本發明屬于絕緣材料綜合性能評估領域，尤其涉及一種開關柜絕緣隔板老化性能綜合評估方法。
背景技術：
：0kV～35kV開關柜是省網110kV及以上電壓等級變電站裝用量最大的開關類設備，其可靠性直接關系到開關柜、主變乃至變電站的安全穩定運行。目前，省網110kV及以上電壓等級變電站各電壓等級的開關類設備中，10kV～35kV開關柜的生產廠家最多，設備的入網門檻、有關技術和管理等要求偏低，產品質量良莠不齊。因此，長期以來10kV～35kV開關柜絕緣性缺陷和故障及其重復性發生的機率居高不下，導致開關柜燒毀、主變三側開關跳閘甚至損毀事件時有發生。因此，調查、研究省網變電站10kV～35kV開關柜運行狀況、及時發現并處理絕緣性缺陷和故障，對保障主變以及變電站的安全可靠運行具有十分重要的意義。開關柜可靠運行的壽命是由其絕緣結構的狀態決定的，由于受到各種外界作用的影響，如開關柜運行時所帶負荷、溫度等，絕緣隔板會隨著時間而逐漸老化。在老化過程中，其電氣強度和機械強度等均會降低，因此，需要一種方法來確定絕緣隔板的老化程度，實現對開關柜實時絕緣狀態的評估。技術實現要素：為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種開關柜絕緣隔板老化性能綜合評估方法，對絕緣隔板進行人工加速老化，對絕緣隔板性能參數進行測試，通過實驗選出合適作為評估絕緣隔板老化的性能參數，制定評估方法，以指導各供電單位對現場開關柜絕緣隔板進行老化評估并合理制定檢修計劃。由于開關柜運行環境的差異性，目前還未找到合理反映開關柜內部絕緣隔板實際老化過程的加速老化試驗方法，同時也沒有找到有效評估現場開關柜絕緣隔板老化狀態的性能參數。為了解決上述問題及實現上述目的，本發明搭建了一套實驗裝置，盡可能真實的模擬開關柜實際運行過程中出現的熱老化、濕熱老化、電老化現象；并設計了一套實驗方法對不同老化程度的絕緣隔板試樣進行性能參數測量，得到絕緣隔板的物理性能參數、機械性能參數、電氣性能參數等，最終選取三種老化方式的性能參數中隨老化時間變化敏感且符合理論依據的性能指標，對敏感指標集合建立具有權重比分配的專家打分評估系統，為現場絕緣隔板老化狀態準確評估提供依據，即通過實驗得出的結果，建立評價體系，以指導現場開關柜絕緣隔板老化狀態評估。本發明技術方案如下：一種開關柜絕緣隔板老化性能綜合評估方法，包括以下步驟：步驟一：選擇與開關柜同種類型的絕緣隔板，為實驗方便選擇厚度0.5mm，并制成100mm*100mm的方形絕緣隔板試樣；步驟二：分別搭建加速熱老化裝置、濕熱老化裝置和電老化裝置1)加速熱老化裝置：該裝置可實現0-300℃溫度可控的長期加熱。2)濕熱老化裝置該裝置可實現50-150℃溫度可控的長期加熱，在箱體內放置盛滿水的燒杯可使箱內濕度達到90％RH-95％RH。3)電老化裝置電老化裝置是使絕緣隔板試樣表面發生電暈現象。該裝置由10kV直流高壓源、100MΩ限流電阻、絕緣隔板試樣、底層厚環氧絕緣板、銅膠帶電極構成，實現絕緣隔板表面產生電暈現象；其中由銅電極將絕緣隔板試樣固定于底層厚環氧絕緣板上，實現與地絕緣，幾塊絕緣隔板試樣并聯連接，然后由銅電極引出導線與100MΩ限流電阻、10kV直流高壓源串聯后接地形成回路。步驟三：將絕緣隔板試樣分別放入熱老化裝置、濕熱老化裝置和電老化裝置進行加速熱老化試驗、濕熱老化試驗、電老化試驗，得到不同老化程度的熱老化試樣、濕熱老化試樣、電老化試樣；1)加速熱老化試驗將多個100mm×100mm的絕緣隔板方形試樣置于長期熱老化裝置，在溫度205℃條件下進行加速熱老化試驗。2)濕熱老化試驗將多個100mm×100mm的方形絕緣隔板試樣置于濕熱老化裝置，箱體內放置一個盛滿水的燒杯，不斷續水，測得濕度約恒定在90％RH-95％RH，在溫度90℃，濕度90％RH-95％RH條件下進行濕熱老化試驗。