[發明專利]基于動態滴水超聲特性的復合絕緣子憎水性評估裝置及方法

有效

• 申請號: 201210143669.7
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102680363A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 杜伯學;李云鵬;程欣欣;劉勇;高宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種復合絕緣子憎水性評估方法。特別是涉及一種利用動態滴水法獲得不同憎水性所對應的放電超聲信號特征，并通過分析超聲信號特征間的關系辨別絕緣子憎水性強弱的基于動態滴水超聲特性的復合絕緣子憎水性評估裝置及方法。

背景技術

復合絕緣子作為外絕緣使用已經有近40年的歷史，很多國家和地區的電網中都用到復合絕緣子，并且其掛網運行的數量仍在逐步增多。復合絕緣子由于具有污閃、濕閃電壓高和重量輕等優點，在我國電網中得到廣泛的應用。隨著我國電網電壓等級的逐步提高，對輸電線路外絕緣的要求也越來越高，復合絕緣子在電網中的作用也顯得越來越重要。

目前，高壓復合絕緣子中應用比較廣泛的傘裙護套材料是高溫硫化硅橡膠，具有電氣絕緣性、耐候性、耐高低溫特性、生理惰性、低表面張力和低表面能等優點。硅橡膠中存在大量不同程度的未交聯的低分子量硅氧烷鏈段，這些低分子量硅氧烷鏈段的遷移是硅橡膠材料具有憎水性遷移特性的主要原因，也是其憎水性恢復的主要原因。

硅橡膠材料是有機材料，與陶瓷和玻璃絕緣子等無機材料不同，有機材料分子中元素是由共價鍵結合在一起的，元素之間的鍵和力比較低，因而有機材料的大分子容易斷裂，尤其在紫外線輻射、電暈放電、潮濕、溫度變化等環境以及化學因素的作用下，分子鍵容易發生斷裂，導致有機材料老化。復合絕緣子傘裙老化時，其表面憎水性下降，電氣性能和機械性能都會隨之下降，且下降之后這些性能是不可恢復的。如果材料某種性能的下降是可恢復的，我們稱之為疲勞；如果材料某種性能的下降是不可恢復的，則稱為老化。大部分材料（尤其是有機材料）普遍存在老化問題，但其老化速度因材料的不同差別很大。不僅僅是有機材料，無機材料同樣也存在老化問題，如輸電線路中的陶瓷絕緣子和玻璃絕緣子也會發生老化，但是由于其老化的速度很慢，運行過程中可以不做考慮。作為由一種有機材料構成的復合絕緣子，由于其表面容易受絕緣子表面局部放電、紫外輻射、電暈放電、酸雨等因素的影響，掛網運行過程中普遍存在老化現象，在特高壓輸電線路中電暈放電的影響尤為突出。復合絕緣子老化主要表現在憎水性的逐漸喪失，進而影響線路的穩定性，因此對輸電線路中復合絕緣子的老化問題應給以足夠重視。

復合絕緣子由于污穢、潮濕、放電等因素的影響，其憎水性會逐漸下降甚至喪失。憎水性的嚴重下降將導致復合絕緣子污閃電壓的顯著下降，從而威脅電力系統的安全穩定運行。通過對發生閃絡的絕緣子進行檢測發現，其憎水性狀態已經發生變化。因此對復合絕緣子表面憎水性的檢測有著很重要的意義。

在IEC的相關標準中，憎水性測量也稱為濕潤性測量。IEC/TS?62073-2003推薦使用3種憎水性測試方法，即接觸角法、表面張力法和噴水分級法。此后，隨著泄漏電流法在線絕緣子表面運行狀態監測上的應用與發展，也被陸續應用于表面憎水性狀態的檢測。因此硅橡膠絕緣子的憎水性判據分為：1、靜態接觸角法(CA法）；2、表面張力法；3、噴水分級法(HC法)；4、泄漏電流測量法；5、動態水滴法（DDT法）。其中，

①靜態接觸角法

靜態接觸角法是指通過微注射器將體積約4ul～7ul左右的水滴滴在材料表面，然后測量材料表面水珠的接觸角的大小來反映材料憎水性狀態的方法。該方法的主要過程是：高速攝像機拍攝水滴在材料表面的狀態，然后應用相應的軟件測量水滴與材料表面的接觸角。這種方法測量簡單、方便，因而被廣泛用于復合絕緣子表面憎水性的評估。但是當復合絕緣子表面有積污時，接觸角會有明顯的遲滯現象，這時一般先讓水滴在材料表面靜止20s左右，再對其進行測量。

②表面張力法

表面張力法是使用具有不同表面張力的一組液體評估復合絕緣子憎水性的一種方法。該方法采用了低范圍、中等范圍、高范圍3個張力范圍內的液體混合物。將少量混合物輕輕噴灑在試樣表面，記錄連續層分裂為小水滴所需要的時間，連續層在試樣表面保持時間最接近2s的混合物所具有的表面張力被定義為被測試品的表面張力。

③噴水分級法

噴水分級法，即HC法（Hydrophobicity?Classification?Guide）,是由瑞典輸配電研究所提出的表征復合絕緣子憎水性狀態的方法。該方法將憎水性分為7級：HC1-HC3級為憎水性狀態，HC4級為中間過渡狀態，HC5-HC7級為親水性狀態。各級之間劃分的主要依據是被測表面的積聚狀態，并有標準的分級圖參考。HC法可方便用于實際絕緣子憎水性的現場評估，缺點是受主觀影響大。

④泄漏電流法