[发明专利]一种伞裙结构的复合绝缘子表面电荷检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种伞裙结构的复合绝缘子表面电荷检测装置及方法，包括检测组件、运算放大器、信号接收处理器和机械臂，机械臂安装在设有滑轮的支座上，机械臂末端夹爪连接有屏蔽箱，屏蔽箱侧面连接有两个屏蔽舱；屏蔽舱前端连接有绝缘套管，绝缘套管后端连接有绝缘固定环，前端连接有绝缘罩；检测组件包括探针和探头，探针前端与探头后端铰接，后端与运算放大器电连接，运算放大器与信号接收处理器电连接。该装置的探头能大范围转动，在测量过程中控制探头与待测复合绝缘子表面保持垂直，通过设计一套完整复合绝缘子伞裙上下表面及伞裙间垂直区域的表面电荷分布模型，可以生动直观地得到的复合绝缘子表面电荷模型效果图。

技术领域

本发明涉及电荷测量技术领域，特别是涉及一种伞裙结构的复合绝缘子表面电荷检测装置及方法。

背景技术

目前关于表面电荷的研究，大多和GIS（Gas Insulated switchgear）有关，其研究成果多集中在真空与SF₆（六氟化硫）及其混合气体环境中，对于户外绝缘子表面电荷积聚现象的研究较少。曾有多起复合绝缘子不明闪络事故后重新对其性能进行实验却发现各项性能仍然良好。这很有可能就是绝缘子在运行中受外加电压作用影响在表面积聚电荷，畸变了原有电场，引发局部放电直至闪络，而在闪络时正负电荷中和以至于闪络后绝缘子表面检测不到有电荷积聚。户外复合绝缘子易受大气环境影响而导致表面电荷积聚情况更加复杂，湿润条件下，含污秽的复合绝缘子表面电荷积聚及其对绝缘子表面放电起始机制还不清楚。因此对复合绝缘子进行大气环境下的表面电荷观测实验进而对其沿面电荷积聚特性进行研究是有必要的。

现有测量绝缘子表面电荷的探头装置通过侧面开口的方法测量伞裙表面的表面电荷，如公布号CN109490649A的发明专利公开了一种高压直流复合绝缘子表面电荷检测装置，探针位于屏蔽罩内，屏蔽罩前端开孔设计，探测装置构成“T”型结构，但是经过实验证明，探测装置屏蔽帽占有一定空间，在测量过程中较容易碰到伞裙表面，对测量起到阻碍作用；由于探针的位置固定，对于外表面结构复杂的绝缘子，“T”型结构探针无法保证垂直伞裙表面测量，此外“T”型结构探针的前端因其分支机构和屏蔽罩上的残余电荷会对实验的准确性造成影响，对绝缘子表面电荷分布的测量结果造成不利影响。

现有的求解表面电荷的方法有一种结合边界积分方程方法和随机法的平面边界面电荷密度提取方法，但是计算过程需要求解积分过于繁琐复杂。若采用高精度电压信息采集模块得到的复合绝缘子表面的电位信息，通过试验的方法得到刻度系数，经过简单公式推导计算，得到复合绝缘子表面的电荷密度，经过极坐标变换，得到硅橡胶护套伞裙间垂直区域表面的电荷分布效果图和伞裙上下表面电荷分布效果图。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种伞裙结构的复合绝缘子表面电荷检测装置及方法，探针前端与探头后端采用铰接的方式能根据绝缘子外表面的结构调节探头的角度，机械臂用来调节检测组件的高度适用不同高度的伞裙结构，该装置能够同时完成复合绝缘子伞裙上下表面及伞裙间垂直区域表面的电荷测量。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种伞裙结构的复合绝缘子表面电荷检测装置，包括检测组件、运算放大器、信号接收处理器和机械臂，机械臂安装在设有滑轮的支座上，机械臂末端夹爪连接有屏蔽箱，屏蔽箱前端面连接有两个屏蔽舱；该两个屏蔽舱成上、下且平行、相间排列；各屏蔽舱前端均接有绝缘套管，所述绝缘套管前端设有绝缘罩；一个屏蔽舱对应安装一个检测组件，所述检测组件包括探针和探头，置于屏蔽舱和绝缘套管中的探针后端与该屏蔽箱内的一个对应的运算放大器电连接，该运算放大器与信号接收处理器电连接；位于绝缘罩部位的所述探针前端与探头后端铰接。两个检测组件中，一个检测组件的探头的前端与另一个检测组件的探头的前端成上、下相对且间隔设置。

基于上述结构，探头能在伞裙间隙表面灵活转动，机械臂底部支座的滑轮能移动或旋转机械臂，连杆结构大大增加了探针测量高度范围，装置能实现对伞裙结构的复合绝缘子上下表面两侧及伞裙间垂直区域的电荷测量，经过运算放大器和信号接收处理器处理，可以生动直观地得到复合绝缘子表面电荷模型效果图。