專利名稱：絕緣子rtv涂層老化的判斷方法
技術領域：
本發明涉及電カ設備領域，具體而言，涉及ー種絕緣子RTV涂層老化的判斷方法。
背景技術：
室溫硫化娃橡膠(Room Temperature Vulcanized,RTV)憑借良好的憎水性和憎水遷移性使其具有優良的防污閃性能和眾多特性，成為電カ系統解決戶外瓷絕緣設備污閃問題的解決方案，其在傳統瓷絕緣子應用為在瓷絕緣子的表面加工有一定厚度的室溫硫化 硅橡膠涂層，利用室溫硫化硅橡膠涂層的憎水性提高絕緣子整體的防污閃性能。但是RTV涂層在戶外受氣候條件的浸蝕，以及強電磁場環境的影響，防污閃能力就會慢慢的減弱。RTV涂料老化的主要因素包括表面放電(電暈放電和電弧放電)、潮濕、紫外線、溫度及污穢等。涂料的老化導致絕緣子功能和性能的退化，嚴重時甚至會導致高壓線路的故障。RTV涂料老化的ー個主要表現是其表面憎水性的喪失。目前判斷絕緣子憎水性的主要方法是噴水分級法(HydrophobcityClassification,HC分級法)。HC噴水分級法主要是利用判定涂層表面的憎水性狀態來判斷涂層老化程度，這種方法是將RTV涂層的表面憎水性分成HCf HC7共7個等級，通過對運行狀態下的絕緣子涂層表面進行噴水后的狀態進行拍攝，將拍攝圖像中的傾斜涂層表面水滴的后退角和水膜的覆蓋面積與標準圖像進行對比，將最接近的標準圖像等級作為RTV涂層的表面憎水性等級。但是這種判斷方法主觀依賴性較大，準確度不高，同時圖像中水跡的選擇、拍攝角度、拍攝距離、試樣選區形狀及大小等因素均會影響憎水性的判斷結果，而且測試時的環境溫度、選取的測試面、季節等因素也都會對憎水性分級產生影響。針對現有技術中存在的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法準確度不高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容
本發明g在提供一種絕緣子RTV涂層老化的判斷方法，以解決現有技術中絕緣子RTV涂層老化的判斷方法準確度不高的問題。為了實現上述目的，根據本發明的ー個方面，提供了一種絕緣子RTV涂層老化的判斷方法，該判斷方法包括對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片；對試片進行熱刺激電流TSC試驗；通過試驗得到的TSC曲線計算試片的陷阱電荷量和陷阱能級；根據試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷RTV涂層的老化程度。進ー步地，對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片之前還包括對已知老化程度的RTV涂層進行TSC試驗，通過試驗得到的TSC曲線計算標準陷阱電荷量和標準陷阱能級，根據試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷RTV涂層的老化程度包括將試片的陷阱電荷量和陷阱能級與標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較；根據比較結果得出試片的老化程度；利用試片的老化程度確定RTV涂層的老化程度。進ー步地，對已知老化程度的RTV涂層進行TSC試驗，通過試驗得到的TSC曲線計算標準陷阱電荷量和標準陷阱能級包括對多種規格的已知老化程度的RTV涂層分別進行TSC試驗；通過試驗得到的TSC曲線分別計算各規格RTV涂層的標準陷阱電荷量的數據和標準陷阱能級的數據；按照RTV涂層的規格分別保存該規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級，將試片的陷阱電荷量和陷阱能級與標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較包括根據取樣的RTV涂層的規格從保存的標準陷阱電荷量的數據和標準陷阱能級的數據中確定該RTV涂層規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級；將試片的陷阱電荷量和陷阱能級與取樣的RTV涂層的規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較。進ー步地，已知老化程度的RTV涂層為未老化的RTV涂層。或者已知老化程度的RTV涂層為已經完全老化的RTV涂層。進ー步地，對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片包括對絕緣子不同位置的RTV涂層進行取樣得到試片。