CN109342857A - 一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法，包括以下步骤：S1、选取试验品：选用爬电距离在500mm‑700mm之间、管外径大于100mm的两个试品，将两个试品一个水平安装，一个垂直安装，端部附件的设计以及端部附件和伞套间的过渡应与一般生产的绝缘子所采用的相同。本发明提出了一种对长寿命、高可靠性的空心复合绝缘子产品进行5000个小时的电痕化和蚀损试验，为验证长寿命、高可靠性空心复合绝缘子产品在电站全寿命周期运行中，要随电力设备经受长期运行的全工况下的各类电应力、热应力、紫外线、辐射、机械应力、温度变化、极端天气、极端环境、污秽、地震等各种各样考核，以实现其全工况下硅橡胶伞套的长寿命和高可靠性。

Description

一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法

技术领域

本发明涉及绝缘子技术领域，具体为一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法。

背景技术

电工陶瓷材料在世界上已经具有100余年的生产、使用历史。中国电网的发展历程中早期采用的都是瓷绝缘子。

瓷绝缘子其优点是，能够抵抗环境老化，表现出很好的稳定性和很高的机械强度；因材料具有很高的熔点，在运行中具有优异的耐电晕或电弧烧蚀能力以及耐化学腐蚀能力。瓷绝缘子原材料成本低廉，具备一定的自洁能力等等。

其缺点是，瓷绝缘子有较大冷热变化时，常会出现瓷件开裂情况。还可能出现剥釉、剥砂。个别品种的瓷绝缘子过程合格率因产品结构因素会不很高，强度分散性有的也较大，容易受到环境污染影响，耐污闪能力比较低。电工陶瓷密度较大，因此瓷绝缘子自重比较大；电工陶瓷属于脆性材料，运输和安装过程要求较高，容易磕碰损伤，特别是在设备的电气试验和运行使用之中，因温度、压力等因素有破坏性爆炸的危险案例发生，会伤及人员和周边设备设施的安全。

在上个世纪70年代开始，利用硅橡胶材料和玻璃纤维缠绕管(棒)材料的制品，生产制造的复合材料的绝缘子开始出现。逐步发展到2000年代以后，可以按要求生产制造出交流10kV～1000kV和直流±400kV～±800kV的电站用线路用的空心复合绝缘子和实心复合绝缘子两种产品，开始逐步部分代替瓷绝缘子。其中空心复合绝缘子作为电器设备的外绝缘容器和机械支撑之用，与空心瓷绝缘子具有相同的功用。

为验证长寿命、高可靠性空心复合绝缘子产品在电站全寿命周期运行中，要随电力设备经受长期运行的全工况下的各类电应力、热应力、紫外线、辐射、机械应力、温度变化、极端天气、极端环境、污秽、地震等各种各样考核，以实现其全工况下硅橡胶伞套的长寿命和高可靠性。所以，对长寿命、高可靠性空心复合绝缘子产品设计了5000个小时的电痕化和蚀损试验的试验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中空心复合绝缘子产品5000个小时的电痕化和蚀损试验无法得到验证的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法，包括以下步骤：

S1、选取试验品：选用爬电距离在500mm-700mm之间、管外径大于100mm的两个试品，将两个试品一个水平安装，一个垂直安装，端部附件的设计以及端部附件和伞套间的过渡应与一般生产的绝缘子所采用的相同；

S2、控制试验条件：

A1、试验应在盐雾条件下使用范围在14kV～20kV内的恒定工频电压进行的限定时间的连续试验，试验电压千伏数由爬电距离毫米数除以统一爬电比距(mm/kV)确定，当高压侧阻性电流负荷为250mA(r.m.s)时，试验回路的压降不应超过5％；

A2、试验应在潮湿、密封和防锈的试验室中进行，试验室的体积应不超过10m³，应备有一个不大于80cm²的孔，以便自然排出空气；

A3、在试验开始前应使用去离子水清洗试品；

A4、一个试品应水平实装(大约在试验室高度一半处)进行试验，第二个试品应垂直安装，试品离试验室顶的净距应至少为200mm，离试验室墙壁的净距至少为100mm；

A5、盐雾应充满试验室但不应直接喷到试品上，在喷雾器中装入使用NaCl和去离子水进行配置的盐水；

A6、保护电流初始水平应调整到1A(r.m.s)，如出现不闪络过流跳闸，跳闸电流可以增大；

A7、将不带电期间连续喷雾作为限制条件，允许中断达60h的长中断，在该情况下，电压可以用逐步升高的办法重新施加(例如超过15min)，以避免闪络，并记下所有中断时间，不计入试验期；

A8、在大直径试品上，如果重复跳闸或闪络使得试验不能继续进行的情况，应对试验装置进行研究，以确保不出现下面的情况：

a、在绝缘体或金属构件表面有腐蚀性物质；

b、不经常清洗或更换溶液，从而使试验室和水容器中生长藻类、真菌或微生物；

c、涡轮喷射器太靠近试品导致过度湿润或不均匀；

d、使用GB/T4585-2004中的喷嘴代替特定涡轮喷雾器；

e、绝缘子或试验器材上有水滴；

A9、如果出现A8中五种情况的中断(跳闸成闪络)，则中止试验，并且将溶液的盐含量减半，用自来水清洗试验品后，并在8小时内重新开始试验，该过程可以重复进行直到不再出现中断，并且上述测量的任何操作均应进行记录；

