CN102680815A

CN102680815A - 一种复合绝缘子交界面的检测方法及系统

Info

Publication number: CN102680815A
Application number: CN2012101108743A
Authority: CN
Inventors: 赵庆州; 王黎明; 陈荣盛; 本哈德·鲁茨
Original assignee: Tianshengqiao Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co
Current assignee: Tianshengqiao Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: CN102680815B

Abstract

本发明公开一种复合绝缘子交界面的检测方法及系统，所述方法包括：从待检测的复合绝缘子中取样，获得实验组绝缘子和参照组绝缘子，然后对实验组绝缘子进行水煮实验；将参照组绝缘子和实验组绝缘子安装在各自高压电路的电极结构中，并对电极结构施加电压；通过高压电路中的泄露电流检测装置检测实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流，同时，通过表面温度测试仪测试所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度；根据实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流以及表面温度，判断待检测的复合绝缘子的护套与芯棒的交界面是否存在脱粘类缺陷。本发明能够有效鉴别护套与芯棒交界面的脱粘类缺陷，且检测效率高，检测成本低。

Description

一种复合绝缘子交界面的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及绝缘子交界面的检测领域，尤其涉及一种复合绝缘子交界面的检测方法及系统。

背景技术

复合绝缘子是由玻璃纤维树脂的芯棒、合成材料的护套、伞裙和两端的连接金具组成的绝缘子，由于其重量轻、强度高、耐污闪性能强、制造维护方便等众多优点而在电力系统中得到了广泛的应用。为了不断改进复合绝缘子的工艺，提高它的质量，需要对复合绝缘子的各部分组件进行鉴定实验，以确定最优的绝缘子设计方案与材料组合。

标准IEC6227-2005即标称电压大于1000V的室内外用聚合绝缘子定义、实验方法和验收准则，收录了绝大部分常见的针对1000V以上绝缘子质量的鉴定实验，其中，仅有三种可以鉴定复合绝缘子交界面质量的实验方法：1、直接观测法。通过肉眼直接观测复合绝缘子交界面的缺陷如护套、伞裙、金具等部位有无开裂，有无电蚀损、粉化、漏电痕迹等。2、陡波实验。实验方法：将复合绝缘子在盐水中水煮后，对其施加冲击电压，观察绝缘子的放电波形是否存在畸变，以及是否出现击穿现象，从而判断绝缘子交界面的质量。3、工频干耐受实验。实验方法：将复合绝缘子在盐水中水煮后，对其施加30分钟80％的闪络电压，在温升是不超过10摄氏度时，观察绝缘子的温度变化，并依此判断绝缘子交界面的质量。

但是，上述三种鉴定复合绝缘子交界面质量的实验方法均不能鉴别护套与芯棒交界面的脱粘类缺陷，无法评价护套与芯棒交界面的粘结质量，而且检测效率低，检测成本高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种复合绝缘子交界面的检测方法及系统，其能够有效鉴别护套与芯棒交界面的脱粘类缺陷。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种复合绝缘子交界面的检测方法，包括如下步骤：

A、从待检测的复合绝缘子中取样，获得实验组绝缘子和参照组绝缘子，然后对所述实验组绝缘子进行水煮实验；

B、将所述参照组绝缘子和经水煮实验处理的实验组绝缘子安装在各自高压电路的电极结构中，并对所述电极结构施加电压；

C、通过所述高压电路中的泄露电流检测装置检测实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流，同时，通过表面温度测试仪测试所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度；

D、根据步骤C中所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流以及表面温度，判断所述待检测的复合绝缘子的护套与芯棒的交界面是否存在脱粘类缺陷。

特别的，所述步骤B具体包括：

B1、在实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部各设置一金属片，然后将所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部插入各自电极结构两片电极的凹槽中；

B2、输送电压给所述高压电路，开始对所述实验组绝缘子和参照组绝缘子施加电压。

特别的，所述步骤C具体包括：

C1、通过所述高压电路中的泄露电流检测装置检测实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流，同时，通过表面温度测试仪测试所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度；

C2、调整施加在所述实验组绝缘子和参照组绝缘子两端的电压，重复步骤C1的操作。

特别的，所述步骤D具体包括：

判断实验组绝缘子两端的电压的变化和与其对应的泄漏电流的变化是否呈线性变化，以及实验组绝缘子的泄漏电流的幅值是否不高于1毫安，如果同时满足，则判断实验组绝缘子的表面温度是否不高于50摄氏度，以及在对实验组绝缘子和参照组绝缘子施加相同电压时，实验组绝缘子的表面温度是否比参照组绝缘子的表面温度高出值小于10摄氏度时，如果也同时满足，则判定待检测的复合绝缘子的护套与芯棒的交界面不存在脱粘类缺陷。