進ー步地，對絕緣子不同位置的RTV涂層進行取樣得到試片包括將絕緣子的傘裙沿半徑劃分為面積相等的扇形區域；在每個扇形區域內的上下表面的ー個或多個位置對RTV涂層進行取樣得到試片。進ー步地，根據試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷RTV涂層的老化程度之后還包括記錄試片在絕緣子上的取樣位置、試片的陷阱電荷量和陷阱能級、以及試片取樣的絕緣子的運行環境、運行年限。進ー步地，進行TSC試驗的極化溫度范圍取50°C至65°C ;極化電場強度范圍取6kV/mm至8kV/mm ;極化時間取20min至30min ;冷卻溫度范圍取_80°C至_90°C ;升溫速率范圍取 2V /min 至 3°C /min。應用本發明的技術方案，絕緣子RTV涂層老化的判斷方法包括對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片；對試片進行熱刺激電流TSC試驗；通過試驗得到的TSC曲線計算試片的陷阱電荷量和陷阱能級；根據試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷RTV涂層的老化程度。從微觀電特性角度來進行絕緣子RTV涂層老化狀態的評估，用陷阱電荷量和陷阱能級對老化程度進行量化，為進一歩制定絕緣子復涂RTV材料的時間和方案提供了依據。


構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進ー步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中
圖I是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法的示意圖；圖2是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中TSC試驗系統的示意圖；圖3是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中TSC曲線的示意圖；圖4是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中未老化的涂層試片與完全老化涂層試片的TSC曲線；圖5是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中取樣位置的示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。熱刺激電流(ThermalIy Stimulated Current, TSC)法是基于介質物理學的基礎上發展起來的，TSC方法簡單實用，并能較準確測量出如電介質、絕緣材料、半導體、駐極體等材料的微觀參數。本實施例利用TSC試驗的方法對絕緣子表面的RTV涂層進行試驗并通過試驗結果評估RTV涂層的老化程度。圖I是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法的示意圖，如圖I所示，該判斷方法主要包括如下步驟步驟Sll :對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片；
步驟S13 :對試片進行熱刺激電流TSC試驗；步驟S15 :通過試驗得到的TSC曲線計算試片的陷阱電荷量和陷阱能級；步驟S17 :根據試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷RTV涂層的老化程度。采用本發明實施例的RTV涂層老化的判斷方法，可以通過從RTV涂層的微觀電特性角度來進行絕緣子RTV涂層老化狀態的評估，將老化的程度使用陷阱電荷量和陷阱能級的物理參數進行量化，從而準確的判斷出RTV涂層的老化程度。步驟Sll取樣過程為用刀片或其它工具在絕緣子上進行切割得到一定厚度的試片，對試片的形狀進行修正后，即得到可用于TSC測試的試片試樣。為保證該試片與測試電極完全接觸，可以在進行試驗前分別對試片的兩面進行鍍金處理。圖2是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中TSC試驗系統的示意圖，如圖2所示，步驟S13中對RTV涂層的試片進行熱刺激電流TSC試驗的步驟是將試片33放入真空腔31內的不銹鋼上電極32和黃銅下電極34之間，該黃銅下電極34中安裝有控溫裝置35。開始試驗時在極化溫度!；下閉合開關S2，給試片33施加直流極化電場Ep，使試片33極化；達到極化時間t之后在保持極化電場強度Ep的情況下，將試片33迅速冷卻至低溫！