3)電老化試驗將100mm×100mm的方形絕緣隔板試樣置于底層厚環氧絕緣板上，并由銅電極固定兩端，銅電極之間的距離為25mm，直流高壓源在一端銅電極上加壓10kV，另一端銅電極由導線接地，聽到發出連續的“滋滋”聲，在室溫下進行電老化試驗。步驟四：對不同老化程度的絕緣試樣進行體積電阻率、表面電阻率、相對介電常數、損耗角正切、擊穿強度、耐壓時間、漏電起痕指數、耐電弧性能、吸水性能、拉伸強度和斷裂伸長率測試；(1)體積電阻率、表面電阻率測試利用儀器6517Hi-RTest測試不同老化程度的100mm×100mm方形絕緣隔板試樣的體積電阻率和表面電阻率。(2)相對介電常數、損耗角正切測試取出不同老化時間的方形絕緣隔板試樣，在其中部剪出直徑30mm的圓片，每個老化時間剪出三片，用酒精擦拭試樣，并放入真空干燥箱恒溫50℃抽真空干燥6h后進行噴金；然后利用concept80寬帶介電譜測試系統進行頻譜實驗，頻率區間為10-2Hz-107Hz，得到相對介電常數、損耗角正切與頻率的關系，最后求10-2、10-1、…、107Hz這十個點所對應的相對介電常數(損耗角正切)之和用來衡量每片試樣的相對介電常數(損耗角正切)參數，再將每個老化時間剪出的三片試樣相對介電常數(損耗角正切)參數求平均得到對應老化時間的相對介電常數(損耗角正切)性能參數。(3)擊穿強度測試利用HCJ-100kV計算機控制電壓擊穿試驗儀對不同老化程度的絕緣隔板試樣進行擊穿電壓測試，升壓速率選擇2kV/s，每個試樣測10個點，并測量這10個點的厚度，利用威布爾分布計算擊穿強度。(4)耐壓時間測試同樣利用HCJ-100kV計算機控制電壓擊穿試驗儀對不同老化程度的絕緣隔板試樣進行耐壓時間測試，耐壓電壓值選擇15kV，測量10個點求平均值。(5)漏電起痕指數:采用標準GB/T4207-2003對不同老化程度的絕緣隔板試樣漏電起痕指數進行測量。(6)耐電弧性能:采用標準GB/T1411-2002對不同老化程度的絕緣隔板試樣耐電弧性能進行測量。(7)吸水性能測試：采用標準GB/T1462-2005中的方法2對不同老化程度的絕緣隔板試樣進行吸水性性能測試，測得不同老化程度絕緣隔板吸水性能參數。(8)拉伸強度測試將不同老化程度的試樣按照標準制作成啞鈴狀，然后采用CMT4503型微機控制電子萬能(拉力)試驗機進行拉伸強度測試，試驗速度為1mm/min，拉伸強度的計算：σt＝p/(b×d),試中σt為拉伸強度(MPa)，p為最大破壞載荷(N)，b為試樣寬度(mm)，d為試樣厚度(mm)；(9)斷裂伸長率測試斷裂伸長率計算公式為St＝(L-L0)/L0式中：St—斷裂伸長率(％)；L0—試樣的有效長度(mm)；L—試樣斷裂時標線間的距離(mm)。步驟五：通過測試，找到不同老化方式所測得的性能參數隨老化時間變化敏感且符合理論的指標，現場評估開關柜絕緣隔板時應測量三種老化方式隨老化時間變化敏感的參數指標的并集，對集合里的性能參數建立具有權重比分配的專家打分評估系統，為現場絕緣隔板老化狀態評估提供依據。所述專家打分評估系統的建立方法步驟如下：步驟1、根據上述步驟四性能參數測得的結果，選出隨老化時間變化敏感且符合理論的性能參數指標，建立敏感參數集合；步驟2、征求行內專家意見，對敏感參數集合中的性能參數指標進行打分，滿分為10分，收集20位行內專家的打分表后進行平均得到每項指標的權重系數，設權重系數為Mi；步驟3、在供電公司停電檢修時對在運開關柜絕緣隔板進行取樣并測量上述步驟1中選出來的性能參數指標，設測得參數為Yi；步驟4、購買新的且與所測開關柜同類型同厚度的絕緣隔板，對新的絕緣隔板進行性能參數測量，測量上述步驟1中選出來的性能參數指標，設測得參數為Zi；步驟5、取Ti＝|Yi/Zi-1|，根據步驟2得到的權重系數，求Ti的加權平均數Qi，即步驟6、當Qi大于0.5時，判定該開關柜絕緣隔板試樣嚴重老化。