本发明涉及绝缘子技术领域，特别适用于支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估方法。
背景技术：
聚氨酯作为灌注式复合支柱绝缘子中内部绝缘材料容易出现孔泡分布不均的问题。这种问题的存在会使支柱绝缘子内的电场产生畸变，可能会引发局部放电，严重时可能会导致支柱绝缘子被击穿，影响输电系统的安全稳定运行。现有的聚氨酯孔泡评估方法不能全面系统的评价孔泡，进而影响灌注式支柱绝缘子的整体性能。
技术实现要素：
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估方法，其集合压汞法和孔径分布的表征量，能够对支柱绝缘子中聚氨酯孔泡性能进行有效的评估，进而可以评估支柱绝缘子的整体性能。
本发明提供的技术方案为：一种支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估方法，包括以下步骤：
确定所述支柱绝缘子的横截面和纵剖面上所述聚氨酯孔泡的取样点；
采用压汞法测试所述取样点的孔径、孔隙率和比表面积，对数据预处理；
比较测试值与设定各参数的阈值，当横截面与纵剖面上评估结果均为合格时，则所述孔泡评估结果为合格。
进一步地，横截面上取样点数量不少于5个，纵剖面上取样点数量不少于5个。
进一步地，每一取样点分别采用压汞法测试至少三次，以平均值记为孔径、孔隙率和比表面积的测得值。
进一步地，比较步骤中先筛选各取样点的平均孔径r，其中：
全部取样点的平均孔径r是在孔径设定阈值内时，继续比较其他参数；
当一取样点的平均孔径r不在孔径设定阈值内时，评估结束，所述孔泡评估结果为不合格。
进一步地，当全部取样点的平均孔径r是在孔径设定阈值内时，继续分别比较横截面和纵剖面上取样点的孔径、孔隙率和比表面积的标准差与各参数的设定阈值。
进一步地，当孔径、孔隙率和比表面积的标准差全部是在各参数的设定阈值时，评估结束，所述孔泡评估结果为合格；
当孔径、孔隙率和比表面积的标准差出现一个或一个以上不在各参数的设定阈值时，评估结束，所述孔泡评估结果为不合格。
进一步地，在正交坐标系上选取7个所述取样点，依次是1(0，0，0.5r)，2(‐0.5r，0，0)，3(0，0.5r，0)，4(0，0，0)，5(0.5r，0，0)，6(0，‐0.5r，0)，7(0，0，-0.5r)，其中坐标原点为圆柱形的所述支柱绝缘子的中心，r为圆柱半径。
进一步地，所述平均孔径的阈值范围为小于100um。
进一步地，横截面筛选，所述孔径标准差的阈值范围为小于20um；所述孔隙率标准差的阈值范围为小于5％；所述比表面积标准差的阈值范围为小于10m2/g。
进一步地，纵剖面筛选，所述孔径标准差的阈值范围为小于40um；所述孔隙率标准差的阈值范围为小于10％；所述比表面积标准差的阈值范围为小于15m2/g。
与现有技术相比，本发明提供的支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估方法，在支柱绝缘子内部选取适量的横截面和纵剖面上的孔泡测试点，通过压汞法测量孔径、孔隙率、比表面积参数，结合孔径分布表征量将测得值与设置各参数的阈值进一步比较，筛选出聚氨酯孔泡合格的支柱绝缘子，对支柱绝缘子聚氨酯孔泡起到很好的评估作用，保证后续应用的支柱绝缘子的整体性能优良。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估流程。
图2为本发明的支柱绝缘子聚氨酯孔泡取样点分布示意图。
附图标记说明:
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明实施例保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。
