一種複合絕緣子交界面的檢測方法及系統的製作方法
2023-05-02 23:36:21
專利名稱：一種複合絕緣子交界面的檢測方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及絕緣子交界面的檢測領域，尤其涉及一種複合絕緣子交界面的檢測方法及系統。
背景技術：
複合絕緣子是由玻璃纖維樹脂的芯棒、合成材料的護套、傘裙和兩端的連接金具組成的絕緣子，由於其重量輕、強度高、耐汙閃性能強、製造維護方便等眾多優點而在電力系統中得到了廣泛的應用。為了不斷改進複合絕緣子的工藝，提高它的質量，需要對複合絕緣子的各部分組件進行鑑定實驗，以確定最優的絕緣子設計方案與材料組合。標準IEC6227-2005即標稱電壓大於1000V的室內外用聚合絕緣子定義、實驗方法和驗收準則，收錄了絕大部分常見的針對1000V以上絕緣子質量的鑑定實驗，其中，僅有三種可以鑑定複合絕緣子交界面質量的實驗方法1、直接觀測法。通過肉眼直接觀測複合絕緣子交界面的缺陷如護套、傘裙、金具等部位有無開裂，有無電蝕損、粉化、漏電痕跡等。2、陡波實驗。實驗方法將複合絕緣子在鹽水中水煮後，對其施加衝擊電壓，觀察絕緣子的放電波形是否存在畸變，以及是否出現擊穿現象，從而判斷絕緣子交界面的質量。3、工頻幹耐受實驗。實驗方法將複合絕緣子在鹽水中水煮後，對其施加30分鐘80%的閃絡電壓，在溫升是不超過10攝氏度時，觀察絕緣子的溫度變化，並依此判斷絕緣子交界面的質量。但是，上述三種鑑定複合絕緣子交界面質量的實驗方法均不能鑑別護套與芯棒交界面的脫粘類缺陷，無法評價護套與芯棒交界面的粘結質量，而且檢測效率低，檢測成本聞。
發明內容
針對上述技術問題，本發明的目的在於提供一種複合絕緣子交界面的檢測方法及系統，其能夠有效鑑別護套與芯棒交界面的脫粘類缺陷。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的一種複合絕緣子交界面的檢測方法，包括如下步驟A、從待檢測的複合絕緣子中取樣，獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子，然後對所述實驗組絕緣子進行水煮實驗；B、將所述參照組絕緣子和經水煮實驗處理的實驗組絕緣子安裝在各自高壓電路的電極結構中，並對所述電極結構施加電壓；C、通過所述高壓電路中的洩露電流檢測裝置檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流，同時，通過表面溫度測試儀測試所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度；D、根據步驟C中所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流以及表面溫度，判 斷所述待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面是否存在脫粘類缺陷。特別的，所述步驟B具體包括
BI、在實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各設置一金屬片，然後將所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部插入各自電極結構兩片電極的凹槽中；B2、輸送電壓給所述高壓電路，開始對所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子施加電壓。特別的，所述步驟C具體包括Cl、通過所述高壓電路中的洩露電流檢測裝置檢測實 驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流，同時，通過表面溫度測試儀測試所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度；C2、調整施加在所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子兩端的電壓，重複步驟Cl的操作。特別的，所述步驟D具體包括判斷實驗組絕緣子兩端的電壓的變化和與其對應的洩漏電流的變化是否呈線性變化，以及實驗組絕緣子的洩漏電流的幅值是否不高於I毫安，如果同時滿足，則判斷實驗組絕緣子的表面溫度是否不高於50攝氏度，以及在對實驗組絕緣子和參照組絕緣子施加相同電壓時，實驗組絕緣子的表面溫度是否比參照組絕緣子的表面溫度高出值小於10攝氏度時，如果也同時滿足，則判定待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面不存在脫粘類缺陷。特別的，所述步驟D還包括根據步驟C中所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的漏電電流所對應的洩漏電流的波形，判斷實驗組絕緣子和參照組絕緣子是否存局部放電。特別的，所述表面溫度測試儀選用紅外相機，從紅外相機拍攝的圖片中獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度以及所述實驗組絕緣子護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷的位置和形狀大小。