附圖說明圖1為本發明方法流程圖。圖2為電老化裝置示意圖。圖3為電暈老化現象示意圖。圖4專家打分評估系統建立流程圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式進一步說明本發明。圖1出示了本發明的開關柜絕緣隔板老化性能評估方法流程，如圖所示，本發明是這樣實現的，開關柜絕緣隔板老化性能評估方法具體包括以下步驟：步驟1：購買開關柜同種類型的絕緣隔板，并制成100mm×100mm的方形試樣。步驟2：設計搭建人工加速熱老化裝置、濕熱老化裝置、電老化裝置：(1)加速熱老化裝置，該設備可實現0-300℃溫度可控的長期加熱。(2)濕熱老化裝置，該設備可實現50-150℃溫度可控的長期加熱，在烘箱內放入盛滿水的燒杯，保持箱體內濕度約為95％(3)電老化裝置示意圖如圖2，該裝置由直流高壓源、100MΩ限流電阻、底層厚環氧絕緣板、銅電極和絕緣隔板方形試樣構成，實現絕緣隔板試樣表面產生電暈現象；其中由銅膠帶電極將絕緣隔板試樣固定于底層厚環氧絕緣板上，實現與地絕緣，幾塊絕緣隔板試樣并聯連接，然后由銅膠帶電極引出導線與100MΩ限流電阻、10kV直流高壓源串聯后接地形成回路。步驟3：將適量絕緣隔板試樣分別放入熱老化裝置、濕熱老化裝置和電老化裝置進行加速熱老化試驗、濕熱老化試驗、電老化試驗，得到不同老化程度的熱老化試樣、濕熱老化試樣、電老化試樣；(1)加速熱老化試驗將適量100mm×100mm的絕緣隔板方形試樣置于長期熱老化裝置，在溫度205℃條件下進行加速熱老化試驗。(2)濕熱老化試驗將適量100mm×100mm的絕緣隔板方形試樣置于濕熱老化裝置，箱體內放置一個盛滿水的燒杯，測得濕度約為90％RH-95％RH，在溫度90℃，濕度90％RH-95％RH條件下進行濕熱老化試驗。(3)電老化試驗將適量100mm×100mm的絕緣隔板方形試樣置于底層厚環氧絕緣板上，并由銅電極固定兩端，直流高壓源在一端銅電極上加壓10kV，另一端銅電極由導線接地，聽到發出連續的“滋滋”聲，在室溫下進行電老化試驗，圖3為SuperB紫外成像系統測到的電暈現象。步驟4：對不同老化程度的絕緣試樣進行體積電阻率、表面電阻率、相對介電常數、損耗角正切、擊穿強度、耐壓時間、漏電起痕指數、耐電弧性能、吸水性能、拉伸強度和斷裂伸長率測試；(1)體積電阻率、表面電阻率測試利用儀器6517Hi-RTest測試不同老化程度的100mm×100mm絕緣隔板方形試樣的體積電阻率、表面電阻率。(2)相對介電常數、介電損耗測試取出不同老化時間的方形試樣，在其中部剪出直徑30mm的圓片，每個老化時間剪出三片，用酒精擦拭試樣，并放入真空干燥箱恒溫50℃抽真空干燥6h然后進行噴金。然后利用concept80寬帶介電譜測試系統進行頻譜實驗，頻率區間為10-2Hz-107Hz，得到相對介電常數、損耗角正切與頻率的關系，最后求10-2、10-1、…、107Hz所對應的相對介電常數(損耗角正切)之和用來衡量每片試樣的相對介電常數(損耗角正切)參數，再將每個老化時間剪出的三片試樣相對介電常數(損耗角正切)參數求平均得到對應老化時間的相對介電常數(損耗角正切)性能參數。(3)擊穿強度測試利用HCJ-100kV計算機控制電壓擊穿試驗儀對不同老化程度的絕緣試樣進行擊穿電壓測試，升壓速率選擇2kV/s，每個試樣測10個點，并記錄下這10個點的厚度，利用威布爾分布計算擊穿強度。