝缘子表面不同位置的RTV涂层进行取样得到试片具体取样位置的选择可以为：将绝缘子的伞裙沿半径划分为面积相等的扇形区域；在每个扇形区域内的上下表面的一个或多个位置对RTV涂层进行取样得到试片。

根据标准DL/T810-2002的附录E，HC喷水分级法的喷水面积规定为50～100cm²，而通常绝缘子伞裙直径约为15cm至18cm，喷水面积大约是一般伞裙面积的1/4至1/2，本实施例可以优选地将一片绝缘子的表面等分为三部分以保证取样的全面性。

图4是根据本发明实施例的绝缘子RTV涂层老化的判断方法中取样位置的示意图，如图4所示，将伞裙20分为内环23和外环22，然后以芯棒21为中心沿半径等分为3部分，内环23和外环22的等分线上分别取直径2cm左右的试片24，并且在取样的伞裙的上、下表面的涂层分别取样。具体的取样数量和位置可以根据绝缘子的运行环境和运行状况灵活进行，不局限于三等分取样或者四等分取样的方式。

获得空间电荷密度的标准分布曲线的测试条件与对测试样品进行测试的测试条件应保持一致，优选地，PEA测试在室温下进行的，在试样上施加6kV至8kV/mm的电场强度，加压时间为5min至60min；参考信号的电场强度为1kV/mm至2kV/mm；测量时所用的脉冲电压幅值为200V至600V，脉宽为2ns至10ns，在此条件范围下进行测试，得出的测试结果更有利于老化的判断。其中图2和图3中的空间电荷密度分布曲线的测试条件为：极化电场强度为8kV/mm，极化时间为5min，参考信号的电场强度为2kV/mm，脉冲电压幅值为400V，脉宽为5ns。操作人员可以在上述测试条件范围内根据具体的测试样品选择具体的测试条件，且保证测试条件的一致性。

本发明实施例的判断方法根据所述试片的空间电荷密度分布曲线判断所述RTV涂层的老化程度之后还可以包括：记录试片在绝缘子上的取样位置、试片的空间电荷总量、以及试片取样的绝缘子的运行环境、运行年限。从而利用上述数据建立绝缘子RTV涂层老化程度数据库，为日常的运行和维护提供数据支持。

通过以上对具体实施例的说明中，可以看出：应用本发明的技术方案，绝缘子RTV涂层老化的判断方法包括：对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片；对试片进行电声脉冲法PEA空间电荷测试，以得到试片的空间电荷密度分布曲线；根据试片的空间电荷密度分布曲线计算得出试片的空间电荷总量；根据试片的空间电荷总量判断RTV涂层的老化程度。从微观电特性角度来进行绝缘子RTV涂层老化状态的评估，用空间电荷总量对老化程度进行量化，为电力系统绝缘子的抗污闪性能的评估提供了数据基础，为进一步制定绝缘子复涂RTV材料的时间和方案提供了依据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绝缘子RTV涂层老化的判断方法，其特征在于，包括：

对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片；

对所述试片进行电声脉冲法PEA空间电荷测试，以得到所述试片的空间电荷密度分布曲线；

根据所述试片的空间电荷密度分布曲线计算得出所述试片的空间电荷总量；

根据所述试片的空间电荷总量判断所述RTV涂层的老化程度。

2.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，

对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片之前还包括：

对已知老化程度的RTV涂层试片进行PEA空间电荷测试，以得到空间电荷密度的标准分布曲线；

根据所述标准分布曲线计算得出标准空间电荷总量，

根据所述试片的空间电荷总量判断所述RTV涂层的老化程度包括：

将所述试片的空间电荷总量与所述标准空间电荷总量进行比较；

根据比较结果得出所述试片的老化程度；

利用所述试片的老化程度确定RTV涂层的老化程度。

3.根据权利要求2所述的判断方法，其特征在于，

对已知老化程度的RTV涂层试片进行PEA空间电荷测试，以得到空间电荷密度的标准分布曲线包括：对多种型号的已知老化程度的RTV涂层分别进行PEA空间电荷测试以得到多种型号的RTV涂层的空间电荷密度的标准分布曲线，

根据所述标准分布曲线计算得出标准空间电荷总量包括：

根据所述多种型号的RTV涂层的空间电荷密度的标准分布曲线分别计算得出各型号的RTV涂层的标准空间电荷总量；

按照RTV涂层的型号分别保存该型号对应的标准空间电荷总量，

将所述试片的空间电荷总量与所述标准空间电荷总量进行比较包括：

根据取样的RTV涂层的型号确定该RTV涂层型号对应的标准空间电荷总量；

将所述试片的空间电荷总量与取样的RTV涂层的型号对应的标准空间电荷总量进行比较。

4.根据权利要求2或3所述的判断方法，其特征在于，所述已知老化程度的RTV涂层为没有老化的RTV涂层。

5.根据权利要求2或3所述的判断方法，其特征在于，所述已知老化程度的RTV涂层为已经完全老化的RTV涂层。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的判断方法，其特征在于，对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片包括：对绝缘子不同位置的RTV涂层进行取样得到试片。

7.根据权利要求6所述的判断方法，其特征在于，对绝缘子不同位置的RTV涂层进行取样得到试片包括：

将所述绝缘子的伞裙沿半径划分为面积相等的扇形区域；

在每个所述扇形区域内的上表面的一个或多个位置对RTV涂层进行取样得到试片。

8.根据权利要求6所述的判断方法，其特征在于，根据所述试片的空间电荷密度分布曲线判断所述RTV涂层的老化程度还包括：

记录所述试片在绝缘子上的取样位置、所述试片的空间电荷总量、以及所述试片取样的绝缘子的运行环境、运行年限。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的判断方法，其特征在于，进行所述PEA空间电荷测试的外加极化电场强度范围取6kV/mm至8kV/mm，加压时间范围取5min至60min，参考信号的电场强度范围取1kV/mm至2kV/mm，测试脉冲幅值范围取200V至600V，所述测试脉冲脉宽范围取2ns至10ns。

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