合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法
【专利摘要】本发明公开了一种合成绝缘子界面击穿故障模拟方法。通过向合成绝缘子硅橡胶护套和玻璃纤维芯棒界面植入不同的嵌入物，模拟不同类型和程度的合成绝缘子界面击穿故障。目前，对于合成绝缘子界面击穿故障的模拟尚无完善的方法或标准。本发明可以较好地实现合成绝缘子界面击穿故障的实验室模拟，与相同型号合成绝缘子的真实界面击穿故障相比具有相似的放电特性，为合成绝缘子界面击穿故障的模拟提出了一种可行的途径。
【专利说明】合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合成绝缘子故障在线检测领域，尤其涉及一种合成绝缘子界面击穿故障的实验室模拟方法。
【背景技术】
[0002]与玻璃绝缘子和瓷绝缘子相比，合成绝缘子具有耐污性能优异、体积小、重量轻、不易破碎、生产能耗低、生产过程对环境污染小、生产工艺简单、废品率低、运输安装方便等优点。由于这些优点，合成绝缘子在我国已经得到了广泛的应用。
[0003]随着使用数量的增加及运行时间的增长，合成绝缘子故障次数在全国范围内都呈增长趋势。特别是早期投入运行的合成绝缘子存在着结构和工艺方面的缺陷，加之材质选用和质量把关不严，导致现场运行故障不断出现。目前，合成绝缘子虽在运行上有大量经验，但在缺陷检测方面的经验还不够有效，致使很多故障发生，影响了电网的安全可靠运行。
[0004]界面击穿是合成绝缘子的一种内部故障，可能导致电网恶性事故的发生。硅橡胶护套与玻璃纤维芯棒之间的界面是绝缘子内绝缘的重要组成部分，一旦界面上有间隙，间隙内密度低的气体将易受电场力作用，产生游离的带电粒子，最终将造成界面击穿。因此护套与芯棒之间的界面对合成绝缘子的安全运行起着重要的作用。分析内部界面产生局部放电的原因，可能是由于耦联剂使用不当，或挤包护套加粘伞等制作工艺存在缺陷从而引起界面局部粘接不实或有气泡，产生裂纹，使该处容易因为场强集中而导致放电，同时在外部的水、空气、酸作用下，表面逐渐碳化成导电态，最终导致击穿发生。如果界面耐电蚀能力较弱，会使得缺陷扩大而导致界面分层产生局部放电，破坏护套。此外，合成绝缘子的均压环结构不尽合理，均压效果差，其端部易产生电晕，加速绝缘子的老化也是产生界面闪络的原因。
[0005]目前，对合成绝缘子的界面击穿故障，主要是通过解剖运行了一段时间的合成绝缘子来发现的，而通过外部观察等方式难以确定。这就导致在进行相关研究时，使用实际发生界面击穿故障合成绝缘子的可行性不高。因此，若能通过实验室模拟的方式，人为制造合成绝缘子界面击穿故障，将对相关研究具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种合成绝缘子界面击穿故障模拟方法。
[0007]本发明采用以下方案实现:一种合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法，其特征在于:通过向合成绝缘子植入不同的嵌入物，模拟合成绝缘子在实际运行中出现的界面击穿故障。
[0008]进一步地，在合成绝缘子高压端割开切口并植入嵌入物。
[0009]进一步地，所述切口深入至硅橡胶护套与玻璃纤维芯棒的界面。
[0010]进一步地，所述的嵌入物是铜丝、碳棒、纯水或盐水。
[0011 ] 进一步地，所述嵌入物为铜丝或碳棒时，铜丝或碳棒不与高压端金具相连，则模拟悬浮性缺陷；所述铜丝与高压端金具相连，则模拟导通性缺陷；碳棒与高压端金具相连，则模拟半导通性缺陷；向切口内喷洒纯水或盐水，则模拟不同程度的水树枝。
[0012]进一步地，还包括通过改变嵌入物的种类和形状，来模拟不同程度和类型的界面击穿故障。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明阐述了一种适用于实验室的合成绝缘子界面击穿故障模拟方法，为界面击穿故障的模拟提供了一种可行的方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的方法流程图。
[0015]图2是切口位置示意图。
[0016]图3是嵌入物位置示意图。
[0017]图4是实施例1紫外放电情况示意图。
[0018]图5是实施例2紫外放电情况示意图。
[0019]图6是实施例3紫外放电情况示意图。
