合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法
【專利摘要】本發明公開了一種合成絕緣子界面擊穿故障模擬方法。通過向合成絕緣子硅橡膠護套和玻璃纖維芯棒界面植入不同的嵌入物，模擬不同類型和程度的合成絕緣子界面擊穿故障。目前，對于合成絕緣子界面擊穿故障的模擬尚無完善的方法或標準。本發明可以較好地實現合成絕緣子界面擊穿故障的實驗室模擬，與相同型號合成絕緣子的真實界面擊穿故障相比具有相似的放電特性，為合成絕緣子界面擊穿故障的模擬提出了一種可行的途徑。
【專利說明】合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及合成絕緣子故障在線檢測領域，尤其涉及一種合成絕緣子界面擊穿故障的實驗室模擬方法。

【背景技術】
[0002]與玻璃絕緣子和瓷絕緣子相比，合成絕緣子具有耐污性能優異、體積小、重量輕、不易破碎、生產能耗低、生產過程對環境污染小、生產工藝簡單、廢品率低、運輸安裝方便等優點。由于這些優點，合成絕緣子在我國已經得到了廣泛的應用。
[0003]隨著使用數量的增加及運行時間的增長，合成絕緣子故障次數在全國范圍內都呈增長趨勢。特別是早期投入運行的合成絕緣子存在著結構和工藝方面的缺陷，加之材質選用和質量把關不嚴，導致現場運行故障不斷出現。目前，合成絕緣子雖在運行上有大量經驗，但在缺陷檢測方面的經驗還不夠有效，致使很多故障發生，影響了電網的安全可靠運行。
[0004]界面擊穿是合成絕緣子的一種內部故障，可能導致電網惡性事故的發生。硅橡膠護套與玻璃纖維芯棒之間的界面是絕緣子內絕緣的重要組成部分，一旦界面上有間隙，間隙內密度低的氣體將易受電場力作用，產生游離的帶電粒子，最終將造成界面擊穿。因此護套與芯棒之間的界面對合成絕緣子的安全運行起著重要的作用。分析內部界面產生局部放電的原因，可能是由于耦聯劑使用不當，或擠包護套加粘傘等制作工藝存在缺陷從而引起界面局部粘接不實或有氣泡，產生裂紋，使該處容易因為場強集中而導致放電，同時在外部的水、空氣、酸作用下，表面逐漸碳化成導電態，最終導致擊穿發生。如果界面耐電蝕能力較弱，會使得缺陷擴大而導致界面分層產生局部放電，破壞護套。此外，合成絕緣子的均壓環結構不盡合理，均壓效果差，其端部易產生電暈，加速絕緣子的老化也是產生界面閃絡的原因。
[0005]目前，對合成絕緣子的界面擊穿故障，主要是通過解剖運行了一段時間的合成絕緣子來發現的，而通過外部觀察等方式難以確定。這就導致在進行相關研究時，使用實際發生界面擊穿故障合成絕緣子的可行性不高。因此，若能通過實驗室模擬的方式，人為制造合成絕緣子界面擊穿故障，將對相關研究具有非常重要的意義。


【發明內容】

[0006]本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的不足，提供一種合成絕緣子界面擊穿故障模擬方法。
[0007]本發明采用以下方案實現:一種合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法，其特征在于:通過向合成絕緣子植入不同的嵌入物，模擬合成絕緣子在實際運行中出現的界面擊穿故障。
[0008]進一步地，在合成絕緣子高壓端割開切口并植入嵌入物。
[0009]進一步地，所述切口深入至硅橡膠護套與玻璃纖維芯棒的界面。
[0010]進一步地，所述的嵌入物是銅絲、碳棒、純水或鹽水。
[0011 ] 進一步地，所述嵌入物為銅絲或碳棒時，銅絲或碳棒不與高壓端金具相連，則模擬懸浮性缺陷；所述銅絲與高壓端金具相連，則模擬導通性缺陷；碳棒與高壓端金具相連，則模擬半導通性缺陷；向切口內噴灑純水或鹽水，則模擬不同程度的水樹枝。
[0012]進一步地，還包括通過改變嵌入物的種類和形狀，來模擬不同程度和類型的界面擊穿故障。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
本發明闡述了一種適用于實驗室的合成絕緣子界面擊穿故障模擬方法，為界面擊穿故障的模擬提供了一種可行的方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的方法流程圖。
[0015]圖2是切口位置示意圖。
[0016]圖3是嵌入物位置示意圖。
[0017]圖4是實施例1紫外放電情況示意圖。
[0018]圖5是實施例2紫外放電情況示意圖。
