一种硅橡胶污秽表面放电传递温度的测量系统及方法与流程

本发明涉及输变电设备监测领域，尤其涉及一种硅橡胶污秽表面放电传递温度的测量系统及方法。

背景技术：

绝缘子是电力系统中的不可或缺的设备之一，绝缘子的温度是运行时需要监测的重要参数。输电线路的复合绝缘子长期在户外运行，无法避免受到自然环境因素的影响，例如大气中的尘埃、水或湿气等。而受到污染的复合绝缘子绝缘性能下降，在一定条件下会导致闪络电压降低、金具锈蚀，发生污秽闪络。

传统的绝缘子温度测量技术主要是红外成像法，通过无人机携带红外热像仪进行巡线检测技术已得到广泛应用，但该检测技术主要检测的是绝缘子外表面的温度，而且检测过程中还会受到太阳光辐射、邻近设备辐射以及环境温度的影响。通过国内外学者大量的研究，现有的技术思路可以总结为：由内及外，由外推内。由内及外即绝缘子内部，包括芯棒、芯棒与护套交接面等发生异常发热时，所引起的绝缘子外表面的温升；由外推内，即采用非接触式方法测量到绝缘子外表面的温升后，推断绝缘子内部发生异常发热，进而采取措施。复合绝缘子表面放电时硅橡胶材料的非放电侧温度特征为：当复合绝缘子发生局部放电和闪络时，绝缘子伞裙和伞径表面的温度因为电弧和泄漏电流而升高。绝缘子的内部温升还可能由外部因素引起，尤其是放电或者闪络发生时所引起的内部温升，但关于绝缘子护套与芯棒交接面在放电或者闪络时的温升关系尚不明确。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硅橡胶污秽表面放电传递温度的测量系统。本发明通过在硅橡胶平板非放电侧表面粘贴若干个k型热电偶温度传感器来模拟硅橡胶表面放电，同时直接测量硅橡胶非放电侧表面因放电产生的温升。本发明通过研究复合硅橡胶绝缘子材料在放电或闪络时作为温度传递介质的内外温度关系，确定复合绝缘子污秽表面放电时硅橡胶材料的非放电侧温度特征及影响因素。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

一种硅橡胶污秽表面放电传递温度的测量系统，包括220v交流电源、滤波器、调压器、变压器、温度传感器、温度数据记录仪、计算机和待测硅橡胶试品。

所述温度传感器与温度数据记录仪用于采集温度数据；

所述计算机用于跟踪温度走向；

所述220v交流电源、滤波器、调压器和变压器构成模拟放电装置，用于模拟污秽硅橡胶绝缘表面放电。

所述温度传感器采用热电偶温度传感器；热电偶温度传感器包括裸露导线和玻璃纤维绝缘层。

所述待测硅橡胶试品包括放电侧表面和非放电侧表面；所述放电侧表面包括电极、污秽区和干区。

具体地，将热电偶温度传感器对应于放电侧表面污秽区的大小，在非放电侧表面等距分布后粘贴。

更进一步地，所述热电偶温度传感器采用黑色绝缘胶带粘贴于硅橡胶非放电侧表面，使热电偶温度传感器与非放电侧表面紧密贴合在一起；能够减少散热，增快传热速度，减少电场的影响。

具体地，所述待测硅橡胶试品的放电侧表面中，采用铜箔导电胶带作为电极；采用氯化钠和高岭土作为涂料模仿不同污秽程度；在单边电极和污秽区之间预留一定面积的干区。

更进一步地，所述污秽区为长方形或梯形区域；将导线裸露部分焊接于铜箔导电胶带上，焊接点在污秽区的中垂线上。

优选地，所述待测硅橡胶试品与实际应用的复合绝缘子的材质保持一致，包括但不限于室温硫化硅橡胶。

本发明的另一目的在于提供一种硅橡胶表面放电传递温度的测量方法。

本发明的另一目的能够通过以下技术方案实现：

一种硅橡胶表面放电传递温度的测量方法，具体步骤包括：

(1)制作待测硅橡胶试品，设置污秽区；

(2)将温度传感器设置在待测硅橡胶试品上；

(3)将模拟放电装置、待测硅橡胶试品、温度传感器、温度数据记录仪和计算机进行连接；

(4)加压前测量室温与硅橡胶平板的温度；

(5)增加电压至目标电压，开启摄像仪和计时器，记录数据。

具体地，所述步骤(1)为：截取一定长度的铜箔导电胶带用作污秽区的两极，并将导线裸露部分焊接于铜箔导电胶带上，焊接点在污秽区的中垂线上；称量高岭土和氯化钠，导入装有蒸馏水的烧杯中配置成污秽溶液；均匀涂抹污秽溶液于污秽区，让污秽干燥，再喷水溶解。

