CN109507511A

CN109507511A - 一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法

Info

Publication number: CN109507511A
Application number: CN201811530831.4A
Authority: CN
Inventors: 聂靓靓; 黄文汉; 陈绪滨
Original assignee: Maintenance and Test Branch of Peaking FM Power Generation of Southern Power Grid Co Ltd
Current assignee: Maintenance and Test Branch of Peaking FM Power Generation of Southern Power Grid Co Ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-03-22

Abstract

本发明公开了一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法，过程为：A．选取若干待评估的待测电阻片，分别测试出待测电阻片的化学成分和物相结构；B．基于A的测试结果，在预构建的老化特性数据库中，匹配出对应的老化特性曲线作为第一老化特性曲线；C．选取若干运行后期的待测电阻片，进行加速老化试验，得到对应待测电阻片的老化特性曲线作为第二老化特性曲线；D．利用第二老化特性曲线，修正第一老化特性曲线，得到第三老化特性曲线；E．测试待测电阻片的电气参数，基于第三老化特性曲线，根据待测试电阻片的实际运行负荷，计算出待测电阻片的老化寿命。本发明可以以简单方式，准确评估各状态下电阻片的老化程度，评估计算量小。

Description

一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法

技术领域

本发明涉及电力系统配件检测领域，尤其是一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法。

背景技术

氧化锌（ZnO）避雷器电阻片的性能，会随着使用时间的推移，逐步降低。有效评估电阻片老化寿命对于对避雷器的维护乃至电力系统的安全性来讲，起着至关重要的作用。

目前，对运行多年的氧化锌避雷器电阻片的老化程度，存在一些检测方法，例如CN103884918A公开的一种针对氧化锌避雷器电阻片老化程度的检测方法，但是，其采用的方案较为复杂，过程较为繁琐，且对测试环境要求高，缺乏参考性。目前还没有简单、成熟的老化状态分析方法，对电阻片的性能评估主要还是按照投运前或出厂前的项目进行电气性能合格性评估。对老化性能评估主要依靠选型时的加速老化试验，估计使用寿命。

选型时，对氧化锌避雷器的考核会涉及到避雷器的老化特性，当前是运用避雷器电阻片的加速老化试验（如CN103389424A）来确定电阻片在持续交流电压作用下功率损耗及阻性电流变化情况，从而估计避雷器在长期运行情况下的老化特性。

但是，现有技术多为通过电气宏观特性的变化分析避雷器电阻片长时间运行后的老化状态，因缺少最初的避雷器使用的电阻片的加速老化试验数据，不能掌握其老化试验特性，不能考虑到不同成分和物相结构的电阻片本身性能差异导致的本质电气性能差异。通过传统单一的电气试验数据变化趋势，只能按照线性变化曲线，粗略推断达到标准限制的剩余寿命。这种粗略的推断或者预估存在很大的偏差，特别是电阻片的老化寿命并非按照线性变化。

早期投运的避雷器，当前均已达到运行寿命后期，亟需对避雷器老化状态进行准确评估，从而制定合理的检修维护策略。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于电气试验和微观分析相结合的长期运行避雷器老化寿命评估方法，以提供参考性强，操作简单、直观，评估结果准确的避雷器电阻片老化程度评估方案。

本发明采用的技术方案如下：

一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法，包括以下步骤：

A．选取若干待评估的待测电阻片，分别测试出待测电阻片的化学成分和物相结构；

B．基于待测电阻片的化学成分和物相结构，在预构建的老化特性数据库中，匹配出对应的老化特性曲线作为第一老化特性曲线；该老化特性数据库中，存储有不同电阻片与其老化特性曲线间的对应关系；所谓的不同电阻片，是指化学成分和物相结构存在不同的电阻片；

C．选取若干运行后期的待测电阻片，进行加速老化试验，得到运行后期的待测电阻片的老化特性曲线作为第二老化特性曲线；

D．利用第二老化特性曲线，根据加速老化时间与实际运行时间的等效关系，修正第一老化特性曲线，得到第三老化特性曲线；

E．测试待测电阻片的电气参数，将测试出的电气参数对应到所述第三老化特性曲线，再根据待测试电阻片的实际运行负荷，计算出待测电阻片的老化寿命。

待测电阻片即为待评估的避雷器电阻片，运行后期是指电阻片已经过长期运行处在运行的后期（与前期相对于）。基于对市场上典型的避雷器电阻片进行完整周期的加速老化试验，可以分别得到不同类（化学成分和物相结构存在不同）的电阻片所对应的老化特性曲线，作为参照用的老化特性曲线；进一步通过测试待测电阻片的化学成分和物相结构，在老化特性数据库中匹配出相对应的老化特性曲线；进一步通过对待测电阻片进行加速老化试验，得到其自身在实际运行后的老化特性曲线（非完整周期），依照加速老化时间与时间运行时间间的等效关系（比例关系），用实际运行后的曲线参数对匹配出的参照用老化特性曲线进行参数修正，得到与待测电阻片自身匹配的、完整的老化特性曲线；再测试目前待测电阻片的电气参数，对照到修正后的曲线，即可得到标准负荷下的老化程度，再结合电阻片实际运行负荷（与标准负荷间的关系），对测试得到的老化程度进行相应的运算，进而得到实际运行负荷下的老化程度。

