CN106646028A - 一种复合绝缘子老化测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种复合绝缘子老化测试装置及其测试方法，复合绝缘子老化测试装置包括圆筒主体(1)和设在圆筒主体(1)的紫外线发生装置(2)，所述圆筒主体(1)的筒壁躺放在平面上且由有机玻璃制成，高抛光铝膜(3)和高抛光铝板(4)形成用于束缚紫外线的紫外线束缚腔体，高抛光铝板(4)的上表面放置复合绝缘子，所述圆筒主体(1)一端设有用于排气的风机(5)，所述紫外线发生装置(2)包括用于控制在所述紫外线束缚腔体中的紫外线辐射强度、累积辐射量和/或多个类型的紫外线灯开闭的控制单元(6)。

Description

一种复合绝缘子老化测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路技术领域，特别是一种复合绝缘子老化测试装置及其测试方法。

背景技术

在电力系统中，绝缘子用来支撑、隔离或包容高压带电导体。长期以来，在高压输电领域，主要由瓷或者玻璃等无机材料制成的绝缘子占据垄断地位，但随着近几十年来合成材料的不断发展，越来越多的以硅橡胶为代表的有机材料制成的合成绝缘子出现在高压线路中。与瓷或玻璃绝缘子相比，合成绝缘子具有如下明显的优势：强度高、重量轻；湿闪污闪电压高；运行维护简便；不易破碎，防止意外事故等。

进入上个世纪90年代以来，复合绝缘子技术日益完善，复合绝缘子数量迅速增长。美国、中国、南非是使用复合绝缘子数量最大的国家。在美国EPRI的统计资料中显示，截至目前，销售至北美地区的合成绝缘子及支柱数量已达393.8万只，在整个北美绝缘子市场中，复合绝缘子占70％～75％的份额，该地区新建的输电工程中一半以上使用的都是复合绝缘子。

在国外，选用复合绝缘子的最主要原因是重量轻和费用低。在中国，目前运行的复合绝缘子全部为硅橡胶复合绝缘子，主要用于解决防污闪问题。

复合绝缘子优越的耐污闪性能主要来自于其护套伞裙材料的憎水性。复合绝缘子以自身独特的优势，特别是以其优异的耐污闪性能，在最近几十年里得到越来越广泛的应用，极大地提高了线路安全送点的可靠性。大量的运行经验表明，采用复合绝缘子是一种行之有效的防污闪技术措施，能遏制大面积污闪事故的发生，在保障电力系统安全运行上发挥了显著作用。但是，复合绝缘子耐老化的性能不是十分理想，绝缘子使用年限上还达不到电瓷和玻璃绝缘子的水平。

我国幅员辽阔，地形复杂多样，在高原地区，由于空气稀薄，太阳中较多的紫外线可以穿过大气层到达地面，紫外线辐射强度较大，年紫外线辐射总量远远大于其他地区。随着复合绝缘子使用数量和运行年限的增加，复合绝缘子老化现象逐渐凸显，造成绝缘的可靠性下降，其老化问题已引起电力运行部门的重视。老化的因素有日光紫外线辐射、污秽以及电晕放电老化、电弧放电等，其中日光紫外线辐射导致的老化发生的概率高，持续时间长，危害也较大。如果复合绝缘子长时间受到日光紫外线辐射老化，材料表面结构将受到破坏，憎水性就会丧失，导致绝缘子性能急剧下降，进而会使绝缘子失去其使用价值，影响电网的安全运行。