灌注式复合支柱绝缘子作为一种新型复合支柱绝缘子，自开发以来，已经在国内多个重点工程的母线支柱和隔离开关支柱绝缘子上大批量应用。其内部的绝缘填充材料聚氨酯具有强度大、质量轻、电绝缘性能好等特点。但是聚氨酯是一种多孔结构的材料，这种结构的存在容易使支柱绝缘子内的电场产生畸变，可能会引发局部放电。基于上述危害可以看出，灌注式支柱绝缘子中的孔泡问题严重影响了其在输电系统的安全稳定运行。为了避免灌注式支柱绝缘子中出现孔泡问题，目前最行之有效的方法是改进聚氨酯发泡工艺和对聚氨酯配方进行改进。但聚氨酯发泡又是一个不太可控的过程，常会受外界环境干扰，造成灌注式支柱绝缘子质量参差不齐。故有必要深入研究聚氨酯的多孔结构，制定一套评估聚氨酯孔泡的方法，才能进一步优化其材料特性和电气特性。
本发明提供的支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估方法，采用压汞法和孔径分布分析手段建立多孔结构的性能评估系统，有效筛选出质量较好的支柱绝缘子，进而减少性能优化的不确定因素，有助于进一步优化支柱绝缘子的材料特性和电气特性。压汞法(mercuryintrusionporosimetry简称mip)，又称汞孔隙率法，是测定部分中孔和大孔孔径分布的方法。主要是测量不同外压下进入孔中汞的量即可知相应孔的特征。压汞法测量的基本原理是根据washburn方程，测量时只需记录压力和体积变化量，通过数学模型即可换算出孔径分布、孔隙率、比表面积等数据。该方法结果直观，可靠且测定孔直径的范围比其他的方法要宽的多，可以反映大多数样品孔结构的状况。压汞法常在材料科学与工程中使用，用来检测混凝土、砂浆等的孔隙率，用以表征混凝土内部的气孔等指标。孔径分布是多孔材料的重要性质之一，对多孔体的透过性、渗透速率、过滤性能等其它一系列的性质均具有显著的影响，如多孔材料过滤器的主要功能是截留流体中分散的固体颗粒，其孔径及孔径分布就决定了过滤精度和截留效率。基于此，孔径分布表征方式及测定方法受到广泛关注。
请参阅图1，一种支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估方法，包括以下步骤：
101：确定所述支柱绝缘子的横截面和纵剖面上所述聚氨酯孔泡的取样点；其中：
横截面上取样点数量不少于5个；
纵剖面上取样点数量不少于5个；
102：采用压汞法测试所述取样点的孔径、孔隙率和比表面积，对数据预处理；其中：
每一取样点分别采用压汞法测试至少三次，以平均值记为孔径、孔隙率和比表面积的测得值；
103：比较测试值与设定各参数的阈值，当横截面与纵剖面上评估结果均为合格时，则所述孔泡评估结果为合格，反之，则所述孔泡评估结果为不合格，其中：
1031:先筛选各取样点的平均孔径r：
a)全部取样点的平均孔径r是在孔径设定阈值内时，继续比较其他参数；
b)当一取样点的平均孔径r不在孔径设定阈值内时，评估结束，所述孔泡评估结果为不合格。
1032：当全部取样点的平均孔径r是在孔径设定阈值内时，继续比较横截面取样点的孔径、孔隙率和比表面积的标准差与各参数的设定阈值：
当孔径、孔隙率和比表面积的标准差全部是在各参数的设定阈值时，评估结束，所述孔泡评估结果为横截面合格；当孔径、孔隙率和比表面积的标准差出现一个或一个以上不在各参数的设定阈值时，评估结束，所述孔泡评估结果为不合格。
1033：当全部取样点的平均孔径r是在孔径设定阈值内时，继续比较纵剖面上取样点的孔径、孔隙率和比表面积的标准差与各参数的设定阈值：
当孔径、孔隙率和比表面积的标准差全部是在各参数的设定阈值时，评估结束，所述孔泡评估结果为纵剖面合格；当孔径、孔隙率和比表面积的标准差出现一个或一个以上不在各参数的设定阈值时，评估结束，所述孔泡评估结果为不合格。
请一并参阅图2，在一具体实施方式中，所述支柱绝缘子为圆柱体，半径为r，所述支柱绝缘子聚氨酯孔泡的评估过程如下：
