专利名称：复合绝缘子伞裙老化的判断方法
技术领域：
本发明涉及高电压复合绝缘子领域，特别涉及一种复合绝缘子伞裙老化的判断方法。
背景技术：
复合绝缘子因其具有体积小、重量轻、耐污性能好、绝缘强度高、维护成本低等特点，已在电力系统广泛应用。但随着运行时间的增长，复合绝缘子伞裙材料将不可避免的发生老化。老化的主要因素包括表面放电(电晕放电和电弧放电)、潮湿、紫外线、温度及污秽等。伞裙的老化导致复合绝缘子功能和性能的退化，严重时甚至会导致高压线路的故障。 复合绝缘子老化的一个主要表现是其表面憎水性的丧失。目前判断复合绝缘子伞裙老化程度的主要方法是HC喷水分级法。HC喷水分级法主要是利用判定伞裙材料表面的憎水性状态来判断绝缘子伞裙老化程度，这种方法是将复合绝缘子的表面憎水性分成HCl HC7共7个等级，通过对运行状态下的复合绝缘子进行喷水后的状态进行拍摄，将拍摄图像中的倾斜伞裙表面水滴的后退角和水膜的覆盖面积与标准图像进行对比，将最接近的标准图像等级作为复合绝缘子的表面憎水性等级。但是这种判断方法主观依赖性较大，准确度不高，同时图像中水迹的选择、拍摄角度、拍摄距离、试样选区形状及大小等因素均会影响憎水性的判断结果，而且测试时的环境温度、选取的测试面、季节等因素也都会对憎水性分级产生影响。针对现有技术中存在的复合绝缘子伞裙老化判断方法准确度不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种复合绝缘子伞裙老化的判断方法，以解决现有技术中复合绝缘子伞裙老化判断方法准确度不高的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种复合绝缘子伞裙老化的判断方法，该方法包括对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片；对切片分别进行热刺激电流TSC试验；通过试验得到的TSC曲线计算切片的陷阱电荷量和陷阱能级；根据切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断伞裙样品的老化程度。进一步地，对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片包括将伞裙沿半径划分为面积相等的扇形区域；在每个扇形区域内的伞裙上下表面的一个或多个位置进行取样得到切片。进一步地，对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片之前还包括选取同一复合绝缘子不同部位的伞裙分别作为伞裙样品。进一步地，对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片之前还包括对已知老化程度的复合绝缘子伞裙进行热刺激电流试验，通过试验得到的TSC曲线计算标准陷阱电荷量和标准陷阱能级；根据切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断伞裙样品的老化程度包括将切片的陷阱电荷量和陷阱能级分别与标准陷阱电荷量和标准陷阱能级进行比较；根据比较结果得出切片的老化程度；根据切片的老化程度确定伞裙样品的老化程度。进一步地，已知老化程度的复合绝缘子伞裙为没有老化的复合绝缘子伞裙。进一步地，已知老化程度的复合绝缘子伞裙为已经完全老化的复合绝缘子伞裙。进一步地，对选择的多种型号的已知老化程度的复合绝缘子伞裙进行热刺激电流试验，通过试验得到的TSC曲线计算多种型号复合绝缘子伞裙的标准陷阱电荷量和标准陷阱能级；将切片的陷阱电荷量和陷阱能级分别与标准陷阱电荷量和标准陷阱能级进行比较包括根据伞裙样品的复合绝缘子型号确定该型号对应的标准陷阱电荷量和标准陷阱能级；将切片的陷阱电荷量和陷阱能级分别与对应的标准陷阱电荷量和标准陷阱能级进行比较。进一步地，根据切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断伞裙样品的老化程度之后还包括记录伞裙样品和切片的取样位置、陷阱电荷量和陷阱能级、以及所在复合绝缘子的运行环境、运行年限。进一步地，进行TSC试验的极化温度范围取50°C至65°C ；极化电场强度范围取 6kV/mm至8kV/mm ；极化时间取20min至30min ；冷却温度范围取_80°C至_90°C ；升温速率范围取 2°C /min 至 3°C /min。进一步地，通过试验得到的TSC曲线计算切片的陷阱电荷量和陷阱能级包括使用半宽法计算陷阱能级。根据本发明的技术方案，对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片；对切片分别进行热刺激电流TSC试验；通过试验得到的TSC曲线计算切片的陷阱电荷量和陷阱能级； 根据切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断伞裙样品的内部缺陷情况，进一步就可以判断复合绝缘子伞裙材料试样的老化程度，能够从微观电特性角度来进行伞裙老化状态的评估，得到老化最严重的部位，为电力系统复合绝缘子的现场运行和维护提供基础。
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法的示意图；图2是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中伞裙取样位置的示意图；图3是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中TSC试验系统的示意图；图4是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中TSC曲线的示意图；图5A是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中同一伞裙的不同部位的TSC曲线的第一示意图；图5B是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中同一伞裙的不同部位的TSC曲线的第二示意图；图5C是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中同一伞裙的不同部位的TSC曲线的第三示意图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。图1根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法的示意图，如图1所示， 该方法主要包括如下步骤步骤Sll 对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片；步骤S13 对切片分别进行热刺激电流TSC试验；步骤S15 通过试验得到的TSC曲线计算切片的陷阱电荷量和陷阱能级；步骤S17 根据切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断伞裙样品的老化程度。热刺激电流(Thermally Stimulated Current, TSC)法是基于介质物理学的基础上发展起来的，TSC方法简单实用，并能较准确测量出如电介质、绝缘材料、半导体、驻极体等材料的微观参数。