专利文献CN105740582A公开的一种复合绝缘子老化状态预测方法包括以下步骤，1)基于环境因素和时间因素的情况下，并基于以下两点假设：①所选取的复合绝缘子试样初始状态是一致的，其老化的速率与影响因子的权重相关；②老化过程中各影响因子对复合绝缘子材料性能的影响是相互独立的；提出复合绝缘子的陷阱电荷量关于环境因素与时间因素的多维预测模型：Qtsc＝S+A11n(1+B1X)+A21n(1+B2Y)+A31n(1+B3Z)所述环境因素包括湿度、污秽度和紫外强度；所述时间因素为运行年限；其中，Qtsc为复合绝缘子试样的陷阱电荷量预测值；S为复合绝缘子试样的陷阱电荷量初始值；X、Y、Z分别是湿度、污秽度和紫外强度的等效当量时间，计算方法如下：X＝湿度*运行年限/100；Y＝污秽等级*运行年限/1；其中污秽等级取值为1，2，3，4或5，依次对应GB/T16434-1996中划分的污秽等级0、I、II、III和IV五级；Z＝紫外强度等级*运行年限/1；其中紫外强度等级取值为1，2，3或4，依次对应紫外线指数为3-4，5-6，7-9和≥10四个等级；A1、A2、A3分别是湿度、污秽度和紫外强度对复合绝缘子陷阱电荷量影响的显著性参数；B1、B2、B3分别是复合绝缘子对湿度、污秽度和紫外强度的抗老化能力参数；2)选取多个处于不同环境因素及时间因素的复合绝缘子试样，测试该多个复合绝缘子试样的陷阱电荷量Q，并计算X、Y和Z的值，所得结果对多维预测模型进行拟合，得出基于X、Y和Z的复合绝缘子老化状态预测公式；3)对待测复合绝缘子试样老化状态的预测：输入待测复合绝缘子试样所处环境的湿度、污秽等级和紫外强度等级，及其运行年限，得出该环境因素下复合绝缘子陷阱电荷量关于运行年限的曲线图，以及待测复合绝缘子试样的Qtsc，根据Qtsc判别其老化等级，根据曲线图预测待测复合绝缘子试样的老化趋势；其中，复合绝缘子老化等级的陷阱电荷量分级标准为：一级0＜Qtsc≤97.78nC；二级97.78＜Qtsc≤217.37nC；三级217.37＜Qtsc≤283.98nC；四级Qtsc＞283.98nC。该专利建立了陷阱参数(陷阱电荷量)关于环境因素(污秽程度、湿度和紫外强度)及运行年限的多维预测模型，测试多个试样的陷阱电荷量，并根据复合绝缘子运行环境和运行年限，计算出各环境因素的等效当量时间，从而确定了预测公式，得到了环境因素对复合绝缘子老化的影响因子，但该专利计算复杂且预测模型无法反应复合绝缘子真实紫外线老化情况，无法准确高效地测试复合绝缘子的紫外线老化情况。

专利文献CN105043993A公开的一种基于多光谱的复合绝缘子检测方法包括以下步骤：步骤一：选择检测设备，具体包括可见光检测设备、红外检测设备和紫外检测设备；步骤二：在相同运行工况下，对同一复合绝缘子利用检测设备进行可见光检测、红外检测及紫外检测，获得该复合绝缘子的检测图像，检测图像包括可见光图像、红外图像和紫外图像；步骤三：对可见光图像的局部放电发光点、红外图像的局部过热点和紫外图像的电晕放电点进行比较，若三者部位具有一致性，则确定存在局部放电的部位；步骤四：在相同运行工况下对同一线路同一基杆塔的不同复合绝缘子的可见光图像、红外图像和紫外图像进行比较，比较内容包括局部放电发光点、红外过热点相对温升、紫外电晕放电点光子数；步骤五：针对每个复合绝缘子，建立多光谱检测数据库，根据一定周期的检测的数据，对数据进行比较，找出存在的数据差异，以掌握该复合绝缘子运行状况的变化趋势，然后进行判断复合绝缘子缺陷，该专利将可见光、红外、紫外三种检测手段有机地结合起来，优势互补，易对绝缘子进行带电检测，但该专利无法实现不同类型、不同紫外线辐射强度和不同紫外线累积辐射量的测试。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种科学、简便、综合的复合绝缘子紫外辐射老化测试装置及其测试方法，通过该装置实现不同紫外线辐射强度和不同紫外线累积辐射量的测试以及在不同测试条件下复合绝缘子表面绝缘特性紫外线辐射老化特性。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种复合绝缘子老化测试装置包括圆筒主体和设在圆筒主体的紫外线发生装置，所述圆筒主体的筒壁躺放在平面上且由有机玻璃制成，筒壁的外表面设有极高紫外线反射率且极低紫外线透射率的高抛光铝膜，所述筒壁的内表面设有至少一个用于发生紫外线的紫外线发生装置，所述圆筒主体的内部水平放置由极高紫外线反射率且极低紫外线透射率的高抛光铝板，所述高抛光铝膜和高抛光铝板形成用于束缚紫外线的紫外线束缚腔体，高抛光铝板的上表面放置复合绝缘子，所述圆筒主体一端设有用于排气的风机，所述紫外线发生装置包括用于控制在所述紫外线束缚腔体中的紫外线辐射强度、累积辐射量和/或多个类型的紫外线灯开闭的控制单元。