S3、试验的评定：若没有出现电痕化，蚀损没有达到玻璃纤维管，没有出现击穿，则试验通过。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种对长寿命、高可靠性的空心复合绝缘子产品进行5000个小时的电痕化和蚀损试验，为验证长寿命、高可靠性空心复合绝缘子产品在电站全寿命周期运行中，要随电力设备经受长期运行的全工况下的各类电应力、热应力、紫外线、辐射、机械应力、温度变化、极端天气、极端环境、污秽、地震等各种各样考核，以实现其全工况下硅橡胶伞套的长寿命和高可靠性。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法，包括以下步骤：

S1、选取试验品：选用爬电距离在500mm-700mm之间、管外径大于100mm的两个试品，将两个试品一个水平安装，一个垂直安装，端部附件的设计以及端部附件和伞套间的过渡应与一般生产的绝缘子所采用的相同，试品应密封以阻止雾渗透到试品的内腔，对于直径较大的试品，由于电流较大或闪络，此试验有可能不能进行，因此如果可能的话，推荐试品外径应小于200mm；

S2、控制试验条件：

A1、试验应在盐雾条件下使用范围在14kV～20kV内的恒定工频电压进行的限定时间的连续试验，试验电压千伏数由爬电距离毫米数除以统一爬电比距(mm/kV)确定，当高压侧阻性电流负荷为250mA(r.m.s)时，试验回路的压降不应超过5％；

A2、试验应在潮湿、密封和防锈的试验室中进行，试验室的体积应不超过10m³，应备有一个不大于80cm²的孔，以便自然排出空气；

A3、在试验开始前应使用去离子水清洗试品；

A4、一个试品应水平实装(大约在试验室高度一半处)进行试验，第二个试品应垂直安装，试品离试验室顶的净距应至少为200mm，离试验室墙壁的净距至少为100mm；

A5、盐雾应充满试验室但不应直接喷到试品上，在喷雾器中装入使用NaCl和去离子水进行配置的盐水；

A6、保护电流初始水平应调整到1A(r.m.s)，如出现不闪络过流跳闸，跳闸电流可以增大；

A7、将不带电期间连续喷雾作为限制条件，允许中断达60h的长中断，在该情况下，电压可以用逐步升高的办法重新施加(例如超过15min)，以避免闪络，并记下所有中断时间，不计入试验期；

A8、在大直径试品上，如果重复跳闸或闪络使得试验不能继续进行的情况，应对试验装置进行研究，以确保不出现下面的情况：

a、在绝缘体或金属构件表面有腐蚀性物质；

b、不经常清洗或更换溶液，从而使试验室和水容器中生长藻类、真菌或微生物；

c、涡轮喷射器太靠近试品导致过度湿润或不均匀；

d、使用GB/T4585-2004中的喷嘴代替特定涡轮喷雾器；

e、绝缘子或试验器材上有水滴；

A9、如果出现A8中五种情况的中断(跳闸成闪络)，则中止试验，并且将溶液的盐含量减半，用自来水清洗试验品后，并在8小时内重新开始试验，该过程可以重复进行直到不再出现中断，并且上述测量的任何操作均应进行记录；

S3、试验的评定：若没有出现电痕化，蚀损没有达到玻璃纤维管，没有出现击穿，则试验通过。

S2中，试验所需控制的试验条件如下：

试验持续时间：盐雾和电压条件下达到5000h；

水流速：(0.4士0.1)L/m³h；

盐雾粒大小：5um～10um；

温度：20℃±5K；

水的NaCl含量：(5±0.25)kg/m³；

水流速定义为每小时和每立方米试验室体积的升数，不允许循环使用水；

试验允许有几次中断以便检查，每次中断不超过1h，中断期不应计入试验持续时间。

与传统的空心瓷绝缘子相比，空心复合绝缘子的主要优点如下：

(1)运行中的高安全可靠性，即具有防爆性能。空心复合绝缘子是由玻璃丝与环氧树脂缠绕的绝缘管和硅橡胶制成，都是非脆性材料，且玻璃丝缠绕管的抗压强度很高，材料机械强度的分散性远小于电瓷等脆性材料，因此具有比瓷材料高的强度保证值。在电气设备异常：内部气体、液体膨胀情况下，空心复合绝缘子不会向瓷件破裂、飞溅伤及周围电气设备，即使绝缘子破裂，由于玻璃丝缠绕的原因，绝缘子残片也不会飞起损伤附近电气设备。

(2)耐污性能好。硅橡胶伞裙有优异的憎水性，同时还具有离子迁移性即通过离子迁移将硅橡胶表面的污物保裹起来，使憎水性得以恢复；在运行期间无须人工清扫，真正使电气产品做到免清扫。

