[发明专利]检测输电线路外绝缘的装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测输电线路外绝缘的装置。特别是涉及一种利用动态滴水法获得不同憎水性所对应的放电所发射的电磁波信号，并通过分析信号特征辨别绝缘子憎水性强弱的检测输电线路外绝缘的装置及其控制方法。

背景技术

复合绝缘子作为外绝缘使用已经有近40年的历史，很多国家和地区的电网中都用到复合绝缘子，并且其挂网运行的数量仍在逐步增多。复合绝缘子由于具有污闪、湿闪电压高，重量轻等优点，在我国电网中得到广泛的应用。随着我国电网电压等级的逐步提高，对输电线路外绝缘的要求也越来越高，复合绝缘子在电网中的作用也显得越来越重要。

目前，高压复合绝缘子中应用比较广泛的伞裙护套材料是高温硫化硅橡胶，具有电气绝缘性、耐候性、耐高低温特性、生理惰性、低表面张力和低表面能等优点。硅橡胶中存在大量不同程度的未交联的低分子量硅氧烷链段，这些低分子量硅氧烷链段的迁移是硅橡胶材料具有憎水性迁移特性的主要原因，也是其憎水性恢复的主要原因。

硅橡胶材料是有机材料，与陶瓷和玻璃绝缘子等无机材料不同，有机材料分子中元素是由共价键结合在一起的，元素之间的键和力比较低，因而有机材料的大分子容易断裂，尤其在紫外线辐射、电晕放电、潮湿、温度变化等环境以及化学因素的作用下，分子键容易发生断裂，导致有机材料老化。复合绝缘子伞裙发生老化时，其表面憎水性下降，电气性能和机械性能都会随之下降，且下降之后这种性能是不可恢复的。如果材料某种性能的下降是可恢复的，我们称之为疲劳；如果材料某种性能的下降是不可恢复的，则称为老化。大部分材料（尤其是有机材料）普遍存在老化问题，但其老化速度因材料的不同差别很大。不仅仅是有机材料，无机材料同样也存在老化问题，如输电线路中的陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子也会发生老化，但是由于其老化的速度很慢，运行过程中可以不做考虑。作为由一种有机材料构成的复合绝缘子，由于其表面容易受绝缘子表面局部放电、紫外辐射、电晕放电、酸雨等因素的影响，挂网运行过程中普遍存在老化现象，在特高压输电线路中电晕放电的影响尤为突出。复合绝缘子老化就意味着憎水性的逐渐丧失，进而影响线路的稳定性，因此对输电线路中复合绝缘子的老化问题应给以足够重视。

复合绝缘子由于污秽、潮湿、放电等因素的影响，其憎水性会逐渐下降甚至丧失。憎水性的严重下降将导致复合绝缘子污闪电压的显著下降，从而威胁电力系统的安全稳定运行。通过对发生闪络的绝缘子进行检测发现，其憎水性状态已经发生变化。因此对复合绝缘子表面憎水性的检测有着很重要的意义。

在IEC的相关标准中，憎水性测量也称为湿润性测量。IEC/TS 62073-2003推荐使用3种憎水性测试方法，即接触角法、表面张力法和喷水分级法。此后，随着泄漏电流法在在线绝缘子表面运行状态监测上的应用与发展，也被陆续应用于表面憎水性状态的检测。因此硅橡胶绝缘子的憎水性判据分为：1、静态接触角法(CA法）；2、表面张力法；3、喷水分级法(HC法)；4、泄漏电流测量法；5、动态水滴法（DDT法）。其中，

①静态接触角法

静态接触角法是指通过微注射器将体积约4ul～7ul左右的水滴滴在材料表面，然后测量材料表面水珠的接触角的大小来反映材料憎水性状态的方法。该方法的主要过程是：高速摄像机拍摄水滴在材料表面的状态，然后应用相应的软件测量水滴与材料表面的接触角。这种方法测量简单、方便，因而被广泛用于复合绝缘子表面憎水性的评估。但是当复合绝缘子表面有积污时，接触角会有明显的迟滞现象，这时一般先让水滴在材料表面静止20s左右，再对其进行测量。

②表面张力法

表面张力法是使用具有不同表面张力的一组液体评估复合绝缘子憎水性的一种方法。该方法采用了低范围、中等范围、高范围3个张力范围内的液体混合物。将少量混合物轻轻喷洒在试样表面，记录连续层分裂为小水滴所需要的时间，连续层在试样表面保持时间最接近2s的混合物所具有的表面张力被定义为被测试品的表面张力。

③喷水分级法

喷水分级法，即HC法（Hydrophobicity Classification Guide）,是由瑞典输配电研究所提出的表征复合绝缘子憎水性状态的方法。该方法将憎水性分为7级：HC1-HC3级为憎水性状态，HC4级为中间过渡状态，HC5-HC7级为亲水性状态。各级之间划分的主要依据是被测表面的积聚状态，并有标准的分级图参考。HC法可方便用于实际绝缘子憎水性的现场评估，缺点是受主观影响大。

④泄漏电流法