CN104062527B - 一种运行复合绝缘子老化程度的评估方法 - Google Patents

Abstract

一种运行复合绝缘子老化程度的评估方法，所述方法首先利用三电极体积电阻率测试装置，测量从挂网运行过的复合绝缘子表面切下的圆片型高温硫化硅橡胶试样在不同温度下的体积电阻率，然后绘制曲线并计算该曲线的线性拟合R²，最后根据曲线的线性拟合R²和高温硫化硅橡胶的体积电阻率的变化情况来综合判断复合绝缘子的老化程度。本发明利用根据曲线的线性拟合R²和高温硫化硅橡胶的体积电阻率的变化情况来综合判断复合绝缘子的老化程度，不仅操作简便，而且提高了评估结果的准确性，从而保证了高压输电线路的可靠运行。

Description

一种运行复合绝缘子老化程度的评估方法

技术领域

本发明涉及一种根据体积电阻率随温度的变化情况对复合绝缘子的材料老化程度进行评估的方法。

背景技术

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均未涉及高温硫化硅橡胶的体积电阻率特性，而体积电阻率才是对高压输电线路的运行影响最大的参数，也是判断高温硫化硅橡胶老化程度的最佳指标，因此有必要探索一种根据体积电阻率对复合绝缘子的老化程度进行准确评估的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种运行复合绝缘子老化程度的评估方法，以提高评估结果的准确性，保证高压输电线路的正常运行。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种运行复合绝缘子老化程度的评估方法，该方法首先利用三电极体积电阻率测试装置，测量从挂网运行过的复合绝缘子伞裙表面切下的圆片型高温硫化硅橡胶试样在不同温度下的体积电阻率，然后绘制曲线并计算该曲线的线性拟合R²，最后根据曲线的线性拟合R²和高温硫化硅橡胶的体积电阻率的变化情况来综合判断复合绝缘子的老化程度；

所述方法的具体步骤如下：

a.采集试样：使用切片器从挂网运行过的复合绝缘子表面切下圆片型高温硫化硅橡胶试样；

b.清洗试样：先使用无水乙醇对试样表面进行清洗，再用去离子水对试样表面进行清洁，而后将试样放入干燥箱中进行干燥；

c.检测试样：利用三电极体积电阻率测试装置测量试样在不同温度下的体积电阻率，将各个体积电阻率及其对应的测量温度T标在坐标图上，并计算其线性拟合R²；

d.老化程度评估：曲线的线性拟合R²越小、试样的体积电阻率越低，说明复合绝缘子的老化程度越严重，当R²＜0.8或者试样的室温条件下的体积电阻率下降到Ω·cm时，则认为复合绝缘子老化严重，需要进行更换。

上述运行复合绝缘子老化程度的评估方法，所述三电极体积电阻率测试装置包括直流电源、电流表、调温屏蔽箱和安装在调温屏蔽箱内部且彼此同轴的圆柱状高压电极、圆柱状测量电极和圆环柱状屏蔽电极，所述屏蔽电极的外径小于试样直径且与高压电极的直径相同，其内径大于测量电极的直径，高压电极与直流电源的正极相连，其余两个电极与直流电源的负极相连，圆片型高温硫化硅橡胶试样的一个平面贴在高压电极的端面上，另一个平面贴在测量电极和屏蔽电极的端面上，所述电流表串接在测量电极与直流电源负极的连线上，该装置的测量方法如下：

①试样放置在三电极之间后，将调温屏蔽箱内的温度调整到初始值，直流电源的输出电压调节到设定的测试电压，待系统稳定后记录电流表的读数；

②按设定间隔改变调温屏蔽箱内的温度，依次记录各温度下电流表的读数；

③按下式依次计算各温度下试样的体积电阻率：

，

其中，U为测试电压，为流过测量电极的电流，即电流表的读数，d为试样厚度，s为测量电极的端面面积。

上述运行复合绝缘子老化程度的评估方法，所述测试电压U为1kV，测试温度范围为293K～343K，测试温度间隔为10K，试样在每一温度下稳定10min后施加测试电压，加压10min后记录电流表的电流值。

上述运行复合绝缘子老化程度的评估方法，所述测量电极与屏蔽电极之间设置有绝缘层。

上述运行复合绝缘子老化程度的评估方法，所述圆片型高温硫化硅橡胶试样的直径为20mm，厚度d为1.3mm。

上述运行复合绝缘子老化程度的评估方法，所述高压电极的直径为20mm，高度为2mm；所述测量电极的直径为10mm，高度为6mm；所述屏蔽电极的内直径为10.8mm，外直径为14.8mm，高度为6mm。

上述运行复合绝缘子老化程度的评估方法，所述高压电极的引线为绝缘线，其余两个电极的引线为双屏蔽线。

上述运行复合绝缘子老化程度的评估方法，试样在干燥箱中进行干燥时，干燥箱内温度设定在303K，干燥时间为24h。

本发明利用根据曲线的线性拟合R²和高温硫化硅橡胶的体积电阻率的变化情况来综合判断复合绝缘子的老化程度，不仅操作简便，而且提高了评估结果的准确性，从而保证了高压输电线路的可靠运行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为体积电阻率的测量原理图；

图2为三电极结构装配图；

图3为不同运行年限复合绝缘子曲线图。

图中各标号清单为：1、聚四氟乙烯支撑座；2、测量电极；3、屏蔽电极；4、高压电极；5、绝缘层；6、试样；7、测量电极引线螺栓；8、高压电极引线螺栓；9、保护电极引线螺栓；10、调温屏蔽箱；A、电流表；B、直流电源。