特别的，所述步骤D还包括：

根据步骤C中所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的漏电电流所对应的泄漏电流的波形，判断实验组绝缘子和参照组绝缘子是否存局部放电。

特别的，所述表面温度测试仪选用红外相机，从红外相机拍摄的图片中获得实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度以及所述实验组绝缘子护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷的位置和形状大小。

本发明还公开了一种检测复合绝缘子质量的实验系统，包括：

水煮装置，用于将从待检测的复合绝缘子中取样得到的实验组绝缘子进行水煮实验；

高压电路，用于对从待检测的复合绝缘子中取样得到参照组绝缘子以及经水煮装置处理的所述实验组绝缘子施加电压，并通过设置在所述高压电路中的泄露电流检测装置检测实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流；

表面温度测试仪，用于测试高压电路中所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度。

特别的，所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部各设置一金属片，所述高压电路中的电极结构的两片电极上开设有与所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部对应的凹槽。

特别的，所述表面温度测试仪选用红外相机。

本发明通过从待检测的复合绝缘子中截取实验组绝缘子和参照组绝缘子检测护套与芯棒交界面的脱粘类缺陷，而不是将整个待检测的复合绝缘子作为实验组进行检测，提高了检测效率，减少了检测成本；通过在实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部各设置一金属片以及开设有凹槽的电极结构将实验组绝缘子和参照组绝缘子固定在电极结构中，导电性好；而且通过红外相机拍摄的图片中可以直观的获得实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度以及所述实验组绝缘子护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷的位置和形状大小。

附图说明

图1为本发明实施例提供的复合绝缘子交界面的检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的水煮容器的实际应用示意图；

图3为本发明实施例提供的高压电路的电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的漏电流与试验电压的关系图；

图5为本发明实施例提供的电极结构的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

复合绝缘子交界面的缺陷有很多中，但是针对护套与芯棒交界面的脱粘类缺陷也即护套与芯棒交界面的粘结质量存在问题的缺陷，目前还没有具体的检测方法。本发明提供了一种检测复合绝缘子护套与芯棒交界面的脱粘类缺陷的方法，其原理是：如果复合绝缘子的护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷，那么在水煮实验时，脱粘类缺陷将变得更加明显，在缺陷处将有水分侵入，其材料的电导率将升高，此时对复合绝缘子施加逐步上升的电压，缺陷处的电流密度将增大，随之泄漏电流将会升高，相应的出现局部发热，表面温度也会上升，比较水煮实验后的复合绝缘子与未经水煮的参照绝缘子的泄露电流与表面温度，然后参照鉴定标准评价复合绝缘子护套与芯棒交界面的粘结质量。

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的复合绝缘子交界面的检测方法流程图。

本实施例中复合绝缘子交界面的检测方法包括如下步骤：

步骤101、从待检测的复合绝缘子中取样，获得实验组绝缘子和参照组绝缘子。

使用金刚石锯在冷水下从待检测的复合绝缘子上截下5份实验组绝缘子和1份参照组绝缘子，要求：截面近似水平，与中轴线成90度夹角，长度在70毫米至80毫米范围内，使用砂纸对截面进行打磨使其尽量光滑，且使截面边缘干净，无毛刺。如果在取样过程中与上述过程有差异，需记录在实验报告中。

步骤102、对实验组绝缘子进行水煮实验。

在水煮实验前，使用异丙醇与滤纸清洗实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面。将5份实验组绝缘子放入水煮容器中(玻璃或者不锈钢材料)，使用去离子水进行23.5小时至24.5小时范围内的水煮实验，其中，在去离子水中需加入0.1％质量的氯化钠。根据实验组绝缘子护套的厚度不同，水煮实验的时间对应会有变化，如果护套的厚度超过5毫米，推荐水煮时间在65.5小时至66.5小时之间。如果需要在不同类型的复合绝缘子之间对比护套与芯棒交界面的粘结质量，在进行水煮实验时，将从同一复合绝缘子截取的实验组绝缘子放在同一水煮容器中进行水煮实验。

