[發明專利]復合絕緣子及基于光纖光柵檢測復合絕緣子脆斷的方法

有效

• 申請號: 202011331979.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112582114B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 郝艷捧;曹航宇;韋杰;潘銳健;黃磊;畢繼凱;陽林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01B17/00
• 分類號: H01B17/00;H01B17/38;G01B11/16;G01K11/3206;G01L1/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明提供了復合絕緣子，包括芯棒、金具、護套以及傘裙，還包括位于所述芯棒和護套之間的至少兩根光纖，至少兩根所述光纖固定在所述芯棒的表面，每根所述光纖包括光柵覆蓋區和尾纖，且每根所述光纖的所述光柵覆蓋區內均沿光纖的長度方向設置有多個用于獲取波長偏移量以判斷脆斷的光纖布拉格光柵。還提供了基于光纖光柵檢測該復合絕緣子脆斷的方法，包括獲取光纖布拉格光柵的波長偏移量；根據布置在芯棒表面不同位置的光纖布拉格光柵所測的波長偏移量，以判斷復合絕緣子的脆斷位置與脆斷程度。本發明將波長偏移值來早期預警監測復合絕緣子脆斷過程，可以高效、準確、直觀地實時監測復合絕緣子的脆斷過程，能替代復合絕緣子的傳統巡檢。

技術領域

本發明涉及輸變電絕緣設備在線監測技術領域，尤其涉及復合絕緣子及基于光纖光柵檢測復合絕緣子脆斷的方法。

背景技術

復合絕緣子在輸電線路中承擔絕緣性能和機械支撐性能，它的脆性斷裂(簡稱脆斷)事故對電力系統危害十分嚴重，負荷遠低于正常斷裂負荷，且斷裂時間無法預料，往往導致掉線，甚至引起倒塔等重大事故。傳統的復合絕緣子檢測技術主要是通過巡檢人員定期巡查、現場觀察和檢測方法來檢測輸電線路絕緣子的運行狀態，現有的復合絕緣子檢測手段主要有紅外成像法、紫外成像法、圖像法等，但是對于復合絕緣子脆斷，這些傳統檢測技術都難以準確和及時預警，并且是抽樣檢驗，不能實現在線實時監測。

目前國內外還沒有檢測芯棒脆斷裂紋形成和擴展的手段，致使對脆斷發生發展過程了解甚少。清華大學用4MHz超聲以第一臨界入射角30.95°入射的臨界折射縱波檢測表面刻有1mm小裂紋的芯棒應力腐蝕脆斷過程，發現超聲回波能反映裂紋的發展過程。但是這種超聲檢測的方法并不能高效、準確、直觀地發現復合絕緣子脆斷，更無法做到全天候在線監測復合絕緣子的運行狀態。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于光纖光柵技術檢測復合絕緣子脆斷過程的方法。所述方法中光纖具有良好的絕緣性、體積小、抗電磁干擾，以及對應力和溫度的高靈敏性等優點，能實現實時在線監測。當復合絕緣子開始發生脆斷時，芯棒表面會出現裂紋，從而使得裂紋所在位置的軸向應力改變，而裂紋所在截面的相對位置出現擠壓力；在不同程度和數量的裂紋下，芯棒表面不同位置的光柵波長偏移量也不同，因此可以通過觀察與比較光柵波長偏移量的值來判定復合絕緣子的脆斷過程特征，從而可以對復合絕緣子脆斷進行早期預警。本發明檢測成本低、檢測精度高，能夠高效、準確、直觀地對復合絕緣子芯棒脆斷進行識別定位。

本發明的目的能夠通過以下技術方案實現。

復合絕緣子，包括芯棒、設置在所述芯棒的兩端的金具、包覆在所述芯棒上的護套以及設置在所述芯棒上的傘裙，還包括位于所述芯棒和護套之間的至少兩根光纖，至少兩根所述光纖固定在所述芯棒的表面，每根所述光纖包括光柵覆蓋區和尾纖，且每根所述光纖的所述光柵覆蓋區內均沿光纖的長度方向設置有多個用于獲取波長偏移量以判斷脆斷的光纖布拉格光柵。

進一步地，每根所述光纖粘貼固定在所述芯棒上。

進一步地，所述光纖有三根，三根所述光纖沿復合絕緣子的中心軸呈120°均勻分布在所述芯棒的表面。光纖均勻分布，能夠更加直觀的判斷與定位故障處。

進一步地，所述金具包括分別設置在芯棒兩端的高壓端金具和低壓端金具，每根光纖上靠近所述高壓端金具的位置上設置的光纖布拉格光柵的數量多于靠近所述低壓端金具的位置上設置的光纖布拉格光柵數量。如此設置，可以對故障頻發區進行嚴密的監視，以及時預警脆斷故障。

進一步地，所述光纖布拉格光柵為應變傳感器。

進一步地，每根光纖上的光纖布拉格光柵有5～20個。

本發明還提供一種基于光纖光柵檢測復合絕緣子脆斷的方法，其中，復合絕緣子為前述復合絕緣子，所述方法包括：

獲取光纖布拉格光柵的波長偏移量；