以圆柱体中心为原点(0，0，0)，一正交的横截面和纵剖面构建坐标系，在正交坐标系上选取7个所述取样点，依次是1(0，0，0.5r)，2(‐0.5r，0，0)，3(0，0.5r，0)，4(0，0，0)，5(0.5r，0，0)，6(0，‐0.5r，0)，7(0，0，-0.5r)；
通过压汞法分别测试7个取样点进行孔泡分析，得到孔泡分布情况，根据i次平行实验数据取平均值得出7个取样点处孔径、孔隙率和比表面积的测得值，其中i＝3。其中：
——rj为j取样点的平均孔径，j＝1,2,3,4,5,6,7中数值；
——r1j、r2j、rij为单次试验测得的j取样点的孔径值；
——pj为j取样点的平均孔隙率；
——v0为材料在自然状态下的体积；
——v1j、v2j、vij为单次试验测得的j取样点的绝对密实体积；
——saj为j取样点的平均比表面积；
——sij为单次试验测得的j取样点的总面积；
——mij为单次试验测得的j取样点的质量。
先比较7个取样点rj是否满足设定阈值，本实施方式中当rj＜100um则为合格，某一所述支柱绝缘子的7个取样点中出现一个或多个不满足即不合格，评估结束，孔泡评估结果为不合格。
当平均孔径均合格的情况下，继续比较如下参数：
选取横截面上的5个取样点，分别是2(‐0.5r，0，0)，3(0，0.5r，0)，4(0，0，0)，5(0.5r，0，0)，6(0，‐0.5r，0)，根据测得的孔径(r2、r3、r4、r5、r6)、孔隙率(p2、p3、p4、p5、p6)、比表面积计算(sa2、sa3、sa4、sa5、sa6)按照下列公式分别计算出孔径的标准差、孔隙率的标准差以及比表面积的标准差。
本实施方式中，i＝1、2、3、4、5时，(ri、pi、sai)依次为2、3、4、5、6取样点的孔径、孔隙率和比表面积。例如，i＝1，(ri、pi、sai)取自2取样点的孔径、孔隙率和比表面积。另外，(rav、pav、saav)分别是2、3、4、5、6取样点的孔径、孔隙率和比表面积的平均值。
选取横截面上的5个取样点，分别是1(0，0，0.5r)，2(‐0.5r，0，0)，4(0，0，0)，5(0.5r，0，0)，7(0，0，-0.5r)，根据测得的孔径(r1、r2、r4、r5、r7)、孔隙率(p1、p2、p4、p5、p7)、比表面积计算(sa1、sa2、sa4、sa5、sa7)参照上述公式分别计算出孔径的标准差、孔隙率的标准差以及比表面积的标准差。本实施方式步骤中，i＝1、2、4、5、7时，(ri、pi、sai)依次为1、2、4、5、7取样点的孔径、孔隙率和比表面积。
根据预处理后孔径、孔隙率和比表面积的标准差逐一比对设定参数的阈值：
横截面上：当σr＜20um且σp＜5％且σsa＜10m2/g时，评估结果：横截面合格；否则，评估结束，评估结果：孔泡评估不合格。
纵剖面上：当σr＜40um且σp＜10％且σsa＜15m2/g时，评估结果：纵剖面合格；否则，评估结束，评估结果：孔泡评估不合格。
综上，当横截面和纵剖面均合格，评估结束，评估结果：孔泡评估合格，所述支柱绝缘子可进一步应用。
在其他实施方式中，所述取样点的数量不限定为7个，每次平均实验可不限定为三次，可以更多，如4次、5次、6次等，横截面和纵剖面可以非正交，如呈一定夹角60°或45°等，根据整体性能评估的需要，亦可同时选择多个横截面或纵剖面的组合，不限定为本实施方式。由于发泡工艺和制作方法的进步，其设定各参数的阈值可以变化，也可对测得值的其他处理数据进行设定比较评估(例如方差、不确定度等)，不限定为本实施方式。
本评估方法在筛选性能较好的支柱绝缘子的同时，从各参数的数值上可以判断支柱绝缘子的整体性能，标准差值越小，表示孔泡的均匀性越好，支柱绝缘子的性能相应地更好。
以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。