水煮实验完成后，将实验组绝缘子取出，放入另一容器中(玻璃或者不锈钢材料)，然后加入常温的自来水浸泡至少15分钟。应当注意，需要在三个小时之内对实验组绝缘子施加电压，也即启动加压实验，不然将影响实验的效果。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的水煮容器的实际应用示意图，图中201为冷凝区，202为冷凝管，203为实验组绝缘子，204为可调加热板，205为水煮容器，其中，冷凝区201的长度为400mm(毫米)，冷凝管202的长度为700mm。

步骤103、将参照组绝缘子和经水煮实验处理的实验组绝缘子安装在各自高压电路的电极结构中，并对所述电极结构施加电压。

对参照组绝缘子和实验组绝缘子施加电压所使用的高压电路相同，图3为本发明实施例提供的高压电路的电路结构示意图，该高压电路包括：分压器T1、高压变压器T2、高压测量装置V、泄露电流检测装置即毫安表mA、毫安表保护电路Pr以及电极结构S，其中，所述分压器T1的一端连接高压电源，另一端连接高压变压器T2，所述高压测量装置V的一端与电极结构S的一端和高压变压器T2的一端连接，另一端与高压变压器的另一端、毫安表mA的一端以及毫安表保护电路Pr的一端连接，所述毫安表保护电路Pr的另一端与毫安表mA的另一端和电极结构S的另一端连接。

在进行加压实验前，需要使用滤纸将实验组绝缘子表面拭干，吸掉表面水分。为了便于将实验组绝缘子和参照组绝缘子固定在电极结构中，提高导电性，本实施例中电极结构的两片电极上开设有与所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部对应的凹槽，而且在实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部各垫装有一金属箔片，最终将实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部卡在两片电极的凹槽中。然后，输送电压给所述高压电路，开始对所述实验组绝缘子和参照组绝缘子施加逐步升高的电压，而不是施加标准IEC6227-2005中所用的脉冲电压和工频恒定电压，这样可以节约检测时间。

步骤104、通过所述高压电路中的泄露电流检测装置检测实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流，同时，通过表面温度测试仪测试所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度。

本实施例中泄露电流检测装置为所述高压电路中的毫安表mA，表面温度测试仪选用红外相机。高压电路在对所述实验组绝缘子和参照组绝缘子施加逐步升高的电压时，初始升压速率为每秒1千伏(kv)，持续3秒，当试验电压到达3千伏时，维持该电压不变，在2分钟后使用红外相机测量实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度。使用红外相机拍摄时，需拍摄复合绝缘子全表面的温度情况，建议从四周间隔90度拍摄4张照片。如果没有红外相机，也可以采用其它的单点测温的仪器，在实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面均匀选取6个采样点，每个采样点的温度代表60度范围内的表面温度情况。在第一次温度测量完成后，升压2千伏，待电压稳定两分钟后，重新按照第一次温度测量的方法测量表面温度，完成温度测量后继续升高2千伏电压。

上述过程重复进行直至试验电压达到29千伏。在最后一次温度测量完成后(此时试验电压为29千伏)，将试验电压降压至零。值得说明的是，在每个电压点测量实验组绝缘子和参照组绝缘子表面温度的同时，还需要记录实验组绝缘子和参照组绝缘子泄露电流的大小，并且与对应的试验电压做成漏电流与试验电压的关系图。由于湿度会影响空气电导率，温度会影响升压过程中绝缘子的表面温度，为了统一标准，在进行实验时需要记录外界环境的温度与湿度。

步骤105、根据检测到的实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流以及表面温度，判断待检测的复合绝缘子的护套与芯棒的交界面是否存在脱粘类缺陷。

根据检测到的实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流以及表面温度，然后对照鉴定标准判断判断待检测的复合绝缘子的护套与芯棒的交界面是否存在脱粘类缺陷。而且根据所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的漏电电流所对应的泄漏电流的波形，可以判断实验组绝缘子和参照组绝缘子是否存局部放电，当出现稳定的泄漏电流的波形时，说明实验组绝缘子和参照组绝缘子存在局部放电现象，那么就需要采取措施来抑制局部放电。

其中，所述鉴定标准有三条：第一条、在任何实验电压下，实验组绝缘子两端的电压的变化和与其对应的泄漏电流的变化呈线性变化。第二条、在任何实验电压下，实验组绝缘子的泄漏电流的幅值不高于1毫安。第三条、在任何实验电压下，实验组绝缘子的表面温度不高于50摄氏度，而且在对实验组绝缘子和参照组绝缘子施加相同电压时，实验组绝缘子的表面温度是比参照组绝缘子的表面温度高出值小于10摄氏度。只有在同时满足鉴定标准的第一至第三条时，才能判定待检测的复合绝缘子的护套与芯棒的交界面不存在脱粘类缺陷。

