CN111413600A - 一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统及试验方法，其包括交直流高压电源以及稳压装置，还包括控制器和环境气候箱，稳压装置上串接有电容分压器以及检测输出线路，检测输出线路连接待检测的绝缘子上，控制器内设有数据采集单元，环境气候箱包括箱体，箱体的顶部分别设有供检测输出线路和输出线路穿过的顶部穿装孔，箱体的内顶部还固接有绝缘挂样支架，箱体内装有喷嘴，箱体的一侧设置有容器和空压机，容器内置有水泵，空压机和水泵皆连接在喷嘴上，所述箱体内装有温湿度计且温湿度计通过线路与控制器电连接。本发明能准确得知多絮地区的绝缘子的污闪电压，从而为输电线路外绝缘设计提供合理依据，避免出现闪络危害问题。

Description

一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统及试验方法
技术领域
本发明涉及绝缘子闪络试验研究领域，具体涉及一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统及试验方法。
背景技术
近年来，绝缘子闪络现象频发，极大的危害了电力系统的安全稳定运行。常见的绝缘子闪络的原因是绝缘子表面沾有污秽，在雾、露、霜或小雪等恶劣天气作用下，表面受潮，其闪络电压显著降低，这种情况也被称为污闪。常见的绝缘子污闪试验方法为标准《DL/T859—2004高压交流系统用复合绝缘子人工污秽试验》提出的固体层法和盐雾法，两种方法分别利用人工污秽和盐雾模拟大自然中暴露绝缘子的状态来进行污闪试验。随着气候变化，引发闪络的原因也变得更多，因此，对于特定气候或污染下运行的绝缘子仍需要特定的试验方法。中国发明专利《一种绝缘子带电融冰闪络试验方法及系统》（申请号：CN201710590803.0）提出了一种融冰闪络试验方法，该方法模拟了绝缘子在输电线路的融冰闪络工矿。中国发明专利《一种绝缘子串鸟粪闪络试验系统》（申请号：CN201910089282.X）提出了一种模拟鸟粪闪络试验的系统，该系统可以模拟自然界中鸟粪污染导致绝缘子在潮湿空气中的沿面闪络故障。除此之外，絮作为一种新兴的闪络原因正严重危害电力系统的安全稳定运行。
在春天时，城市柳絮、杨絮等树木的植物絮体开始产生并漂浮于空气中，大大增加了空气的颗粒度和浓度，极易吸附在绝缘子和其他电力系统设备表面。特别是在华北、华中等絮高发区，长期暴露的绝缘子表面吸附有大量植物絮体，甚至形成絮状沉积物并在表面形成板结。被植物絮体污染后的绝缘子的闪络电压明显降低，特别是在其表面受潮后，极易发生闪络危害。植物絮体与雨水并不相溶，不能简单的认为植物絮体仅仅增加了雨水的导电率，植物絮体与雨水相互作用特性的研究还处于初始阶段。絮污染对电力系统影响的研究还处于起始阶段，尚缺少针对多絮地区绝缘子污闪试验系统及试验方法的研究。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，该系统设备结构简单，组装方便，该系统为多絮地区污闪试验提供更为合理的试验条件，为应用在多絮地区的绝缘子表面防污闪涂料的研发提供了试验方法，为运行在多絮地区的绝缘子是否可以继续运行提供了检测依据。