在本文中，极高紫外线反射率指的是紫外线反射率大于95％，极低紫外线透射率指的是紫外线透射率小于5％。

优选地，多个所述紫外线发生装置经由卡座均匀分布在所述筒壁的内表面，所述紫外线发生装置包括紫外线灯、紫外线灯镇流器以及连接线路。

优选地，沿圆筒主体纵向轴线方向延伸的多列紫外线发生装置分别包括间隔布置UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和/或UV-C型紫外线灯。

优选地，所述控制单元包括存储器。

优选地，所述高抛光铝板的上表面布置多个容纳复合绝缘子的容纳部，所述容纳部为阵列排列。

优选地，所述紫外线发生装置包括多列间隔布置UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和UV-C型紫外线灯，所述控制单元选择单一类型紫外线灯辐射、或UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和UV-C型紫外线灯中任意组合进行辐射。

优选地，所述高抛光铝膜为高抛光铝箔。

优选地，所述高抛光铝板为长方体，其长度与圆筒主体的纵向长度相等，宽度与圆筒主体的内圆的72度角所对的弦长相等。

优选地，所述圆筒主体经由支撑部件支撑以调节所述圆筒主体与地面之间的角度和/或距离。

本发明的另一个方面，一种利用所述的复合绝缘子老化测试装置的测试方法的步骤包括：

第一步骤中：圆筒主体经由支撑部件支撑以调节所述圆筒主体与地面之间的角度和/或距离；

第二步骤中：复合绝缘子放置在高抛光铝板的上表面的预定位置；

第三步骤中：控制单元控制开启至少一种预定类型的紫外线灯、紫外线辐射强度和/或累积辐射量。

本发明通过简易的操作便可实现不同类型紫外线、不同紫外线辐射强度和不同紫外线辐射累积量的测试且安全可靠效率高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的复合绝缘子老化测试装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的复合绝缘子老化测试装置的截面示意图；

图3是根据本发明一个实施例的使用复合绝缘子老化测试装置的测试方法的步骤示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的复合绝缘子老化测试装置的结构示意图，图2是根据本发明一个实施例的复合绝缘子老化测试装置的截面示意图，如图1和图2所示，复合绝缘子老化测试装置包括圆筒主体1和设在圆筒主体1的紫外线发生装置2，所述圆筒主体1的筒壁躺放在平面上且由有机玻璃制成，筒壁的外表面设有极高紫外线反射率且极低紫外线透射率的高抛光铝膜3，所述筒壁的内表面设有至少一个用于发生紫外线的紫外线发生装置2，所述圆筒主体1的内部水平放置由极高紫外线反射率且极低紫外线透射率的高抛光铝板4，所述高抛光铝膜3和高抛光铝板4形成用于束缚紫外线的紫外线束缚腔体，高抛光铝板4的上表面放置复合绝缘子，所述圆筒主体1一端设有用于排气的风机5，所述紫外线发生装置2包括用于控制在所述紫外线束缚腔体中的紫外线辐射强度、累积辐射量和/或多个类型的紫外线灯开闭的控制单元6。