本發明還公開了一種檢測複合絕緣子質量的實驗系統，包括水煮裝置，用於將從待檢測的複合絕緣子中取樣得到的實驗組絕緣子進行水煮實驗;高壓電路，用於對從待檢測的複合絕緣子中取樣得到參照組絕緣子以及經水煮裝置處理的所述實驗組絕緣子施加電壓，並通過設置在所述高壓電路中的洩露電流檢測裝置檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流；表面溫度測試儀，用於測試高壓電路中所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度。特別的，所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各設置一金屬片，所述高壓電路中的電極結構的兩片電極上開設有與所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部對應的凹槽。特別的，所述表面溫度測試儀選用紅外相機。本發明通過從待檢測的複合絕緣子中截取實驗組絕緣子和參照組絕緣子檢測護套與芯棒交界面的脫粘類缺陷，而不是將整個待檢測的複合絕緣子作為實驗組進行檢測，提高了檢測效率，減少了檢測成本；通過在實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各設置一金屬片以及開設有凹槽的電極結構將實驗組絕緣子和參照組絕緣子固定在電極結構中，導電性好；而且通過紅外相機拍攝的圖片中可以直觀的獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度以及所述實驗組絕緣子護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷的位置和形狀大小。
圖I為本發明實施例提供的複合絕緣子交界面的檢測方法流程圖；圖2為本發明實施例提供的水煮容器的實際應用示意圖；圖3為本發明實施例提供的高壓電路的電路結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的漏電流與試驗電壓的關係圖； 圖5為本發明實施例提供的電極結構的剖面圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。複合絕緣子交界面的缺陷有很多中，但是針對護套與芯棒交界面的脫粘類缺陷也即護套與芯棒交界面的粘結質量存在問題的缺陷，目前還沒有具體的檢測方法。本發明提供了一種檢測複合絕緣子護套與芯棒交界面的脫粘類缺陷的方法，其原理是如果複合絕緣子的護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷，那麼在水煮實驗時，脫粘類缺陷將變得更加明顯，在缺陷處將有水分侵入，其材料的電導率將升高，此時對複合絕緣子施加逐步上升的電壓，缺陷處的電流密度將增大，隨之洩漏電流將會升高，相應的出現局部發熱，表面溫度也會上升，比較水煮實驗後的複合絕緣子與未經水煮的參照絕緣子的洩露電流與表面溫度，然後參照鑑定標準評價複合絕緣子護套與芯棒交界面的粘結質量。請參照圖I所示，圖I為本發明實施例提供的複合絕緣子交界面的檢測方法流程圖。本實施例中複合絕緣子交界面的檢測方法包括如下步驟步驟101、從待檢測的複合絕緣子中取樣，獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子。使用金剛石鋸在冷水下從待檢測的複合絕緣子上截下5份實驗組絕緣子和I份參照組絕緣子，要求截面近似水平，與中軸線成90度夾角，長度在70毫米至80毫米範圍內，使用砂紙對截面進行打磨使其儘量光滑，且使截面邊緣乾淨，無毛刺。如果在取樣過程中與上述過程有差異，需記錄在實驗報告中。步驟102、對實驗組絕緣子進行水煮實驗。在水煮實驗前，使用異丙醇與濾紙清洗實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面。將5份實驗組絕緣子放入水煮容器中(玻璃或者不鏽鋼材料)，使用去離子水進行23. 5小時至24. 5小時範圍內的水煮實驗，其中，在去離子水中需加入O. 1%質量的氯化鈉。根據實驗組絕緣子護套的厚度不同，水煮實驗的時間對應會有變化，如果護套的厚度超過5毫米，推薦水煮時間在65. 5小時至66. 5小時之間。如果需要在不同類型的複合絕緣子之間對比護套與芯棒交界面的粘結質量，在進行水煮實驗時，將從同一複合絕緣子截取的實驗組絕緣子放在同一水煮容器中進行水煮實驗。水煮實驗完成後，將實驗組絕緣子取出，放入另一容器中(玻璃或者不鏽鋼材料)，然後加入常溫的自來水浸泡至少15分鐘。應當注意，需要在三個小時之內對實驗組絕緣子施加電壓，也即啟動加壓實驗，不然將影響實驗的效果。如圖2所示，圖2為本發明實施例提供的水煮容器的實際應用示意圖，圖中201為冷凝區，202為冷凝管，203為實驗組絕緣子，204為可調加熱板，205為水煮容器，其中，冷凝區201的長度為400mm (毫米)，冷凝管202的長度為700mm。