具体地，所述步骤(2)中，采用绝缘胶布将热电偶温度传感器布置于硅橡胶平板非污秽区一侧的污秽区正下方。

具体地，模拟放电装置包括220v交流电源、滤波器、调压器和变压器。

具体地，所述步骤(4)为：在布置好温度传感器后开启温度数据记录仪记录1～5min，获得硅橡胶平板参考温度；采用温度计测量室温。

具体地，所述步骤(5)中，增加至目标电压后，温度数据记录仪记录1～5min，等待温度维持稳定。

当硅橡胶平板因污秽表面放电而温度升高后，通过录屏的方式记录下温度数据记录仪实时采集的非放电侧温度变化，包括温度上升时刻、温度峰值时刻和温度下降时刻。通过视频记录下硅橡胶平板的实际放电情况，包括开始零星起弧、局部放电、闪络结束。分别对两者进行对比研究，得到硅橡胶平板污秽表面放电的传递温度规律。

本发明相较于现有技术，具有以下的有益效果：

本发明在得知复合绝缘子表面放电时硅橡胶材料的非放电侧温度特征后，结合复合绝缘子植入式在线实时监测技术，能够推断复合绝缘子是否发生了局部放电或者闪络以及发生时的位置。

附图说明

图1为本发明实施例中一种硅橡胶表面放电传递温度测量系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中待测硅橡胶试品的污秽区、干区和电极的布置示意图。

图3为本发明实施例中温度传感器在待测硅橡胶试品中的布置示意图。

图4为本发明实施例中一种硅橡胶表面放电传递温度测量方法的具体流程图。

图中，1—导线、2—铜箔导电胶带、3—干区、4—污秽区、5—待测硅橡胶试品、6—温度传感器、7—温度传感器引线、8—温度传感器接头。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示为一种硅橡胶污秽表面放电传递温度的测量系统的示意图，系统包括220v交流电源、滤波器、调压器、变压器、温度传感器6、温度数据记录仪、计算机和待测硅橡胶试品5。

所述温度传感器与温度数据记录仪用于采集温度数据；

所述计算机用于跟踪温度走向；

所述220v交流电源、滤波器、调压器和变压器构成模拟放电装置，用于模拟污秽硅橡胶绝缘表面放电。

所述温度传感器采用热电偶温度传感器；热电偶温度传感器包括裸露导线和玻璃纤维绝缘层。

如图2所示为本实施例中待测硅橡胶试品的示意图，所述待测硅橡胶试品采用室温硫化硅橡胶平板，包括放电侧表面和非放电侧表面；所述放电侧表面包括电极、污秽区4和干区3。

如图3所示，在本实施例中，将k型热电偶温度传感器对应于放电侧表面污秽区的大小，在非放电侧表面等距分布后粘贴。

在本实施例中，所述k型热电偶温度传感器顶尖直径1.5mm，长度为5m，采用黑色绝缘胶带粘贴于硅橡胶非放电侧表面，使k型热电偶温度传感器与非放电侧表面紧密贴合在一起；能够减少散热，增快传热速度，减少电场的影响。

在本实施例中，采用铜箔导电胶2带作为电极；采用氯化钠和高岭土作为涂料模仿不同污秽程度；在单边电极和污秽区之间预留1cm宽的干区。

更进一步地，所述污秽区为梯形区域；将导线1裸露部分焊接于铜箔导电胶带上，并且焊接点在污秽区的中垂线上。

如图4所示为一种硅橡胶表面放电传递温度的测量方法的流程图，具体步骤包括：

(1)制作待测硅橡胶试品，设置污秽区；

具体地，截取一定长度的铜箔导电胶带用作污秽区的两极，并将导线裸露部分焊接于铜箔导电胶带上，焊接点在污秽区的中垂线上；称量高岭土和氯化钠，导入装有蒸馏水的烧杯中配置成污秽溶液；均匀涂抹污秽溶液于污秽区，让污秽干燥，再喷水溶解。

(2)将温度传感器设置在待测硅橡胶试品上；

具体地，采用绝缘胶布将热电偶温度传感器布置于硅橡胶平板非污秽区一侧的污秽区正下方。

(3)将模拟放电装置、待测硅橡胶试品、温度传感器、温度数据记录仪和计算机进行连接；

在本实施例中，k型热电偶温度传感器的引线7和接头8与温度数据记录仪相连接。

(4)加压前测量室温与硅橡胶平板的温度；

在本实施例中，所述步骤(4)为：在布置好温度传感器后开启温度数据记录仪记录1min，获得硅橡胶平板参考温度；采用温度计测量室温。

(5)增加电压至目标电压，开启摄像仪和计时器，记录数据。

在本实施例中，所述步骤(5)为：通过操作箱增加电压至目标电压，12s内达到10kv，加压时间维持1min。

当硅橡胶平板因污秽表面放电而温度升高后，通过录屏的方式记录下温度数据记录仪实时采集的非放电侧温度变化，包括温度上升时刻、温度峰值时刻和温度下降时刻。通过视频记录下硅橡胶平板的实际放电情况，包括开始零星起弧、局部放电、闪络结束。分别对两者进行对比研究，得到硅橡胶平板污秽表面放电的传递温度规律。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。