[0020]图7是实施例4紫外放电情况示意图。
[0021]附图标记说明:1_合成绝缘子高压端切口 ；2_合成绝缘子高压端金具。3-嵌入物；
4-硅橡胶护套；5_玻璃纤维芯棒。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0023]如图1所示，一种合成绝缘子界面击穿故障模拟方法，通过对完好合成绝缘子进行切割护套、嵌入不同物体，可以得到模拟界面击穿故障合成绝缘子。具体实现过程如下:
步骤一、取完好的合成绝缘子，在其高压端一侧、靠近高压端金具的硅橡胶护套上切开一个切口。切口深度至硅橡胶护套和玻璃纤维芯棒的界面；
步骤二、往切口内嵌入铜丝、碳棒或喷洒盐水、纯水等，模拟不同类型的界面击穿故障；
根据实际情况的需要，可以增加步骤三，即:
可自行改变嵌入铜丝、碳棒的形状、长度、半径以及盐水浓度、水量等参数，从而模拟不同程度的界面击穿故障，如:
嵌入铜丝不与高压端金具相连，模拟悬浮缺陷；嵌入铜丝与高压端金具相连，模拟导通性缺陷；嵌入碳棒不与高压端金具相连，模拟悬浮缺陷；嵌入碳棒与高压端金具相连模拟半导通性缺陷；向切口内喷洒纯水或一定浓度的盐水，模拟水树枝。通过改变嵌入物的形状、尺寸以及喷洒盐水的浓度，可以模拟不同程度的故障；增大铜丝和碳棒的长度和直径，或增大盐水浓度可以使故障更严重，放电更明显。
[0024]如图2所示,本发明的切口位置如下:图2中标记I为合成绝缘子高压端切口，标记2为合成绝缘子高压端金具。模拟界面击穿故障时，先在高压端靠近金具处的护套上割开一个切口，深入至绝缘子内部的玻璃纤维芯棒表面，长度和宽度视嵌入物的形状而定。模拟悬浮缺陷时，切口可以与金具保持一定距离；模拟与高压端相连的故障类型，切口长度可以一直切至金具。
[0025]如图3所示，本发明的嵌入物位置如下:图3中标记3为嵌入物；标记4为硅橡胶护套；标记5为玻璃纤维芯棒。为了尽可能准确地模拟合成绝缘子界面击穿故障，做到与实际情况相似，嵌入物的位置位于硅橡胶护套和玻璃纤维芯棒的界面处。可将切口宽度控制在与嵌入物直径相适应的程度，利用硅橡胶护套自身的弹性，将嵌入物挤压固定在界面上；若在切割过程中无意导致切口过大，亦可通过外缠绝缘胶带等措施固定嵌入物，不会对故障模拟造成太大影响。
[0026]实施例1
利用某型号IlOkV合成绝缘子的故障导通缺陷故障模拟作为实施例，进行说明:步骤一:取完好的某型号IlOkV合成绝缘子，在其高压端一侧、靠近高压端金具的硅橡胶护套上切开一个长15cm、宽1_的切口，切口深度至硅橡胶护套和玻璃纤维芯棒的界面；步骤二:往切口内嵌入长10cm、宽Imm的铜丝，铜丝与高压端金具相连，模拟导通缺陷；
步骤三:对故障合成绝缘子进行加压试验，模拟实际运行情况，利用紫外成像仪观察放电位置及紫外光子数对其放电情况进行检测，并与实际运行合成绝缘子发生界面击穿故障时的放电情况进行对比。检测距离5m，紫外成像增益80%。
[0027]紫外放电情况如图4所示，其中左图为实际故障绝缘子放电情况，右图为模拟故障绝缘子放电情况。实际故障绝缘子放电位置为高压端起第三片绝缘子，紫外光子数为500 ;模拟故障绝缘子放电位置为高压端起第三片绝缘子，紫外光子数为530。发现:使用本方法所模拟的导通性界面击穿故障绝缘子与真实故障情况下的放电位置相同，放电量相近。因此，可认为本方法能起到较好的模拟效果。
[0028]实施例2
利用某型号IlOkV合成绝缘子的故障悬浮缺陷故障模拟作为实施例，进行说明:步骤一:取完好的某型号IlOkV合成绝缘子，在其高压端一侧、靠近高压端金具的硅橡胶护套上切开一个长20cm、宽Imm的切口，切口深度至硅橡胶护套和玻璃纤维芯棒的界面；步骤二:往切口内嵌入长15cm、宽Imm的铜丝，铜丝与高压端金具不相连，模拟悬浮缺陷；
步骤三:对故障合成绝缘子进行加压试验，模拟实际运行情况，利用紫外成像仪(用于工程实际中的放电检测)观察放电位置及紫外光子数(用于判定放电量)对其放电情况进行检测，并与实际运行合成绝缘子发生界面击穿故障时的放电情况进行对比。检测距离5m，紫外成像增益80%。
[0029]紫外放电情况如图5所示，其中左图为实际故障绝缘子放电情况，右图为模拟故障绝缘子放电情况。实际故障绝缘子放电位置为高压端起第三到第四片绝缘子，紫外光子数为600 ;模拟故障绝缘子放电位置为高压端起第三到第四片绝缘子，紫外光子数为680。发现:使用本方法所模拟的悬浮性界面击穿故障绝缘子与真实故障情况下的放电位置相同，放电量相近。因此，可认为本方法能起到较好的模拟效果。