通过上述方案，可以基于典型电阻片的历史运行数据，对待测电阻片的老化特性曲线进行较为匹配，再通过短期的老化试验，对参照用的数据进行修正，得到完整的、匹配度高的老化特性曲线，评估周期短、操作简单、试验结果准确、参照性强。同时，基于化学成分和物相结构的分类和匹配，可以提高历史运行数据与待测数据间的匹配度，进而保证评估结果的准确性。基于试验与实际运行时间的等效，对参考参数（匹配出的老化特性曲线）进行修正，可以提高试验数据在时间上与实际运行结果间的匹配程度，进而提高试验数据的参考价值。同时，本方案可以针对电阻片运行的实际负荷，计算出对应的老化寿命，对于电阻片的老化程度的评估更具通用性。

进一步的，上述预构建的老化特性数据库的构建过程为：基于对大量电阻片进行的加速老化试验，得到不同电阻片的老化特性曲线；基于各种电阻片与老化特性曲线的对应关系，构建出老化特性数据库；所谓的不同电阻片，是指化学成分和物相结构存在不同的电阻片。

本发明考虑了不同化学成分和物相结构的避雷器老化特性的差异，应用了其特定的老化曲线，取代了通常应用电气参数历年变化进行的线性推导得到避雷器老化剩余寿命的常规方法，比传统方法更准确。

进一步的，上述不同电阻片的老化特性曲线，包括直流电加速老化试验和交流电加速老化试验下的老化特性曲线。这样，可以使得方案对于不同的评估情况都适用。

进一步的，上述步骤A中，选取的待测电阻片不低于2片。

这样，可以更准确地测试出待测电阻片的化学成分和物相结构。

进一步的，上述步骤A中，选取的待测电阻片为2-3片。

这样，可以在准确地测试出待测电阻片的化学成分和物相结构的前提下，保证计算量最小。

进一步的，上述步骤C中，选取的待测电阻片为不低于6片。

这样，可以使得老化特性曲线各参数更为准确。

进一步的，上述步骤C中，选取的待测电阻片为6-8片。

这样，可以在保证试验的老化特性曲线各参数尽量准确的情况下，保证计算量最小，即对测试结果与计算量间的权衡。

进一步的，上述步骤B中，在预构建的老化特性数据库中，匹配出对应的老化特性曲线具体为：在预构建的老化特性数据库中，匹配出与待测电阻片化学成分和物相结构相同或相似的电阻片对应的老化特性曲线；所谓的相似，是指电阻片的化学成分和电阻片的物相分别达到预定相同比例。这样，可以保证历史数据对于评估试验的参考价值。

进一步的，上述相似，是指电阻片的化学成分相同比例达到90%，电阻片的物相相同比例达到80%。这样，可以确保历史数据对于待测电阻片的匹配度，进而保证评估结果准确。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明考虑不同化学成分和物相结构对电阻片运行参数的影响，结合典型电阻片的历史运行数据（老化特性），对电阻片的老化程度评估提供准确的参考数据，取代了通常应用电气参数历年变化进行的线性推导方式，使得对电阻片老化寿命的评估结果更加准确。

2、本发明在评估过程中，所选取的待测电阻片的数据，可以确保测试结果的准确性与测试计算量的最小开销。

3、本发明中，对于选择参考老化特性曲线的要求（化学成分和物相结构的相同程度），可以确保所选择典型电阻片的历史运行数据（老化特性）与待测电阻片实际运行数据间的匹配程度，进而保证评估结果的准确性。

4、本发明基于全方位统计的历史数据（各类典型电阻片的交流/直流试验数据），无需对待测电阻片进行全周期地试验，即可准确获得待测电阻片的完整老化特性曲线，评估周期短、计算量小。

5、本发明结合典型电阻片的老化数据（参考数据）和待测电阻片的运行数据（实际数据），得到修正值，可以提高评估用数据与待测电阻片实际运行数据的匹配程度，进而提高评估结果的准确性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是避雷器老化寿命评估方法流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，本实施例公开了一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法，包括以下步骤：

B．基于待测电阻片的化学成分和物相结构，在预构建的老化特性数据库中，匹配出对应的老化特性曲线作为第一老化特性曲线；该老化特性数据库中存储有不同化学成分和物相结构的电阻片与其老化特性曲线间的对应关系；