本实施例利用TSC对复合绝缘子伞裙进行试验并通过试验结果评估伞裙材料的老化程度。由于运行过程中复合绝缘子的伞裙不同位置迎风情况、阳光照射情况、以及污秽的情况不同，导致不同位置的老化程度并不相同。为保证老化程度判断的准确性，本实施例对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片可以包括将伞裙沿半径划分为面积相等的扇形区域；在每个扇形区域内的伞裙上下表面的一个或多个位置进行取样得到切片。根据标准 DL/T810-2002的附录E，HC喷水分级法的喷水面积规定为50 100cm2，而通常伞裙直径约为15cm至18cm，喷水面积大约是一般伞裙面积的1/4至1/2，本实施例可以优选地将一片伞裙等分为三部分以保证取样的全面性，图2是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中伞裙取样位置的示意图，如图2所示，将伞裙20分为内环23和外环22，然后以芯棒21为中心沿半径等分为3部分，内环23和外环22的等分线上分别取直径2cm左右的切片24，并且在取样的伞裙的上、下表面分别取样。具体的取样数量和位置可以根据复合绝缘子的运行环境和运行状况灵活进行，不局限于三等分取样或者四等分取样的方式。图3是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中TSC试验系统的示意图，如图2所示，步骤S13中对复合绝缘子的伞裙的抽样样品的切片进行热刺激电流TSC 试验的步骤是将切片33放入真空腔31内的不锈钢上电极32和黄铜下电极34之间，该黄铜下电极34中安装有控温装置35。开始试验时在极化温度Tp下闭合开关S2，给切片33施加直流极化电场Vp，使切片33极化；达到极化时间t之后在保持极化电场Vp的情况下，将切片33迅速冷却至低温Ttl，以冻结电荷；随后断开S2,闭合S1，短路切片33并保持一段时间，以消除杂散电荷的影响；然后断开S1，最后闭合S3,以一定的升温速率升温，同时测量电路中通过的电流。数字电流计36测量的电流值和数字温度计37测量的温度值通过接口卡 38送入计算机39，计算机39自动生成极化电流对温度的TSC曲线。图4是根据本发明实施例的复合绝缘子伞裙老化的判断方法中TSC曲线的示意图。步骤S15中计算陷阱电荷量和陷阱能级的方法可以是陷阱电荷量Q依据公式 ⑴计算
权利要求
1.一种复合绝缘子伞裙老化的判断方法，其特征在于，包括 对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片；对所述切片分别进行热刺激电流TSC试验； 通过试验得到的TSC曲线计算所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级； 根据所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断所述伞裙样品的老化程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片包括将伞裙沿半径划分为面积相等的扇形区域；在每个所述扇形区域内的伞裙上下表面的一个或多个位置进行取样得到切片。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片之前还包括选取同一复合绝缘子不同部位的伞裙分别作为伞裙样品。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片之前还包括对已知老化程度的复合绝缘子伞裙进行热刺激电流试验，通过试验得到的TSC曲线计算标准陷阱电荷量和标准陷阱能级；所述根据所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断所述伞裙样品的老化程度包括 将所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级分别与所述标准陷阱电荷量和标准陷阱能级进行比较；根据比较结果得出所述切片的老化程度； 根据所述切片的老化程度确定伞裙样品的老化程度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述已知老化程度的复合绝缘子伞裙为没有老化的复合绝缘子伞裙。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述已知老化程度的复合绝缘子伞裙为已经完全老化的复合绝缘子伞裙。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，对选择的多种型号的已知老化程度的复合绝缘子伞裙进行热刺激电流试验，通过试验得到的TSC曲线计算所述多种型号复合绝缘子伞裙的标准陷阱电荷量和标准陷阱能级；所述将所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级分别与所述标准陷阱电荷量和标准陷阱能级进行比较包括根据伞裙样品的复合绝缘子型号确定该型号对应的标准陷阱电荷量和标准陷阱能级；将所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级分别与所述对应的标准陷阱电荷量和标准陷阱能级进行比较。根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断所述伞裙样品的老化程度之后还包括记录所述伞裙样品和所述切片的取样位置、所述陷阱电荷量和陷阱能级、以及所在复合绝缘子的运行环境、运行年限。根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述进行TSC试验的极化温度范围取50°C至65°C ；极化电场强度范围取6kV/mm至8kV/mm ；极化时间取20min至30min ； 冷却温度范围取_80°C至_90°C ；升温速率范围取2V /min至3°C /min。根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述通过试验得到的TSC曲线计算所述切片的陷阱电荷量和陷阱能级包括使用半宽法计算所述陷阱能级。
全文摘要
本发明提供了一种复合绝缘子伞裙老化的判断方法，用以解决现有技术中复合绝缘子伞裙老化判断方法准确度不高的问题。该方法包括对伞裙样品的不同位置进行取样得到切片；对切片分别进行热刺激电流TSC试验；通过试验得到的TSC曲线计算切片的陷阱电荷量和陷阱能级；根据切片的陷阱电荷量和陷阱能级判断伞裙样品的老化程度。采用本发明的技术方案，可以通过直接测量复合绝缘子伞裙材料内部的陷阱特性，从微观电特性角度来进行伞裙老化特性的评估，为电力系统复合绝缘子的现场运行和维护提供基础。
文档编号G01R31/00GK102565595SQ20121002047
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月29日 优先权日2012年1月29日
发明者丁立健, 佟宇梁, 卢毅, 屠幼萍, 张辉, 王景春, 王璁, 罗梅馨, 谢丽芳 申请人:华北电力大学, 华北电力科学研究院有限责任公司