具体实施方式

本发明提出了一种操作简便、检测准确且能够定量判别复合绝缘子老化程度的方法。

本发明的具体步骤是：

a.采集试样：使用特制的切片器在挂网运行取下的复合绝缘子表面切下圆片型试样，该试样为圆片型试样，直径20mm，厚度为1.3mm。

b.清洗试样：使用无水乙醇对试样表面进行清洗后再用去离子水对试样表面进行清洁，而后放入干燥箱中，在303K环境下干燥24h。

c.检测试样：利用自制的三电极体积电阻率测试装置进行老化测试。该体积电阻率装置专门针对挂网运行后小试样设计，测量元件整体置于调温屏蔽箱内，该屏蔽措施可以保证测试不受外界干扰，获得较好的屏蔽效果。在设定的温度上，通过施加合适的电压，测量通过材料本体的电流来求得在该温度下试样的体积电阻率。

d.对比试样：通过所得电流，求取该片试样在各个温度点下体积电阻率 ，将各个点体积电阻率与温度关系标在坐标图上，利用其拟合线性关系的破坏程度以及电阻率的下降两个指标来综合指标来判断老化程度。老化程度越严重，线性关系越差，体积电阻率率越低。线性关系用线性拟合R²来判定，当0.9＜R²≤1时，认为材料老化情况轻微，当0.8≤R²≤0.9时认为材料的老化情况能够接受，当R²＜0.8时认为材料老化情况较严重需要更换。新品的体积电阻率率高于Ω·cm，当体积电阻率下降到Ω·cm时需引起注意，当体积电阻率下降到Ω·cm时为老化严重，需要进行更换。

对某厂运行不同年限的复合绝缘子进行测量，测量结果如图3所示。

表1 绝缘子试样信息

从图3中可以看出对于B厂家的复合绝缘子，运行8年后试样的体积电阻率未能表现出随温度变化的线性规律，可见其大部分高分子结构已受到破坏，且R²在运行8年后都小于0.8。运行8年后的试样在室温条件下，体积电阻率也已达到Ω·cm，说明老化严重。

Claims (8)

1.一种运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，它首先利用三电极体积电阻率测试装置，测量从挂网运行过的复合绝缘子表面切下的试样在不同温度下的体积电阻率ρ_v，然后绘制lnρ_v-1/T曲线并计算该曲线的线性拟合R²，最后根据lnρ_v-1/T曲线的线性拟合R²和高温硫化硅橡胶的体积电阻率ρ_v的变化情况来综合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圆片型高温硫化硅橡胶试样；

b.清洗试样：先使用无水乙醇对试样表面进行清洗，再用去离子水对试样表面进行清洁，而后将试样放入干燥箱中进行干燥；

c.检测试样：利用三电极体积电阻率测试装置测量试样在不同温度下的体积电阻率ρ_v，将各个体积电阻率及其对应的测量温度T标在lnρ_v-1/T坐标图上，并计算其线性拟合R²；

d.老化程度评估：lnρ_v-1/T曲线的线性拟合R²越小、试样的体积电阻率ρ_v越低，说明复合绝缘子的老化程度越严重，当R²＜0.8或者试样室温条件下的体积电阻率ρ_v下降到10¹³Ω·cm时，则认为复合绝缘子老化严重，需要进行更换。

2.根据权利要求1所述的运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，所述三电极体积电阻率测试装置包括直流电源(B)、电流表(A)、调温屏蔽箱(10)和安装在调温屏蔽箱(10)内部且彼此同轴的圆柱状高压电极(4)、圆柱状测量电极(2)和圆环柱状屏蔽电极(3)，所述屏蔽电极(3)的外径小于试样直径，其内径大于测量电极(2)的直径，高压电极(4)与直流电源(B)的正极相连，其余两个电极与直流电源(B)的负极相连，圆片型高温硫化硅橡胶试样的一个平面贴在高压电极(4)的端面上，另一个平面贴在测量电极(2)和屏蔽电极(3)的端面上，所述电流表(A)串接在测量电极(2)与直流电源(B)负极的连线上，该装置的测量方法如下：

①试样放置在三电极之间后，将调温屏蔽箱(10)内的温度调整到初始值，直流电源(B)的输出电压调节到设定的测试电压，待状态稳定后记录电流表(A)的读数；

②按设定间隔改变调温屏蔽箱(10)内的温度，依次记录各温度下电流表(A)的读数；

③按下式依次计算各温度下试样的体积电阻率ρ_v：

${\mathrm{\ρ}}_v=\frac{U\·s}{I_S\·d}$

其中，U为测试电压，I_s为流过测量电极(2)的电流，即电流表(A)的读数，d为试样厚度，s为测量电极(2)的端面面积。

3.根据权利要求2所述的运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，所述测试电压U为1kV，测试温度范围为293K～343K，测试温度间隔为10K，试样在每一温度下稳定10min后施加测试电压，加压10min后记录电流表(A)的电流值。

4.根据权利要求3所述的运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，所述测量电极(2)与屏蔽电极(3)之间设置有绝缘层(5)。

5.根据权利要求4所述的运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，所述圆片型高温硫化硅橡胶试样的直径为20mm，厚度d为1.3mm。

6.根据权利要求5所述的运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，所述高压电极(4)的直径为20mm，高度为2mm；所述测量电极(2)的直径为10mm，高度为6mm；所述屏蔽电极(3)的内直径为10.8mm，外直径为14.8mm，高度为6mm。

7.根据权利要求6所述的运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，所述高压电极(4)的引线为绝缘线，其余两个电极的引线为双屏蔽线。

8.根据权利要求7所述的运行复合绝缘子老化程度的评估方法，其特征是，试样在干燥箱中进行干燥时，干燥箱内温度设定在303K，干燥时间为24h。