如图4所示，图4为本发明实施例提供的漏电流与试验电压的关系图，图中401为5份实验组绝缘子中其中一份对应的实验组曲线，402为参照组绝缘子对应的参照组曲线，在该图中实验组曲线401反映出实验组绝缘子两端的电压的变化和与其对应的泄漏电流的变化并不呈线性变化，因此可以判定待检测复合绝缘子的护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷。需要说明的是，在本实施例的5份实验组绝缘子中，如果检测出有一份实验组绝缘子的护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷，那么就表明待检测复合绝缘子的护套与芯棒的交界面的粘结质量存在问题，不能通过检测。

另外，通过红外相机拍摄的图片除了可以获得实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度外，还可以直观的观察出所述实验组绝缘子护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷的位置和形状大小。

本实施例中检测复合绝缘子质量的实验系统包括：水煮装置、高压电路和表面温度测试仪。所述水煮装置选用普通水煮实验中使用的水煮容器。所述高压电路包括：分压器T1、高压变压器T2、高压测量装置V、泄露电流检测装置即毫安表mA、毫安表保护电路Pr以及电极结构S，其中，其中，所述分压器T1的一端连接高压电源，另一端连接高压变压器T2，所述高压测量装置V的一端与电极结构S的一端和高压变压器T2的一端连接，另一端与高压变压器的另一端、毫安表mA的一端以及毫安表保护电路Pr的一端连接，所述毫安表保护电路Pr的另一端与毫安表mA的另一端和电极结构S的另一端连接。所述表面温度测试仪选用红外相机。

所述水煮装置，用于将从待检测的复合绝缘子中取样得到的实验组绝缘子进行水煮实验。所述采样以及水煮实验的具体处理过程与所述复合绝缘子交界面的检测方法中的过程相同。

所述高压电路，用于对从待检测的复合绝缘子中取样得到参照组绝缘子以及经水煮装置处理的所述实验组绝缘子施加电压，并通过设置在所述高压电路中的毫安表mA检测实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流。所述施加电压的具体处理过程与所述复合绝缘子交界面的检测方法中的过程相同。其中，如图5所示，该高压电路中的电极结构的两片电极上开设有与所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部对应的凹槽，而且在实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部各垫装有一金属箔片，最终将实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部卡在两片电极的凹槽中。

所述红外相机，用于测试高压电路中所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度。测试的具体过程与复合绝缘子交界面的检测方法中的过程相同。

本发明的技术方案通过在实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部各设置一金属片以及开设有凹槽的电极结构将实验组绝缘子和参照组绝缘子固定在电极结构中，提高了导电性；通过从待检测的复合绝缘子中截取长度在70毫米至80毫米范围内的实验组绝缘子和参照组绝缘子进行护套与芯棒交界面的脱粘类缺陷的检测，而不是将整个待检测的复合绝缘子作为实验组进行检测，提高了检测效率，减少了检测成本；通过红外相机测试实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度，不仅可以获得表面温度信息和发热的严重程度，而且可以通过红外相机拍摄的图片直观的观察出实验组绝缘子护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷的位置和形状大小。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种复合绝缘子交界面的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合绝缘子交界面的检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

3.根据权利要求1或2所述的复合绝缘子交界面的检测方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

4.根据权利要求3所述的复合绝缘子交界面的检测方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

5.根据权利要求4所述的复合绝缘子交界面的检测方法，其特征在于，所述步骤D还包括：

6.根据权利要求3至5之一所述的复合绝缘子交界面的检测方法，其特征在于，所述表面温度测试仪选用红外相机，从红外相机拍摄的图片中获得实验组绝缘子和参照组绝缘子的表面温度以及所述实验组绝缘子护套与芯棒的交界面存在脱粘类缺陷的位置和形状大小。

7.一种检测复合绝缘子质量的实验系统，其特征在于，包括：

高压电路，用于对从待检测的复合绝缘子中取样得到参照组绝缘子以及经水煮装置处理的所述实验组绝缘子施加电压，并检测实验组绝缘子和参照组绝缘子的泄漏电流；

8.根据权利要求7所述的检测复合绝缘子质量的实验系统，其特征在于，所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部各设置一金属片，所述高压电路中的电极结构的两片电极上开设有与所述实验组绝缘子和参照组绝缘子的顶部和底部对应的凹槽。

9.根据权利要求7或8所述的检测复合绝缘子质量的实验系统，其特征在于，所述表面温度测试仪选用红外相机。