在一个实施例中，多个所述紫外线发生装置2经由卡座均匀分布在所述筒壁的内表面，所述紫外线发生装置2包括紫外线灯、紫外线灯镇流器以及连接线路。

在一个实施例中，沿圆筒主体纵向轴线方向延伸的多列紫外线发生装置2分别包括间隔布置UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和/或UV-C型紫外线灯。

在一个实施例中，所述控制单元6包括存储器。

在一个实施例中，所述高抛光铝板4的上表面布置多个容纳复合绝缘子的容纳部，所述容纳部为阵列排列。

在一个实施例中，所述紫外线发生装置2包括多列间隔布置UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和UV-C型紫外线灯，所述控制单元6选择单一类型紫外线灯辐射、或UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和UV-C型紫外线灯中任意组合进行辐射。

在一个实施例中，所述高抛光铝膜3为高抛光铝箔。

在一个实施例中，所述高抛光铝板4为长方体，其长度与圆筒主体1的纵向长度相等，宽度与圆筒主体1的内圆的72度角所对的弦长相等。

在一个实施例中，所述圆筒主体1经由支撑部件支撑以调节所述圆筒主体1与地面之间的角度和/或距离。

在一个实施例中，复合绝缘子老化测试装置包括由有机玻璃材料制作的圆筒主体1的支撑架和躺放在支撑架上的同样由有机玻璃材料制作的圆筒主体1。高抛光铝板作为复合绝缘子样品的置物架。紫外线束缚腔体将紫外线灯产生的各种波长范围的紫外线束缚在该腔体之内，使得其在腔体中可以反复反射而不至泄漏到试验腔体之外。这样既保证了对于紫外线发生装置产生的紫外线资源的最大使用效率，又避免了泄漏的紫外线对试验人员造成人身伤害。复合绝缘子老化测试装置为两端开口，并在一端置有风机，使得紫外线辐射空气产生的臭氧等气体成分及时的排出试验腔体，避免对试验的进行和复合绝缘子表面成分造成影响。

在一个实施例中，紫外线发生装置2主要由紫外线灯、与之配套的紫外线灯镇流器以及相应的连接线路组成。紫外线灯分为三种类型，产生的紫外线所属波段分别为UV-A、UV-B、UV-C，完全覆盖日光中紫外线的波长范围且相互之间并不重叠。通过控制紫外线发生装置2的输入、输出功率可以改变紫外线的辐射强度；通过控制紫外线发生装置的工作时长可以控制紫外线的累积辐射量。

在一个实施例中，复合绝缘子紫外线老化试验腔体和紫外线发生装置相互配合，通过设置不同的紫外线灯的摆放数量和摆放方式可以在紫外线束缚腔体内形成不同的紫外线强度分布，在复合绝缘子试样摆放区域获得不同紫外线辐射强度；通过设置不同的紫外线灯的种类，来模拟单一紫外线辐射环境，研究单一紫外线辐射对复合绝缘子试样的表面绝缘子特性的影响；通过将三种紫外线灯按照日光中各波段紫外线辐射强度在复合绝缘子紫外线辐射老化试验腔体内的混合搭配放置，来模拟日光下复合绝缘子受紫外线老化试验的影响。

本发明的复合绝缘子老化测试装置可以作为复合绝缘子紫外线辐射老化试验平台，利用覆有如抛光铝箔的圆柱形有机玻璃桶和长方形抛光铝板构成紫外线束缚腔体，将紫外线灯管产生的紫外线全部束缚在腔体之内，达到了对紫外线辐射利用的最大化，另外也保证了紫外线不会泄露对试验人员造成身体伤害，复合绝缘子老化测试装置安全、可靠、效率高。

利用上述的复合绝缘子老化测试装置，通过在紫外线束缚腔体内布置不同种类的紫外线灯管，通过改变紫外线灯管的布置数量、布置位置、输出功率，来获得不同种类的紫外线辐射下，不同的紫外线辐射强度和紫外线累积辐射量等试验条件，使得复合绝缘子紫外线老化试验的进行更加的方便、科学但又不失其有效性，该复合绝缘子紫外线老化试验平台科学、可靠、操作方便。