[0030]实施例3 利用某型号IlOkV合成绝缘子的半导通性缺陷故障模拟作为实施例，进行说明:步骤一:取完好的某型号IlOkV合成绝缘子，在其高压端一侧、靠近高压端金具的硅橡胶护套上切开一个长15cm、宽1_的切口，切口深度至硅橡胶护套和玻璃纤维芯棒的界面；步骤二:往切口内嵌入长10cm、宽Imm的碳棒,碳棒与高压端金具不相连,模拟半导通性碳化通道放电；
步骤三:对故障合成绝缘子进行加压试验，模拟实际运行情况，利用紫外成像仪观察放电位置及紫外光子数对其放电情况进行检测，并与实际运行合成绝缘子发生界面击穿故障时的放电情况进行对比。检测距离5m，紫外成像增益80%。
[0031]紫外放电情况如图6所示，其中左图为实际故障绝缘子放电情况，右图为模拟故障绝缘子放电情况。实际故障绝缘子放电位置为高压端起第二到第四片绝缘子，紫外光子数为780 ;模拟故障绝缘子放电位置为高压端起第二到第四片绝缘子，紫外光子数为800。发现:使用本方法所模拟的半导通性界面击穿故障绝缘子与真实故障情况下的放电位置相同，放电量相近。因此，可认为本方法能起到较好的模拟效果。
[0032]实施例4
利用某型号IlOkV合成绝缘子的水树枝放电缺陷故障模拟作为实施例，进行说明:步骤一:取完好的某型号IlOkV合成绝缘子，在其高压端一侧、靠近高压端金具的硅橡胶护套上切开一个长10cm、宽1_的切口，切口深度至硅橡胶护套和玻璃纤维芯棒的界面；步骤二:往切口内喷洒浓度为的浓盐水，模拟水树枝缺陷放电；
步骤三:对故障合成绝缘子进行加压试验，模拟实际运行情况，利用紫外成像仪观察放电位置及紫外光子数对其放电情况进行检测，并与实际运行合成绝缘子发生界面击穿故障时的放电情况进行对比。检测距离5m，紫外成像增益80%。
[0033]紫外放电情况如图7所示，其中左图为实际故障绝缘子放电情况，右图为模拟故障绝缘子放电情况。实际故障绝缘子放电位置为高压端起第五片绝缘子，紫外光子数为300 ;模拟故障绝缘子放电位置为高压端起第五片绝缘子，紫外光子数为360。发现:使用本方法所模拟的水树枝放电缺陷界面击穿故障绝缘子与真实故障情况下的放电位置相同，放电量相近。因此，可认为本方法能起到较好的模拟效果。
[0034]尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本【技术领域】的科技人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法，其特征在于:通过向合成绝缘子植入不同的嵌入物，模拟合成绝缘子在实际运行中出现的界面击穿故障。
2.根据权利要求1所述的合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法，其特征在于:在合成绝缘子高压端割开切口并植入嵌入物。
3.根据权利要求2所述的合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法，其特征在于:所述切口深入至硅橡胶护套与玻璃纤维芯棒的界面。
4.根据权利要求1至3任一项所述的合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法，其特征在于:所述的嵌入物是铜丝、碳棒、纯水或盐水。
5.根据权利要求1所述的合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法，其特征在于:所述嵌入物为铜丝或碳棒时，铜丝或碳棒不与高压端金具相连，则模拟悬浮性缺陷；所述铜丝与高压端金具相连，则模拟导通性缺陷；碳棒与高压端金具相连，则模拟半导通性缺陷；向切口内喷洒纯水或盐水，则模拟不同程度的水树枝。
6.根据权利要求1所述的合成绝缘子界面击穿故障的模拟方法，其特征在于:还包括通过改变嵌入物的种类和形状，来模拟不同程度和类型的界面击穿故障。
【文档编号】G01R31/12GK104198897SQ201410365719
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】廖福旺, 许军, 黄海鲲, 李志华, 谢文炳, 施倩 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院