；，以凍結電荷；隨后斷開S2,閉合S1，短路試片33并保持一段時間，以消除雜散電荷的影響；然后斷開S1，最后閉合S3,以一定的升溫速率升溫，同時測量電路中通過的電流。數字電流計36測量的電流值和數字溫度計37測量的溫度值通過接ロ卡38送入計算機39，計算機39自動生成極化電流對溫度的TSC曲線。線性升溫使得試片33內部被凍結的電荷將依次發生去極化，從而可測得去極化電流對溫度的譜線圖，圖3是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中TSC曲線的示意圖。在圖中，縱坐標I為數字電流計36測量的電流值也就是極化電流的大小，橫坐標T代表數字溫度計37測量的溫度值，I (T)是TSC曲線，Ipeak為TSC曲線的峰值電流。步驟S15中計算陷阱電荷量和陷阱能級的計算流程為依據公式(I)計算陷阱電荷量Q :Q = ^I(T)CiT…·.)在式(I)中，β為升溫速率，單位為K/min Jtl及T1分別表示TSC電流曲線的測量起始溫度及終止溫度的絕對溫度(T)即為TSC隨溫度變化的電流值。由于溫度和時間近似成正比，因此電流對溫度的積分乘以ー個比例系數(升溫速率的倒數)，即可得陷阱釋放出的電荷量。采用半寬法計算陷阱能級E，具體計算公式為式(2)E = 2A7T:k……(2)在式(2)中，Tm為電流出現峰值時對應的絕對溫度；AT為半峰值對應的溫度差；k為波爾茲曼常數(I. 38X 10 -23J/K)。陷阱能級的最后結果一般由能量單位電子伏來表示，因此由上式計算得出的數值再除以ー個電子伏(IeV=L 67 X IO-19J),即得陷阱能級。步驟S17中判斷RTV涂層的老化程度的具體步驟可以為將試片的陷阱電荷量和陷阱能級與預先確定的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較；根據比較結果得出試片的老化程度；利用試片的老化程度確定RTV涂層的老化程度。其中預先確定標準陷阱電荷量和標準陷阱能級的步驟可以在步驟Sll之前，具體為對已知老化程度的RTV涂層進行TSC試驗，通過試驗得到的TSC曲線計算標準陷阱電荷量和標準陷阱能級。其中已知老化程度的RTV涂層可以是未老化的RTV涂層或者已經完全老化的RTV涂層。未老化的RTV涂層是指未運行的RTV涂層，此時的RTV涂層的憎水性能最佳，從而絕緣子的抗污閃性能最好。而已經完全老化的RTV涂層是指RTV涂層已經完全老化達不到使用性能要求的涂層。圖4是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中未老化的涂層試片與完全老化涂層試片的TSC曲線，從圖中可以看出未老化的涂層試片的曲線TSCl的數值明顯小于完全老化的涂層試片的曲線TSC2的數值。表I示出了ー種具體的RTV涂層的未老化的RTV涂層以及完全老化的RTV涂層的陷阱參數。表I的數據是通過圖4的TSC曲線利用公式(I)和公式(2)計算得出的。表I完全老化和未老化RTV涂層的陷阱參數表
陷阱電荷量Q/nC 陷阱能級E/eV未老化44.9500.2290
完全老化73.5170.2343通過試驗試片的數據與如表I示出的標準對比，當陷阱電荷量和陷阱能級達到標準陷阱電荷量和標準陷阱能級的預定倍數吋，即可以判斷相同運行狀況下的同樣運行年限的絕緣子RTV涂層應該進行維護或者進行復涂。隨著老化程度的嚴重，RTV涂層的陷阱數量會逐漸增加，陷阱電荷量和陷阱能級的數值會變大，上述的預定倍數根據絕緣子RTV涂層的具體型號和使用環境依據試驗結果進行確定。本發明的實施例也可以對不同運行年限的絕緣子RTV涂層進行試驗，將試驗的數據結果做成對比表格，將試驗樣品的數據和對比表格的數據進行比較，得出更準確的比較結果。在實現本發明的過程中，發明人發現對于不同廠家的絕緣子RTV涂料的配料存在差別，從而不同RTV涂層的陷阱電荷量和陷阱能級的數值存在差異。所以可以針對不同廠家的每種規格的RTV涂層分別通過得到該型號的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級，進行判斷時使用對應規格的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行老化判斷，從而提高準確性。具體的實現步驟為對已知老化程度的RTV涂層進行TSC試驗，通過試驗得到的TSC曲線計算標準陷阱電荷量和標準陷阱能級包括對多種規格的已知老化程度的RTV涂層分別進行TSC試驗；通過試驗得到的TSC曲線分別計算各規格RTV涂層的標準陷阱電荷量的數據和標準陷阱能級的數據；按照RTV涂層的規格分別保存該規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級。