步驟103、將參照組絕緣子和經水煮實驗處理的實驗組絕緣子安裝在各自高壓電路的電極結構中，並對所述電極結構施加電壓。對參照組絕緣子和實驗組絕緣子施加電壓所使用的高壓電路相同，圖3為本發明實施例提供的高壓電路的電路結構示意圖，該高壓電路包括分壓器Tl、高壓變壓器T2、高壓測量裝置V、洩露電流檢測裝置即毫安表mA、毫安表保護電路Pr以及電極結構S，其中，所述分壓器Tl的一端連接高壓電源，另一端連接高壓變壓器T2，所述高壓測量裝置V的一端與電極結構S的一端和高壓變壓器T2的一端連接，另一端與高壓變壓器的另一端、毫安表 mA的一端以及毫安表保護電路Pr的一端連接，所述毫安表保護電路Pr的另一端與毫安表mA的另一端和電極結構S的另一端連接。在進行加壓實驗前，需要使用濾紙將實驗組絕緣子表面拭乾，吸掉表面水分。為了便於將實驗組絕緣子和參照組絕緣子固定在電極結構中，提高導電性，本實施例中電極結構的兩片電極上開設有與所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部對應的凹槽，而且在實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各墊裝有一金屬箔片，最終將實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部卡在兩片電極的凹槽中。然後，輸送電壓給所述高壓電路，開始對所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子施加逐步升高的電壓，而不是施加標準IEC6227-2005中所用的脈衝電壓和工頻恆定電壓，這樣可以節約檢測時間。步驟104、通過所述高壓電路中的洩露電流檢測裝置檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流，同時，通過表面溫度測試儀測試所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度。本實施例中洩露電流檢測裝置為所述高壓電路中的毫安表mA，表面溫度測試儀選用紅外相機。高壓電路在對所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子施加逐步升高的電壓時，初始升壓速率為每秒I千伏(kv)，持續3秒，當試驗電壓到達3千伏時，維持該電壓不變，在2分鐘後使用紅外相機測量實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度。使用紅外相機拍攝時，需拍攝複合絕緣子全表面的溫度情況，建議從四周間隔90度拍攝4張照片。如果沒有紅外相機，也可以採用其它的單點測溫的儀器，在實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面均勻選取6個採樣點，每個採樣點的溫度代表60度範圍內的表面溫度情況。在第一次溫度測量完成後，升壓2千伏，待電壓穩定兩分鐘後，重新按照第一次溫度測量的方法測量表面溫度，完成溫度測量後繼續升高2千伏電壓。上述過程重複進行直至試驗電壓達到29千伏。在最後一次溫度測量完成後(此時試驗電壓為29千伏)，將試驗電壓降壓至零。值得說明的是，在每個電壓點測量實驗組絕緣子和參照組絕緣子表面溫度的同時，還需要記錄實驗組絕緣子和參照組絕緣子洩露電流的大小，並且與對應的試驗電壓做成漏電流與試驗電壓的關係圖。由於溼度會影響空氣電導率，溫度會影響升壓過程中絕緣子的表面溫度，為了統一標準，在進行實驗時需要記錄外界環1 的溫度與溼度。
步驟105、根據檢測到的實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流以及表面溫度，判斷待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面是否存在脫粘類缺陷。根據檢測到的實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流以及表面溫度，然後對照鑑定標準判斷判斷待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面是否存在脫粘類缺陷。而且根據所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的漏電電流所對應的洩漏電流的波形，可以判斷實驗組絕緣子和參照組絕緣子是否存局部放電，當出現穩定的洩漏電流的波形時，說明實驗組絕緣子和參照組絕緣子存在局部放電現象，那麼就需要採取措施來抑制局部放電。其中，所述鑑定標準有三條第一條、在任何實驗電壓下，實驗組絕緣子兩端的電壓的變化和與其對應的洩漏電流的變化呈線性變化。第二條、在任何實驗電壓下，實驗組絕緣子的洩漏電流的幅值不高於I毫安。第三條、在任何實驗電壓下，實驗組絕緣子的表面溫度不高於50攝氏度，而且在對實驗組絕緣子和參照組絕緣子施加相同電壓時，實驗組絕緣子的表面溫度是比參照組絕緣子的表面溫度高出值小於10攝氏度。