(4)耐壓時間測試同樣利用HCJ-100kV計算機控制電壓擊穿試驗儀對不同老化程度的絕緣試樣進行耐壓時間測試，耐壓電壓值選擇15kV。(5)漏電起痕指數采用標準GB/T4207-2003對不同老化程度的絕緣隔板試樣漏電起痕指數進行測量(6)耐電弧性能采用標準GB/T1411-2002對不同老化程度的絕緣隔板試樣耐電弧性能進行測量。(7)吸水性能測試采用標準GB/T1462-2005中的方法2對不同老化程度的絕緣隔板試樣進行吸水性性能測試，測得不同老化程度絕緣隔板吸水性能參數。(8)拉伸強度測試將不同老化程度的試樣按照標準制作成啞鈴狀，然后利用CMT4503型微機控制電子萬能(拉力)試驗機進行拉伸強度測試，試驗速度為1mm/min，拉伸強度的計算：σt＝p/(b×d)，試中σt為拉伸強度(MPa)，p為最大破壞載荷(N)，b為試樣寬度(mm)，d為試樣厚度(mm)；(9)斷裂伸長率測試斷裂伸長率計算公式為St＝(L-L0)/L0式中：St—斷裂伸長率(％)；L0—試樣的有效長度(mm)；L—試樣斷裂時標線間的距離(mm)。步驟5：通過測試，找到不同老化方式的性能參數中隨老化時間變化敏感且符合理論的參數指標，現場評估開關柜絕緣隔板時應測量三種老化方式的這些敏感參數指標并集，對隨老化時間變化敏感的參數指標集合建立具有權重比分配的專家打分評估系統，為現場絕緣隔板老化狀態評估提供依據。建立方法如下：專家打分評估系統建立流程如圖4，在實驗測量中，將對不同老化方式不同老化程度的試樣均測試步驟四中的11種性能參數，假設實驗測得熱老化試樣中第3、5、6、9種性能參數隨熱老化時間有明顯變化且符合理論依據，則3、5、6、9這4個性能參數應作為熱老化的敏感參數指標。同理，若在實驗中得到濕熱老化試樣中第1、2、10種性能參數隨濕熱老化時間有明顯變化且符合理論依據，電老化試樣中第2種性能參數隨電老化時間有明顯變化且符合理論依據，則第1、2、10種性能參數應作為濕熱老化的敏感參數指標，第2種性能參數應作為電老化的敏感參數指標。假設實驗得到以下結論，如下表所示：老化方式敏感參數指標熱老化相對介電常數、擊穿強度、耐壓時間、吸水性能濕熱老化體積電阻率、表面電阻率、拉伸強度電老化表面電阻率則現場評估開關柜絕緣隔板老化程度時，需測量相對介電常數、擊穿強度、耐壓時間、吸水性能、拉伸強度、體積電阻率、表面電阻率這7種性能參數，即三種老化方式敏感參數指標的并集，然后建立權重比分配的專家打分評估系統，建立方式如下：通過征求至少20位行內專家的意見，對這7項性能參數進行打分得到它們的權重系數，滿分為10分，收集20位行內專家的打分表后進行平均得到每項指標的權重系數，設敏感參數指標集合{X}，由專家打分得到第Xi項指標的權重系數為Mi，其中i＝1、2、…、7。在供電公司停電檢修時對在運開關柜絕緣隔板進行取樣并測量上述7種性能參數指標，設測得參數為Yi，然后購置同類型相同厚度絕緣隔板未老化試樣測得這7項性能參數數據為Zi，我們取Ti＝|Yi/Zi-1|，則權重比分配的專家打分評估系統的評價指標為Qi＝∑(Mi×Ti)/ΣMi(i＝1、2...7)，即性能參數的加權平均數，當Qi>0.5時，認為該開關柜所用的絕緣隔板已嚴重老化。本發明建立了一套開關柜絕緣隔板綜合評估體系，對不同老化方式不同老化時間的絕緣隔板進行體積電阻率、表面電阻率、相對介電常數、損耗角正切、擊穿強度、耐壓時間、吸水性能、拉伸強度、斷裂伸長率等性能參數的綜合測試，通過實驗平臺可得到三種老化方式隨老化時間變化明顯且符合理論情況的性能參數集合，然后詢問行內至少20位專家對集合中的性能參數進行打分得到它們用于評價開關柜絕緣隔板老化狀態的權重系數，即建立具有權重比分配的專家打分評估系統，為現場絕緣隔板老化狀態準確評估提供依據。當前第1頁1 2 3