利用上述紫外线束缚腔体，不仅可以实现单一种类的紫外线的不同的辐射强度和辐射累积量，还可以通过在同一紫外线束缚腔体内布置不同数量的不同种类的紫外线灯管来模拟自然光所含紫外线的种类的组成和其相应的成份含量，通过加大紫外线照射强度，快速增加紫外线辐射累积量，缩短自然光下紫外线老化的时间进程。该复合绝缘子老化测试装置灵活、便捷、具有科学性。

图3为本发明的一个实施例的利用所述的复合绝缘子老化测试装置的测试方法的步骤示意图。

如图3所示，利用所述的复合绝缘子老化测试装置的测试方法包括：

第一步骤中：圆筒主体1经由支撑部件支撑以调节所述圆筒主体1与地面之间的角度和/或距离；

第二步骤中：复合绝缘子放置在高抛光铝板4的上表面的预定位置；

第三步骤中：控制单元6控制开启至少一种预定类型的紫外线灯、紫外线辐射强度和/或累积辐射量。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种复合绝缘子老化测试装置，其包括圆筒主体(1)和设在圆筒主体(1)的紫外线发生装置(2)，其特征在于：所述圆筒主体(1)的筒壁躺放在平面上且由有机玻璃制成，筒壁的外表面设有极高紫外线反射率且极低紫外线透射率的高抛光铝膜(3)，所述筒壁的内表面设有至少一个用于发生紫外线的紫外线发生装置(2)，所述圆筒主体(1)的内部水平放置由极高紫外线反射率且极低紫外线透射率的高抛光铝板(4)，所述高抛光铝膜(3)和高抛光铝板(4)形成用于束缚紫外线的紫外线束缚腔体，高抛光铝板(4)的上表面放置复合绝缘子，所述圆筒主体(1)一端设有用于排气的风机(5)，所述紫外线发生装置(2)包括用于控制在所述紫外线束缚腔体中的紫外线辐射强度、累积辐射量和/或多个类型的紫外线灯开闭的控制单元(6)。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于，优选的，多个所述紫外线发生装置(2)经由卡座均匀分布在所述筒壁的内表面，所述紫外线发生装置(2)包括紫外线灯、紫外线灯镇流器以及连接线路。

3.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于：沿圆筒主体纵向轴线方向延伸的多列紫外线发生装置(2)分别包括间隔布置UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和/或UV-C型紫外线灯。

4.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于：所述控制单元(6)包括存储器。

5.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于：所述高抛光铝板(4)的上表面布置多个容纳复合绝缘子的容纳部，所述容纳部为阵列排列。

6.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于：所述紫外线发生装置(2)包括多列间隔布置UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和UV-C型紫外线灯，所述控制单元(6)选择单一类型紫外线灯辐射、或UV-A型紫外线灯、UV-B型紫外线灯和UV-C型紫外线灯中任意组合进行辐射。

7.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于：所述高抛光铝膜(3)为高抛光铝箔。

8.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于：所述高抛光铝板(4)为长方体，其长度与圆筒主体(1)的纵向长度相等，宽度与圆筒主体(1)的内圆的72度角所对的弦长相等。

9.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化测试装置，其特征在于：所述圆筒主体(1)经由支撑部件支撑以调节所述圆筒主体(1)与地面之间的角度和/或距离。

10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的复合绝缘子老化测试装置的测试方法，其步骤包括：

第一步骤中：圆筒主体(1)经由支撑部件支撑以调节所述圆筒主体(1)与地面之间的角度和/或距离；

第二步骤中：复合绝缘子放置在高抛光铝板(4)的上表面的预定位置；

第三步骤中：控制单元(6)控制开启至少一种预定类型的紫外线灯、紫外线辐射强度和/或累积辐射量。