本实施例公开了另一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法，包括以下步骤：

A．基于对大量电阻片进行的加速老化试验，得到不同电阻片的老化特性曲线；基于各种电阻片与老化特性曲线的对应关系，构建出老化特性数据库；所谓的不同电阻片，是指化学成分和物相结构存在不同的参照用的电阻片。在一个实施例中，不同电阻片的老化特性曲线，包括直流电加速老化试验和交流电加速老化试验下的老化特性曲线。

B．选取若干待评估的待测电阻片，分别测试出待测电阻片的化学成分和物相结构。

C．基于待测电阻片的化学成分和物相结构，在老化特性数据库中，匹配出对应的老化特性曲线作为第一老化特性曲线。

D．选取若干运行后期的待测电阻片，进行加速老化试验，得到运行后期的待测电阻片的老化特性曲线作为第二老化特性曲线。

E．利用第二老化特性曲线，根据加速老化时间与实际运行时间的等效关系，修正第一老化特性曲线，得到第三老化特性曲线。

F．测试待测电阻片的电气参数，将测试出的电气参数对应到所述第三老化特性曲线，再根据待测试电阻片的实际运行负荷，计算出待测电阻片的老化寿命。

A．基于对大量电阻片进行的加速老化试验，得到不同电阻片的老化特性曲线；根据各种参照电阻片与老化特性曲线的对应关系，构建出老化特性数据库；所谓的不同电阻片，是指化学成分和物相结构存在不同的、市场上典型的电阻片；

B．选取若干待评估的待测电阻片，分别测试出待测电阻片的化学成分和物相结构；

C．基于待测电阻片的化学成分和物相结构，在老化特性数据库中，匹配出待测电阻片对应的老化特性曲线；

D．选取若干运行后期的待测电阻片，进行加速老化试验，得到运行后期的待测电阻片的老化特性曲线；所谓的运行后期，是指电阻片已经经过了长期运行；

E．利用步骤D得到的运行后期的待测电阻片的老化特性曲线，根据实际运行时间与加速老化时间的等效关系，修正步骤C中匹配出的待测电阻片对应的老化特性曲线，得到评估用老化特性曲线；

F．测试待测电阻片的电气参数，将测试出的电气参数对应到所述评估用老化特性曲线，再根据待测试电阻片的实际运行负荷，计算出待测电阻片的老化寿命。根据待测电阻片的电气参数，对照到评估用老化特性曲线，可以得到标准运行负荷下的老化寿命，再根据待测电阻片实际运行的负荷与标准负荷的关系，可以对标准负荷下的老化寿命进行等效计算，得到实际老化寿命。

A．基于对大量典型的电阻片进行的加速老化试验，得到不同化学成分和物相结构的电阻片的老化特性曲线；根据各种电阻片与老化特性曲线的对应关系，构建出老化特性数据库；

B．选取至少2片（优选2-3片）待评估的待测电阻片，利用X射线衍射（XRD）分析出电阻片的化学成分，利用扫描电镜（SEM）分析出电阻片的物相结构；

C．基于待测电阻片的化学成分和物相结构，在老化特性数据库中，匹配出化学成分和物相结构相同或相似的典型电阻片的老化特性曲线；所谓的相似，是指电阻片化学成分相同比例达到预定值，如90%，且电阻片物相相同比例达到预定值，如80%；

D．选取不低于6片（优选6-8片）运行后期的待测电阻片，进行加速老化试验，得到运行后期的待测电阻片的老化特性曲线；所谓的运行后期，是指电阻片已经经过了长期运行；

F．测试待测电阻片的电气参数，将测试出的电气参数对应到所述评估用老化特性曲线，再根据待测试电阻片的实际运行负荷，计算出待测电阻片的老化寿命。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种电气试验和微观分析结合的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述预构建的老化特性数据库的构建过程为：基于对大量电阻片进行的加速老化试验，得到不同电阻片的老化特性曲线；基于各种电阻片与老化特性曲线的对应关系，构建出老化特性数据库；所谓的不同电阻片，是指化学成分和物相结构存在不同的电阻片。

3.如权利要求2所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述不同电阻片的老化特性曲线，包括直流电加速老化试验和交流电加速老化试验下的老化特性曲线。

4.如权利要求1所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述步骤A中，选取的待测电阻片不低于2片。

5.如权利要求4所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述步骤A中，选取的待测电阻片为2-3片。

6.如权利要求1所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述步骤C中，选取的待测电阻片为不低于6片。

7.如权利要求6所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述步骤C中，选取的待测电阻片为6-8片。

8.如权利要求1所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述步骤B中，在预构建的老化特性数据库中，匹配出对应的老化特性曲线具体为：在预构建的老化特性数据库中，匹配出与待测电阻片化学成分和物相结构相同或相似的电阻片对应的老化特性曲线；所谓的相似，是指电阻片的化学成分和电阻片的物相分别达到预定相同比例。

9.如权利要求8所述的避雷器老化寿命评估方法，其特征在于，所述相似，是指电阻片的化学成分相同比例达到90%，电阻片的物相相同比例达到80%。