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种如下结构的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其结构特点在于：包括交直流高压电源以及连接在交直流高压电源上的稳压装置，还包括控制器和环境气候箱，所述稳压装置的输出线缆上串接有电容分压器以及与电容分压器并联的检测输出线路，所述检测输出线路伸入至环境气候箱内且连接在环境气候箱上的待检测的绝缘子上，所述电容分压器和待检测的绝缘子分别通过输出线路连接控制器的输入端，控制器内设有用于采集数据的数据采集单元，所述环境气候箱包括箱体，箱体的顶部分别设有供检测输出线路和输出线路穿过的顶部穿装孔，箱体的内顶部还固接有用于悬挂待检测的绝缘子的绝缘挂样支架，所述箱体内装有喷嘴，箱体的一侧设置有能盛装植物絮体和絮盐溶液的容器和空压机，容器内置有水泵，空压机的输出管路、水泵的输出管路以及容器的输出管路皆连接在喷嘴上，所述箱体内装有温湿度计且温湿度计通过线路与控制器电连接，所述交直流高压电源、空压机和水泵皆与控制器电连接。
所述喷嘴共设置四个且分别位于箱体的四个内底角部。
所述喷嘴包括喷嘴本体，喷嘴本体上设有两个分别用于连接输出管路的输入端口，喷嘴本体上还连接有高压气体喷出管和检测物喷出管，高压气体喷出管和检测物喷出管分别通过喷嘴本体中的内置管道连接两个输入端口，高压气体喷出管和检测物喷出管的管口部呈垂直状设置。
所述稳压装置和电容分压器之间的输出线缆部段上连接有保护电阻。
所述稳压装置包括串接在一起的调压器和变压器。
采用上述结构后，通过交直流高压电源、稳压装置向待检测的绝缘子施加电压，通过空压机、喷嘴可以向箱体内喷射植物絮体，通过空压机、水泵和喷嘴可以向箱体内喷射絮盐溶液，因而可以模拟多絮地区的自然环境，从而检测在该环境下的绝缘子的污闪电压，通过控制器可以控制空压机、水泵等装置，精确控制喷射植物絮体的量以及絮盐溶液的量，从而充分模拟多絮地区的自然情况，准确得知多絮地区的绝缘子的污闪电压，从而为输电线路外绝缘设计提供合理依据，避免出现闪络危害问题。
本发明根据现有技术中的缺陷，还提供了一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验方法，其特征在于：使用上述结构的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其包括以下步骤：
1）配置絮盐溶液和准备植物絮体
将植物絮体、纯氯化钠和水按以下重量比混合，植物絮体：纯氯化钠：水=0.1-0.3：2-12：100，其中水的体积电导率不高于0.05S/m，充分搅拌，得到絮盐溶液；收集植物絮体，使植物絮体的量以植物絮体在箱体内的状态能充分模拟多絮地区的自然情况为准；
2）绝缘子清理
使用清洁剂彻底清洗绝缘子表面污物和油脂痕迹；
3）绝缘子浸泡
将步骤2）准备好的绝缘子放入盛有的絮盐溶液的容器中浸泡96小时；
4）绝缘子积絮
将步骤3）浸泡后的绝缘子固定到环境气候箱的绝缘挂样支架上，检测输出线路和输出线路分别连接在绝缘子上，启动交直流高压电源为绝缘子施加电压，向容器中放入定量植物絮体，调整空压机气压，将植物絮体喷入环境气候箱内，充分沉降，利用静电吸附作用将絮快速沉积到绝缘子表面；待绝缘子表面积絮程度与实际运行工况相仿，停止施加电压，积絮完成；
5）闪络试验
将步骤1）中配置好的絮盐溶液倒入容器中，设定水泵的扬程和空压机气压，将絮盐溶液雾化通过喷嘴并喷入到箱体内，启动交直流高压电源为绝缘子施加电压，利用升降法进行施加电压，在不间断喷絮盐溶液的情况下，控制器中的数据采集单元得到多絮地区绝缘子污闪电压。
所述步骤2）中，清洁完绝缘子表面后，向绝缘子表面涂覆防污闪涂料。