[0019]圖6是實施例3紫外放電情況示意圖。
[0020]圖7是實施例4紫外放電情況示意圖。
[0021]附圖標記說明:1_合成絕緣子高壓端切口 ；2_合成絕緣子高壓端金具。3-嵌入物；
4-硅橡膠護套；5_玻璃纖維芯棒。

【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0023]如圖1所示，一種合成絕緣子界面擊穿故障模擬方法，通過對完好合成絕緣子進行切割護套、嵌入不同物體，可以得到模擬界面擊穿故障合成絕緣子。具體實現過程如下:
步驟一、取完好的合成絕緣子，在其高壓端一側、靠近高壓端金具的硅橡膠護套上切開一個切口。切口深度至硅橡膠護套和玻璃纖維芯棒的界面；
步驟二、往切口內嵌入銅絲、碳棒或噴灑鹽水、純水等，模擬不同類型的界面擊穿故障；
根據實際情況的需要，可以增加步驟三，即:
可自行改變嵌入銅絲、碳棒的形狀、長度、半徑以及鹽水濃度、水量等參數，從而模擬不同程度的界面擊穿故障，如:
嵌入銅絲不與高壓端金具相連，模擬懸浮缺陷；嵌入銅絲與高壓端金具相連，模擬導通性缺陷；嵌入碳棒不與高壓端金具相連，模擬懸浮缺陷；嵌入碳棒與高壓端金具相連模擬半導通性缺陷；向切口內噴灑純水或一定濃度的鹽水，模擬水樹枝。通過改變嵌入物的形狀、尺寸以及噴灑鹽水的濃度，可以模擬不同程度的故障；增大銅絲和碳棒的長度和直徑，或增大鹽水濃度可以使故障更嚴重，放電更明顯。
[0024]如圖2所示,本發明的切口位置如下:圖2中標記I為合成絕緣子高壓端切口，標記2為合成絕緣子高壓端金具。模擬界面擊穿故障時，先在高壓端靠近金具處的護套上割開一個切口，深入至絕緣子內部的玻璃纖維芯棒表面，長度和寬度視嵌入物的形狀而定。模擬懸浮缺陷時，切口可以與金具保持一定距離；模擬與高壓端相連的故障類型，切口長度可以一直切至金具。
[0025]如圖3所示，本發明的嵌入物位置如下:圖3中標記3為嵌入物；標記4為硅橡膠護套；標記5為玻璃纖維芯棒。為了盡可能準確地模擬合成絕緣子界面擊穿故障，做到與實際情況相似，嵌入物的位置位于硅橡膠護套和玻璃纖維芯棒的界面處。可將切口寬度控制在與嵌入物直徑相適應的程度，利用硅橡膠護套自身的彈性，將嵌入物擠壓固定在界面上；若在切割過程中無意導致切口過大，亦可通過外纏絕緣膠帶等措施固定嵌入物，不會對故障模擬造成太大影響。
[0026]實施例1
利用某型號IlOkV合成絕緣子的故障導通缺陷故障模擬作為實施例，進行說明:步驟一:取完好的某型號IlOkV合成絕緣子，在其高壓端一側、靠近高壓端金具的硅橡膠護套上切開一個長15cm、寬1_的切口，切口深度至硅橡膠護套和玻璃纖維芯棒的界面；步驟二:往切口內嵌入長10cm、寬Imm的銅絲，銅絲與高壓端金具相連，模擬導通缺陷；
步驟三:對故障合成絕緣子進行加壓試驗，模擬實際運行情況，利用紫外成像儀觀察放電位置及紫外光子數對其放電情況進行檢測，并與實際運行合成絕緣子發生界面擊穿故障時的放電情況進行對比。檢測距離5m，紫外成像增益80%。
[0027]紫外放電情況如圖4所示，其中左圖為實際故障絕緣子放電情況，右圖為模擬故障絕緣子放電情況。實際故障絕緣子放電位置為高壓端起第三片絕緣子，紫外光子數為500 ;模擬故障絕緣子放電位置為高壓端起第三片絕緣子，紫外光子數為530。發現:使用本方法所模擬的導通性界面擊穿故障絕緣子與真實故障情況下的放電位置相同，放電量相近。因此，可認為本方法能起到較好的模擬效果。
[0028]實施例2
利用某型號IlOkV合成絕緣子的故障懸浮缺陷故障模擬作為實施例，進行說明:步驟一:取完好的某型號IlOkV合成絕緣子，在其高壓端一側、靠近高壓端金具的硅橡膠護套上切開一個長20cm、寬Imm的切口，切口深度至硅橡膠護套和玻璃纖維芯棒的界面；步驟二:往切口內嵌入長15cm、寬Imm的銅絲，銅絲與高壓端金具不相連，模擬懸浮缺陷；
步驟三:對故障合成絕緣子進行加壓試驗，模擬實際運行情況，利用紫外成像儀(用于工程實際中的放電檢測)觀察放電位置及紫外光子數(用于判定放電量)對其放電情況進行檢測，并與實際運行合成絕緣子發生界面擊穿故障時的放電情況進行對比。檢測距離5m，紫外成像增益80%。
[0029]紫外放電情況如圖5所示，其中左圖為實際故障絕緣子放電情況，右圖為模擬故障絕緣子放電情況。實際故障絕緣子放電位置為高壓端起第三到第四片絕緣子，紫外光子數為600 ;模擬故障絕緣子放電位置為高壓端起第三到第四片絕緣子，紫外光子數為680。發現:使用本方法所模擬的懸浮性界面擊穿故障絕緣子與真實故障情況下的放電位置相同，放電量相近。因此，可認為本方法能起到較好的模擬效果。