將試片的陷阱電荷量和陷阱能級與標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較具體可以包括根據取樣的RTV涂層的規格從保存的標準陷阱電荷量的數據和標準陷阱能級的數據中確定該RTV涂層規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級；將試片的陷阱電荷量和陷阱能級與取樣的RTV涂層的規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較。由于運行過程中絕緣子表面的不同位置迎風情況、陽光照射情況、以及污穢的情況不同，導致不同位置的RTV涂層老化程度并不相同。為保證老化程度判斷的準確性，本實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法步驟Sll可以為在絕緣子表面不同位置的RTV涂 層進行取樣得到試片，從而對取樣更加全面，防止因個別區域的涂層數據的異常造成對整個涂層的判斷出現偏差。絕緣子不同位置的RTV涂層進行取樣得到試片具體取樣位置的選擇可以為將絕緣子的傘裙沿半徑劃分為面積相等的扇形區域；在每個扇形區域內的上下表面的一個或多個位置對RTV涂層進行取樣得到試片。根據標準DL/T810-2002的附錄E，HC噴水分級法的噴水面積規定為5(Tl00cm2，而通常絕緣子傘裙直徑約為15cm至18cm，噴水面積大約是一般傘裙面積的1/4至1/2，本實施例可以優選地將一片絕緣子的表面等分為三部分以保證取樣的全面性，圖5是根據本發明實施例的絕緣子RTV涂層老化的判斷方法中取樣位置的示意圖，如圖5所示，將傘裙20分為內環23和外環22，然后以芯棒21為中心沿半徑等分為3部分，內環23和外環22的等分線上分別取直徑2cm左右的試片24，并且在取樣的傘裙的上、下表面的RTV涂層分別取樣。具體的取樣數量和位置可以根據絕緣子的運行環境和運行狀況靈活進行，不局限于三等分取樣或者四等分取樣的方式。獲得標準陷阱電荷量和標準陷阱能級的試驗條件與對試驗樣品進行試驗的試驗條件應保持一致，優選地，進行TSC試驗的極化溫度范圍取50°C至65°C ;極化電場強度范圍取6kV/mm至8kV/mm ;極化時間范圍取20min至30min ;冷卻溫度范圍取_80°C至-90°C ；升溫速率范圍取2°C /min至3°C /min，在此條件范圍下進行試驗，得出的試驗效果更有利于老化的判斷。其中圖4中的TSC曲線以及表I中的TSC陷阱參數的試驗條件為在極化溫度為50°C，極化電場強度為8kV/mm，極化時間為30min，冷卻降溫度為_80°C，升溫速率為3°C/min。操作人員可以在上述試驗條件范圍內根據具體的試驗樣品選擇具體的試驗條件。本發明實施例的判斷方法根據所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷所述RTV涂層的老化程度之后還可以包括記錄所述試片在絕緣子上的取樣位置、所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級、以及所述試片取樣的絕緣子的運行環境、運行年限。從而利用上述數據建立絕緣子RTV涂層老化程度數據庫，為日常的運行和維護提供數據支持。從以上的說明中可以看出，應用本發明的技術方案，絕緣子RTV涂層老化的判斷方法包括對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片；對試片進行熱刺激電流TSC試驗；通過試驗得到的TSC曲線計算試片的陷阱電荷量和陷阱能級；根據試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷RTV涂層的老化程度。從微觀電特性角度來進行絕緣子RTV涂層老化狀態的評估，將老化的程度使用陷阱電荷量和陷阱能級為特征量進行量化，為進一歩制定絕緣子復涂RTV材料的時間和方案提供了依據。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種絕緣子RTV涂層老化的判斷方法，其特征在于，包括 對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片； 對所述試片進行熱刺激電流TSC試驗； 通過試驗得到的TSC曲線計算所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級； 根據所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷所述RTV涂層的老化程度。