与现有技术相比，本发明提供的一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验方法，具备以下有益效果：能充分模拟多絮地区的自然条件，从而检测在该自然条件下的绝缘子的污闪电压，从而为输电线路外绝缘设计提供合理依据，避免出现闪络危害问题。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为图1中环境气候箱的结构示意图；
图3为图2中喷嘴的结构示意图；
图4为沿图3中A-A线剖视的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1和图2所示，本发明提供了一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其包括交直流高压电源1以及连接在交直流高压电源1上的稳压装置，在本实施例中，该稳压装置采用串接在一起的调压器13和变压器14，还包括控制器7和环境气候箱8，所述稳压装置的输出线缆上串接有电容分压器2以及与电容分压器2并联的检测输出线路3，电容分压器的具体结构为现有技术，在此不再详细赘述，并且上述变压器的另一输出端与电容分压器2的另一连接段皆接地线，所述检测输出线路3伸入至环境气候箱内且连接在环境气候箱上的待检测的绝缘子上，所述电容分压器2和待检测的绝缘子分别通过输出线路连接控制器7的输入端，控制器7内设有用于采集数据的数据采集单元，当然，在本实施例中，也可以包括计算机，该控制器与计算机电连接，便于操控，在本实施例中，所述稳压装置和电容分压器2之间的输出线缆部段上连接有保护电阻12。所述环境气候箱8包括箱体，箱体的顶部分别设有供检测输出线路3和输出线路穿过的顶部穿装孔，箱体的内顶部还固接有用于悬挂待检测的绝缘子的绝缘挂样支架5，所述箱体内装有喷嘴4，箱体的一侧设置有能盛装植物絮体和絮盐溶液的容器9和空压机11，容器9内置有水泵10，该内置的意思是容器设置该水泵，水泵如果采用现有技术中的潜水泵，可以放置在容器内腔中，如果采用离心水泵，可以安装在容器的外壁上，图中的实施例中示意的为离心水泵，空压机11的输出管路、水泵的输出管路以及容器的输出管路皆连接在喷嘴4上，具体来说，在箱体内壁上设置相应的水路分配阀、气体分配阀以及絮体分配阀，当然，该气体分配阀和水路分配阀可以采用同一个阀体，在本实施例中，其采用了同一个分配阀体，在分配阀体的前端管路上设置有三通阀，通过三通阀上的开关，可以使该分配阀体连通水路管路或絮体管路，该分配阀体通过贴靠在箱体内壁上的管路连接在喷嘴上，可以设置多个喷嘴，从分配阀体上分设多根支路分别与喷嘴4连接，气体分配阀也通过管路与喷嘴连接，根据下述的动作过程以及现有技术，本领域技术人员能明确知晓管路的排布以及上述阀体的选择，在此不再详细描述。设置在所述箱体内装有温湿度计6且温湿度计通过线路与控制器7电连接，所述交直流高压电源1、空压机和水泵皆与控制器电连接。
参考图2和图3所示，在本实施例中，上述喷嘴4共设置四个且分别位于箱体的四个内底角部，可以使植物絮体和絮盐溶液在喷洒时，更加均匀的分布在箱体内，以便于充分模拟多絮地区的自然环境，所述喷嘴4包括喷嘴本体，喷嘴本体上设有两个分别用于连接输出管路的输入端口，喷嘴本体上还连接有高压气体喷出管41和检测物喷出管42，高压气体喷出管41和检测物喷出管42分别通过喷嘴本体中的内置管道连接两个输入端口，检测物喷出管42通过相应管路与上述的分配阀体连接，即可以连接容器，高压气体喷出管41和检测物喷出管42的管口部呈垂直状设置，当高压气体喷出管41喷出高压气体时，在检测物喷出管42的管口部形成负压，从而使植物絮体和絮盐溶液喷出，达到更好的雾化效果和喷射效果。