(3)具有很好的耐老化性能。高温硫化硅橡胶绝缘子已有近30年的运行经验。实践证明材料耐老化性能优异，对运行的绝缘子进行了材料性能复测，所有参数基本无变化。

(4)机械性能高。空心复合绝缘子承载机械性能的是缠绕管，玻璃丝缠绕管弯曲强度可达到150MPa～200MPa或更高，强度平均许用值可取在100MPa以上。而电工陶瓷最高强度的平均许用值因工艺不同一般小于50MPa。

(5)重量轻、体积小。玻璃丝缠绕管制品性能均匀，同样弯曲负荷要求下缠绕管的厚度是瓷管厚度1/5至1/3。硅橡胶制成的伞裙也较瓷伞裙轻、薄。因此制成的550互感器用复合空心绝缘子重量仅是瓷空心绝缘子的15％～30％左右。

(6)制造工艺简单、能耗少、合格率高。电瓷成型工艺复杂，特别是大型瓷件，从选料、配料、制泥、成型、干燥、上釉、烧制到装配，周期长达三个月左右；而复合空心绝缘子从原材料采购、注射成型到法兰胶装的生产周期只需要1个月。

但是，随着电压等级的不断提升，电网运行环境的变化，绝缘材料存在的一些问题也逐渐暴露，如粉化、龟裂、憎水性变差、易局部击穿、易老化和机械性能变差等。硅橡胶材料的耐老化特性虽然不如无机材料(陶瓷或玻璃)，但国内外已有30年以上的稳定运行经验。硅橡胶材料运行中表现的问题主要为老化问题，主要表现为：

外观的变化，如失光、失色、粉化、龟裂、起泡、剥落等；

物理化学性能变化，如分子量、密度、硬度、耐温型、吸光性、耐油性、耐腐蚀性、憎水性等；

电性能的变化，如表面电阻、体积电阻率、介电常数、击穿电压等；

机械性能的变化，如附着力、拉伸强度及伸长率、抗撕裂强度、冲击强度、耐磨性等。

因此，为解决复合材料绝缘子产品的老化问题，研制长寿命和高可靠性的复合材料绝缘子产品，比如空心复合绝缘子等产品势在必行。

本发明提出了一种对长寿命、高可靠性的空心复合绝缘子产品进行5000个小时的电痕化和蚀损试验，为验证长寿命、高可靠性空心复合绝缘子产品在电站全寿命周期运行中，要随电力设备经受长期运行的全工况下的各类电应力、热应力、紫外线、辐射、机械应力、温度变化、极端天气、极端环境、污秽、地震等各种各样考核，以实现其全工况下硅橡胶伞套的长寿命和高可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种复合材料绝缘子的电痕化和蚀损试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、选取试验品：选用爬电距离在500mm-700mm之间、管外径大于100mm的两个试品，将两个试品一个水平安装，一个垂直安装，端部附件的设计以及端部附件和伞套间的过渡应与一般生产的绝缘子所采用的相同；

S2、控制试验条件：

A1、试验应在盐雾条件下使用范围在14kV～20kV内的恒定工频电压进行的限定时间的连续试验，试验电压千伏数由爬电距离毫米数除以统一爬电比距(mm/kV)确定，当高压侧阻性电流负荷为250mA(r.m.s)时，试验回路的压降不应超过5％；

A2、试验应在潮湿、密封和防锈的试验室中进行，试验室的体积应不超过10m³，应备有一个不大于80cm²的孔，以便自然排出空气；

A3、在试验开始前应使用去离子水清洗试品；

A4、一个试品应水平实装(大约在试验室高度一半处)进行试验，第二个试品应垂直安装，试品离试验室顶的净距应至少为200mm，离试验室墙壁的净距至少为100mm；

A5、盐雾应充满试验室但不应直接喷到试品上，在喷雾器中装入使用NaCl和去离子水进行配置的盐水；

A6、保护电流初始水平应调整到1A(r.m.s)，如出现不闪络过流跳闸，跳闸电流可以增大；

A7、将不带电期间连续喷雾作为限制条件，允许中断达60h的长中断，在该情况下，电压可以用逐步升高的办法重新施加(例如超过15min)，以避免闪络，并记下所有中断时间，不计入试验期；

A8、在大直径试品上，如果重复跳闸或闪络使得试验不能继续进行的情况，应对试验装置进行研究，以确保不出现下面的情况：

a、在绝缘体或金属构件表面有腐蚀性物质；

b、不经常清洗或更换溶液，从而使试验室和水容器中生长藻类、真菌或微生物；

c、涡轮喷射器太靠近试品导致过度湿润或不均匀；

d、使用GB/T4585-2004中的喷嘴代替特定涡轮喷雾器；

e、绝缘子或试验器材上有水滴；

A9、如果出现A8中五种情况的中断(跳闸成闪络)，则中止试验，并且将溶液的盐含量减半，用自来水清洗试验品后，并在8小时内重新开始试验，该过程可以重复进行直到不再出现中断，并且上述测量的任何操作均应进行记录；

S3、试验的评定：若没有出现电痕化，蚀损没有达到玻璃纤维管，没有出现击穿，则试验通过。