[0030]實施例3 利用某型號IlOkV合成絕緣子的半導通性缺陷故障模擬作為實施例，進行說明:步驟一:取完好的某型號IlOkV合成絕緣子，在其高壓端一側、靠近高壓端金具的硅橡膠護套上切開一個長15cm、寬1_的切口，切口深度至硅橡膠護套和玻璃纖維芯棒的界面；步驟二:往切口內嵌入長10cm、寬Imm的碳棒,碳棒與高壓端金具不相連,模擬半導通性碳化通道放電；
步驟三:對故障合成絕緣子進行加壓試驗，模擬實際運行情況，利用紫外成像儀觀察放電位置及紫外光子數對其放電情況進行檢測，并與實際運行合成絕緣子發生界面擊穿故障時的放電情況進行對比。檢測距離5m，紫外成像增益80%。
[0031]紫外放電情況如圖6所示，其中左圖為實際故障絕緣子放電情況，右圖為模擬故障絕緣子放電情況。實際故障絕緣子放電位置為高壓端起第二到第四片絕緣子，紫外光子數為780 ;模擬故障絕緣子放電位置為高壓端起第二到第四片絕緣子，紫外光子數為800。發現:使用本方法所模擬的半導通性界面擊穿故障絕緣子與真實故障情況下的放電位置相同，放電量相近。因此，可認為本方法能起到較好的模擬效果。
[0032]實施例4
利用某型號IlOkV合成絕緣子的水樹枝放電缺陷故障模擬作為實施例，進行說明:步驟一:取完好的某型號IlOkV合成絕緣子，在其高壓端一側、靠近高壓端金具的硅橡膠護套上切開一個長10cm、寬1_的切口，切口深度至硅橡膠護套和玻璃纖維芯棒的界面；步驟二:往切口內噴灑濃度為的濃鹽水，模擬水樹枝缺陷放電；
步驟三:對故障合成絕緣子進行加壓試驗，模擬實際運行情況，利用紫外成像儀觀察放電位置及紫外光子數對其放電情況進行檢測，并與實際運行合成絕緣子發生界面擊穿故障時的放電情況進行對比。檢測距離5m，紫外成像增益80%。
[0033]紫外放電情況如圖7所示，其中左圖為實際故障絕緣子放電情況，右圖為模擬故障絕緣子放電情況。實際故障絕緣子放電位置為高壓端起第五片絕緣子，紫外光子數為300 ;模擬故障絕緣子放電位置為高壓端起第五片絕緣子，紫外光子數為360。發現:使用本方法所模擬的水樹枝放電缺陷界面擊穿故障絕緣子與真實故障情況下的放電位置相同，放電量相近。因此，可認為本方法能起到較好的模擬效果。
[0034]盡管上文對本發明作了詳細說明，但本發明不限于此，本【技術領域】的科技人員可以根據本發明的原理進行修改，因此，凡按照本發明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法，其特征在于:通過向合成絕緣子植入不同的嵌入物，模擬合成絕緣子在實際運行中出現的界面擊穿故障。
2.根據權利要求1所述的合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法，其特征在于:在合成絕緣子高壓端割開切口并植入嵌入物。
3.根據權利要求2所述的合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法，其特征在于:所述切口深入至硅橡膠護套與玻璃纖維芯棒的界面。
4.根據權利要求1至3任一項所述的合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法，其特征在于:所述的嵌入物是銅絲、碳棒、純水或鹽水。
5.根據權利要求1所述的合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法，其特征在于:所述嵌入物為銅絲或碳棒時，銅絲或碳棒不與高壓端金具相連，則模擬懸浮性缺陷；所述銅絲與高壓端金具相連，則模擬導通性缺陷；碳棒與高壓端金具相連，則模擬半導通性缺陷；向切口內噴灑純水或鹽水，則模擬不同程度的水樹枝。
6.根據權利要求1所述的合成絕緣子界面擊穿故障的模擬方法，其特征在于:還包括通過改變嵌入物的種類和形狀，來模擬不同程度和類型的界面擊穿故障。
【文檔編號】G01R31/12GK104198897SQ201410365719
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】廖福旺, 許軍, 黃海鯤, 李志華, 謝文炳, 施倩 申請人:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司電力科學研究院