本发明在使用时，可以向容器中添加植物絮体，也可以向容器中添加絮盐溶液，通过交直流高压电源、稳压装置向待检测的绝缘子施加交流电压或直流电压，通过空压机、喷嘴可以向箱体内喷射植物絮体，通过空压机、水泵和喷嘴可以向箱体内喷射絮盐溶液，因而可以模拟多絮地区的自然环境，从而检测在该环境下的绝缘子的污闪电压，通过控制器可以控制空压机、水泵等装置，精确控制喷射植物絮体的量以及絮盐溶液的量，从而充分模拟多絮地区的自然情况，准确得知多絮地区的绝缘子的污闪电压，从而为输电线路外绝缘设计提供合理依据，避免出现闪络危害问题。
本发明还提供了一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验方法，使用上述结构的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其包括以下步骤：
1）配置絮盐溶液和准备植物絮体
将植物絮体、纯氯化钠和水按以下重量比混合，植物絮体：纯氯化钠：水=0.1-0.3：2-12：100，其中水的体积电导率不高于0.05S/m，充分搅拌，得到絮盐溶液；收集植物絮体，使植物絮体的量以植物絮体在箱体内的状态能充分模拟多絮地区的自然情况为准；例如，箱体的内腔体积为10000L，植物絮体需要准备200-1000g；
2）绝缘子清理
使用清洁剂彻底清洗绝缘子表面污物和油脂痕迹；
3）绝缘子浸泡
将步骤2）准备好的绝缘子放入盛有的絮盐溶液的容器中浸泡96小时；
4）绝缘子积絮
将步骤3）浸泡后的绝缘子固定到环境气候箱8的绝缘挂样支架上，检测输出线路3和输出线路分别连接在绝缘子上，启动交直流高压电源1为绝缘子施加电压，向容器中放入定量植物絮体，调整空压机气压，将植物絮体喷入环境气候箱8内，充分沉降，利用静电吸附作用将絮快速沉积到绝缘子表面；待绝缘子表面积絮程度与实际运行工况相仿，停止施加电压，积絮完成；
5）闪络试验
将步骤1）中配置好的絮盐溶液倒入容器中，设定水泵的扬程和空压机气压，将絮盐溶液雾化通过喷嘴并喷入到箱体内，启动交直流高压电源1为绝缘子施加电压，利用升降法进行施加电压，在不间断喷絮盐溶液的情况下，控制器中的数据采集单元得到多絮地区绝缘子污闪电压。
上述步骤可以用于对不喷涂防污闪涂料的绝缘子进行污闪电压的采集，为运行在多絮地区的绝缘子是否可以继续运行提供了检测依据。如若部分地区已经在绝缘子表面涂覆了防污闪涂料，则在上述步骤2）中，清洁完绝缘子表面后，向绝缘子表面涂覆防污闪涂料，然后依次根据上述步骤，既可以实现对涂覆防污闪涂料的绝缘子进行污闪电压的采集，从而为应用在多絮地区的绝缘子表面防污闪涂料的研发提供了试验方法。
在步骤5）中，喷射絮盐溶液时控制每个喷嘴溶液流量0.5dm3/min±0.05dm3/min，喷嘴处的相对压力为700kPa±35kPa，从而更好的达到最佳喷射雾化效果。按照DL∕T 859-2015 高压交流系统用复合绝缘子人工污秽试验，盐溶液加植物絮体之后的絮盐溶液粘稠度上升，需要水泵更好的控制喷雾效果。
本申请中所述的升降法指的是标准《GB/T 16927.1—2011高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求》所述的升降法，其整个过程中的电压调整方式和以及检测过程皆根据上述标准中的要求进行。
实施例1
试验目的：新型防污闪涂料研发，判断该防污闪涂料在该地区是否可以稳定运行，起到防污闪的作用。
山东某多絮地区直流输电线路正在运行的U160B型悬式绝缘子为标准进行污耐压试验。绝缘子表面已经有大量絮体，表面形成板结。
1）配置絮盐溶液和准备絮体