2.根據權利要求I所述的判斷方法，其特征在于， 對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片之前還包括 對已知老化程度的RTV涂層進行TSC試驗，通過試驗得到的TSC曲線計算標準陷阱電荷量和標準陷阱能級， 根據所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷所述RTV涂層的老化程度包括 將所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級與所述標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較； 根據比較結果得出所述試片的老化程度； 利用所述試片的老化程度確定RTV涂層的老化程度。
3.根據權利要求2所述的判斷方法，其特征在于， 對已知老化程度的RTV涂層進行TSC試驗，通過試驗得到的TSC曲線計算標準陷阱電荷量和標準陷阱能級包括 對多種規格的已知老化程度的RTV涂層分別進行TSC試驗； 通過試驗得到的TSC曲線分別計算各規格RTV涂層的標準陷阱電荷量的數據和標準陷阱能級的數據； 按照RTV涂層的規格分別保存該規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級， 將所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級與所述標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較包括 根據取樣的RTV涂層的規格從保存的標準陷阱電荷量的數據和標準陷阱能級的數據中確定該RTV涂層規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級； 將所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級與取樣的RTV涂層的規格對應的標準陷阱電荷量和標準陷阱能級進行比較。
4.根據權利要求2或3所述的判斷方法，其特征在于，所述已知老化程度的RTV涂層為未老化的RTV涂層。
5.根據權利要求2或3所述的判斷方法，其特征在于，所述已知老化程度的RTV涂層為已經完全老化的RTV涂層。
6.根據權利要求I至3中任一項所述的判斷方法，其特征在于，對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片包括對絕緣子不同位置的RTV涂層進行取樣得到試片。
7.根據權利要求6所述的判斷方法，其特征在于，對絕緣子不同位置的RTV涂層進行取樣得到試片包括 將所述絕緣子的傘裙沿半徑劃分為面積相等的扇形區域； 在每個所述扇形區域內的上下表面的一個或多個位置對RTV涂層進行取樣得到試片。
8.根據權利要求6所述的判斷方法，其特征在于，根據所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷所述RTV涂層的老化程度之后還包括記錄所述試片在絕緣子上的取樣位置、所述試片的陷阱電荷量和陷阱能級、以及所述試片取樣的絕緣子的運行環境、運行年限。
9.根據權利要求I至3中任一項所述的判斷方法，其特征在于，所述進行TSC試驗的極化溫度范圍取50°C至65°C;極化電場強度范圍取6kV/mm至8kV/mm ;極化時間范圍取20min至30min ;冷卻溫度范圍取_80°C至_90°C ;升溫速率范圍取2V /min至3°C /min。
全文摘要
本發明提供了一種絕緣子RTV涂層老化的判斷方法。該判斷方法包括對絕緣子RTV涂層進行取樣得到試片；對試片進行熱刺激電流TSC試驗；通過試驗得到的TSC曲線計算試片的陷阱電荷量和陷阱能級；根據試片的陷阱電荷量和陷阱能級判斷RTV涂層的老化程度。從微觀電特性角度來進行絕緣子RTV涂層老化狀態的評估，用陷阱電荷量和陷阱能級為特征量對老化程度進行量化，為進一步制定絕緣子復涂RTV材料的時間和方案提供了依據，解決了現有技術中絕緣子RTV涂層老化的判斷方法準確度不高的問題。
文檔編號G01N27/60GK102680559SQ20121016808
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者丁立健, 屠幼萍, 張輝, 王景春, 王璁, 陳聰慧, 陳靜靜 申請人:華北電力大學