只有在同時滿足鑑定 標準的第一至第三條時，才能判定待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面不存在脫粘類缺陷。如圖4所示，圖4為本發明實施例提供的漏電流與試驗電壓的關係圖，圖中401為5份實驗組絕緣子中其中一份對應的實驗組曲線，402為參照組絕緣子對應的參照組曲線，在該圖中實驗組曲線401反映出實驗組絕緣子兩端的電壓的變化和與其對應的洩漏電流的變化並不呈線性變化，因此可以判定待檢測複合絕緣子的護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷。需要說明的是，在本實施例的5份實驗組絕緣子中，如果檢測出有一份實驗組絕緣子的護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷，那麼就表明待檢測複合絕緣子的護套與芯棒的交界面的粘結質量存在問題，不能通過檢測。另外，通過紅外相機拍攝的圖片除了可以獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度外，還可以直觀的觀察出所述實驗組絕緣子護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷的位置和形狀大小。本實施例中檢測複合絕緣子質量的實驗系統包括水煮裝置、高壓電路和表面溫度測試儀。所述水煮裝置選用普通水煮實驗中使用的水煮容器。所述高壓電路包括分壓器Tl、高壓變壓器T2、高壓測量裝置V、洩露電流檢測裝置即毫安表mA、毫安表保護電路Pr以及電極結構S，其中，其中，所述分壓器Tl的一端連接高壓電源，另一端連接高壓變壓器T2，所述高壓測量裝置V的一端與電極結構S的一端和高壓變壓器T2的一端連接，另一端與高壓變壓器的另一端、毫安表mA的一端以及毫安表保護電路Pr的一端連接，所述毫安表保護電路Pr的另一端與毫安表mA的另一端和電極結構S的另一端連接。所述表面溫度測試儀選用紅外相機。所述水煮裝置，用於將從待檢測的複合絕緣子中取樣得到的實驗組絕緣子進行水煮實驗。所述採樣以及水煮實驗的具體處理過程與所述複合絕緣子交界面的檢測方法中的過程相同。所述高壓電路，用於對從待檢測的複合絕緣子中取樣得到參照組絕緣子以及經水煮裝置處理的所述實驗組絕緣子施加電壓，並通過設置在所述高壓電路中的毫安表mA檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流。所述施加電壓的具體處理過程與所述複合絕緣子交界面的檢測方法中的過程相同。其中，如圖5所示，該高壓電路中的電極結構的兩片電極上開設有與所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部對應的凹槽，而且在實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各墊裝有一金屬箔片，最終將實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部卡在兩片電極的凹槽中。所述紅外相機，用於測試高壓電路中所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度。測試的具體過程與複合絕緣子交界面的檢測方法中的過程相同。本發明的技術方案通過在實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各設置一金屬片以及開設有凹槽的電極結構將實驗組絕緣子和參照組絕緣子固定在電極結構中，提 高了導電性；通過從待檢測的複合絕緣子中截取長度在70毫米至80毫米範圍內的實驗組絕緣子和參照組絕緣子進行護套與芯棒交界面的脫粘類缺陷的檢測，而不是將整個待檢測的複合絕緣子作為實驗組進行檢測，提高了檢測效率，減少了檢測成本；通過紅外相機測試實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度，不僅可以獲得表面溫度信息和發熱的嚴重程度，而且可以通過紅外相機拍攝的圖片直觀的觀察出實驗組絕緣子護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷的位置和形狀大小。上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種複合絕緣子交界面的檢測方法，其特徵在於，包括如下步驟 A、從待檢測的複合絕緣子中取樣，獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子，然後對所述實驗組絕緣子進行水煮實驗； B、將所述參照組絕緣子和經水煮實驗處理的實驗組絕緣子安裝在各自高壓電路的電極結構中，並對所述電極結構施加電壓； C、通過所述高壓電路中的洩露電流檢測裝置檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流，同時，通過表面溫度測試儀測試所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度； D、根據步驟C中所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流以及表面溫度，判斷所述待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面是否存在脫粘類缺陷。