将纯氯化钠和水混合为盐度20kg/m3的盐溶液，其中水的体积电导率不高于0.05S/m，充分搅拌，将植物絮体加入到盐溶液中，此绝缘子在重度絮污染地区，添加的植物絮体与上述盐溶液的比例为：植物絮体的密度为30g/m3。
上述箱体的内腔体积为5200L，收集柳絮和杨絮等植物絮体，共计300g；
2）绝缘子预处理
使用无水乙醇清洗绝缘子表面污物和油脂痕迹，清洗完成后再绝缘子表面涂覆防污闪涂料；
3）绝缘子浸泡
将步骤2）准备好的绝缘子放入盛有的絮盐溶液的容器中浸泡96小时；
4）绝缘子积絮
将步骤3）浸泡后的绝缘子固定到环境气候箱8的绝缘挂样支架上，检测输出线路3和输出线路分别连接在绝缘子上，启动交直流高压电源1给绝缘子通入10kV直流电压，向容器中放入300g絮，调整空压机气压，将絮喷入环境气候箱8内，沉降观察绝缘子表面积絮情况，当绝缘子表面絮体形成大量板结，与实际运行工况的相仿时，停止加压，积絮完成；
5）闪络试验
将步骤1）中配置好的絮盐溶液倒入容器中，设定水泵的扬程和空压机气压，将絮盐溶液雾化通过喷嘴并喷入到箱体内，利用升降法进行加压，在不间断喷絮盐溶液的情况下，控制器中的数据采集单元得到多絮地区绝缘子污闪电压28.5kV,记录为U1。
参考标准 DL/T 627—2012所示的检测指标，用相同试验设备、上述的实验方法对无防污闪涂料的U160绝缘子进行污耐压试验，污闪电压为25.6kV，记录为U2。U1 与U2的比值为1.113＜1.5，判断该防污闪涂料无法适用于该多絮地区的绝缘子污闪防护。
实施例2
试验目的：运行在多絮地区的绝缘子是否可以继续运行。
山东某多絮地区交流输电线路正在运行的U160B型悬式绝缘子为标准进行污耐压试验。绝缘子表面已经有大量絮体，表面形成板结。
1）配置絮盐溶液和准备絮体
将纯氯化钠和水混合为盐度80kg/m3的盐溶液，其中水的体积电导率不高于0.05S/m，充分搅拌，将植物絮体加入到盐溶液中，此绝缘子在重度絮污染地区，添加的植物絮体与上述盐溶液的比例为：植物絮体的密度为10g/m3。
收集柳絮和杨絮等植物絮体，共计200g；
2）绝缘子预处理
使用无水乙醇清洗绝缘子表面污物和油脂痕迹；
3）绝缘子浸泡
将步骤2）准备好的绝缘子放入盛有的絮盐溶液的容器中浸泡96小时；
4）绝缘子积絮
将步骤3）浸泡后的绝缘子固定到环境气候箱8的绝缘挂样支架上，检测输出线路3和输出线路分别连接在绝缘子上，启动交直流高压电源1给绝缘子通入10kV交流电压，向容器中放入200g植物絮体，调整空压机气压，将絮喷入环境气候箱8内，沉降观察绝缘子表面积絮情况，当绝缘子表面絮体形成大量板结，与实际运行工况的相仿时，停止加压，积絮完成；
5）闪络试验
将步骤1）中配置好的絮盐溶液倒入容器中，设定水泵的扬程和空压机气压，将絮盐溶液雾化通过喷嘴并喷入到箱体内，利用升降法进行施加电压，在不间断喷絮盐溶液的情况下，控制器中的数据采集单元得到多絮地区绝缘子污闪电压40.4kV,记录为U1。
参考标准 DL/T 627—2012所示的检测指标，用相同试验设备、上述的实验方法对无防污闪涂料的U160绝缘子进行污耐压试验，污闪电压为25.6kV，记录为U2。U1 与U2的比值为1.113＜1.5，判断该防污闪涂料无法适用于该多絮地区的绝缘子污闪防护。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其特征在于：包括交直流高压电源（1）以及连接在交直流高压电源（1）上的稳压装置，还包括控制器（7）和环境气候箱（8），所述稳压装置的输出线缆上串接有电容分压器（2）以及与电容分压器（2）并联的检测输出线路（3），所述检测输出线路（3）伸入至环境气候箱内且连接在环境气候箱上的待检测的绝缘子上，所述电容分压器（2）和待检测的绝缘子分别通过输出线路连接控制器（7）的输入端，控制器（7）内设有用于采集数据的数据采集单元，所述环境气候箱（8）包括箱体，箱体的顶部分别设有供检测输出线路（3）和输出线路穿过的顶部穿装孔，箱体的内顶部还固接有用于悬挂待检测的绝缘子的绝缘挂样支架（5），所述箱体内装有喷嘴（4），箱体的一侧设置有能盛装植物絮体和絮盐溶液的容器（9）和空压机（11），容器（9）内置有水泵（10），空压机（11）的输出管路、水泵的输出管路以及容器的输出管路皆连接在喷嘴（4）上，所述箱体内装有温湿度计（6）且温湿度计通过线路与控制器（7）电连接，所述交直流高压电源（1）、空压机和水泵皆与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其特征在于：所述喷嘴（4）共设置四个且分别位于箱体的四个内底角部。
3.根据权利要求1所述的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其特征在于：所述喷嘴（4）包括喷嘴本体，喷嘴本体上设有分别用于连接输出管路的两个输入端口，喷嘴本体上还连接有高压气体喷出管（41）和检测物喷出管（42），高压气体喷出管（41）和检测物喷出管（42）分别通过喷嘴本体中的内置管道连接两个输入端口，高压气体喷出管（41）和检测物喷出管（42）的管口部呈垂直状设置。
4.根据权利要求1所述的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其特征在于：所述稳压装置和电容分压器（2）之间的输出线缆部段上连接有保护电阻（12）。
5.根据权利要求1所述的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其特征在于：所述稳压装置包括串接在一起的调压器（13）和变压器（14）。
6.一种模拟多絮地区绝缘子污闪试验方法，其特征在于：使用如权利要求1-5中任一项中的模拟多絮地区绝缘子污闪试验系统，其包括以下步骤：
1）配置絮盐溶液和准备植物絮体
将植物絮体、纯氯化钠和水按以下重量比混合，植物絮体：纯氯化钠：水=0.1-0.3：2-12：100，其中水的体积电导率不高于0.05S/m，充分搅拌，得到絮盐溶液；收集植物絮体，使植物絮体的量以植物絮体在箱体内的状态能充分模拟多絮地区的自然情况为准；
2）绝缘子清理
使用清洁剂彻底清洗绝缘子表面污物和油脂痕迹；
3）绝缘子浸泡
将步骤2）准备好的绝缘子放入盛有的絮盐溶液的容器中浸泡96小时；
4）绝缘子积絮
将步骤3）浸泡后的绝缘子固定到环境气候箱（8）的绝缘挂样支架上，检测输出线路（3）和输出线路分别连接在绝缘子上，启动交直流高压电源（1）为绝缘子施加电压，向容器中放入定量植物絮体，调整空压机气压，将植物絮体喷入环境气候箱（8）内，充分沉降，利用静电吸附作用将植物絮体快速沉积到绝缘子表面；待绝缘子表面积絮程度与实际运行工况相仿，停止施加电压，积絮完成；
5）闪络试验
将步骤1）中配置好的絮盐溶液倒入容器中，设定水泵的扬程和空压机气压，将絮盐溶液雾化通过喷嘴并喷入到箱体内，启动交直流高压电源（1）为绝缘子施加电压，利用升降法进行施加电压，在不间断喷絮盐溶液的情况下，控制器中的数据采集单元得到多絮地区绝缘子污闪电压。
7.根据权利要求6所述的模拟多絮地区绝缘子污闪试验方法，其特征在于：所述步骤2）中，清洁完绝缘子表面后，向绝缘子表面涂覆防污闪涂料。
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