2.根據權利要求I所述的複合絕緣子交界面的檢測方法，其特徵在於，所述步驟B具體包括 BI、在實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各設置一金屬片，然後將所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部插入各自電極結構兩片電極的凹槽中； B2、輸送電壓給所述高壓電路，開始對所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子施加電壓。
3.根據權利要求I或2所述的複合絕緣子交界面的檢測方法，其特徵在於，所述步驟C具體包括 Cl、通過所述高壓電路中的洩露電流檢測裝置檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流，同時，通過表面溫度測試儀測試所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度； C2、調整施加在所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子兩端的電壓，重複步驟Cl的操作。
4.根據權利要求3所述的複合絕緣子交界面的檢測方法，其特徵在於，所述步驟D具體包括 判斷實驗組絕緣子兩端的電壓的變化和與其對應的洩漏電流的變化是否呈線性變化，以及實驗組絕緣子的洩漏電流的幅值是否不高於I毫安，如果同時滿足，則判斷實驗組絕緣子的表面溫度是否不高於50攝氏度，以及在對實驗組絕緣子和參照組絕緣子施加相同電壓時，實驗組絕緣子的表面溫度是否比參照組絕緣子的表面溫度高出值小於10攝氏度時，如果也同時滿足，則判定待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面不存在脫粘類缺陷。
5.根據權利要求4所述的複合絕緣子交界面的檢測方法，其特徵在於，所述步驟D還包括 根據步驟C中所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的漏電電流所對應的洩漏電流的波形，判斷實驗組絕緣子和參照組絕緣子是否存局部放電。
6.根據權利要求3至5之一所述的複合絕緣子交界面的檢測方法，其特徵在於，所述表面溫度測試儀選用紅外相機，從紅外相機拍攝的圖片中獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度以及所述實驗組絕緣子護套與芯棒的交界面存在脫粘類缺陷的位置和形狀大小。
7.—種檢測複合絕緣子質量的實驗系統，其特徵在於，包括 水煮裝置，用於將從待檢測的複合絕緣子中取樣得到的實驗組絕緣子進行水煮實驗； 高壓電路，用於對從待檢測的複合絕緣子中取樣得到參照組絕緣子以及經水煮裝置處理的所述實驗組絕緣子施加電壓，並檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流；表面溫度測試儀，用於測試高壓電路中所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度。
8.根據權利要求7所述的檢測複合絕緣子質量的實驗系統，其特徵在於，所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部各設置一金屬片，所述高壓電路中的電極結構的兩片電極上開設有與所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的頂部和底部對應的凹槽。
9.根據權利要求7或8所述的檢測複合絕緣子質量的實驗系統，其特徵在於，所述表面溫度測試儀選用紅外相機。
全文摘要
本發明公開一種複合絕緣子交界面的檢測方法及系統，所述方法包括從待檢測的複合絕緣子中取樣，獲得實驗組絕緣子和參照組絕緣子，然後對實驗組絕緣子進行水煮實驗；將參照組絕緣子和實驗組絕緣子安裝在各自高壓電路的電極結構中，並對電極結構施加電壓；通過高壓電路中的洩露電流檢測裝置檢測實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流，同時，通過表面溫度測試儀測試所述實驗組絕緣子和參照組絕緣子的表面溫度；根據實驗組絕緣子和參照組絕緣子的洩漏電流以及表面溫度，判斷待檢測的複合絕緣子的護套與芯棒的交界面是否存在脫粘類缺陷。本發明能夠有效鑑別護套與芯棒交界面的脫粘類缺陷，且檢測效率高，檢測成本低。
文檔編號G01N21/88GK102680815SQ20121011087
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者本哈德·魯茨, 王黎明, 趙慶州, 陳榮盛 申請人:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司天生橋局