一种基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置及方法，装置是用于支撑试样的倾斜绝缘支架，试样的上部和下部分别对应设置有高压端电极和低压端电极，高压端电极通过电阻R连接高压直流电源的正极，低压端电极连接高压直流电源的地电极，试样的上方设置有用于向试样的位于高压端电极与低压端电极之间的表面滴水的滴水装置，试样表面的前方设置有用于接收水滴在试样表面引起放电时产生的超声波信号的超声传感器，超声传感器的输出端依次连接滤波放大电路、录波仪和计算机。方法：将试样放在绝缘支架上，并安装高、低压端电极；向试样表面滴水滴并通电；接收信号并带入公式确定试样的憎水性等级。本发明专利技术能够直观、清楚、准确地反映绝缘子表面憎水性的变化情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合绝缘子憎水性评估方法。特别是涉及ー种利用动态滴水法获得不同憎水性所对应的放电超声信号特征，并通过分析超声信号特征间的关系辨别绝缘子憎水性強弱的。
技术介绍
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、湿闪电压高和重量轻等优点，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、低表面张カ和低表面能等优点。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，元素之间的键和カ比较低，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，且下降之后这些性能是不可恢复的。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。作为由ー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。复合绝缘子老化主要表现在憎水性的逐渐丧失，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，从而威胁电カ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、表面张カ法和喷水分级法。此后，随着泄漏电流法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測。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、表面张カ法；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測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，再对其进行測量。②表面张カ法表面张カ法是使用具有不同表面张カ的ー组液体评估复合绝缘子憎水性的ー种方法。该方法采用了低范围、中等范围、高范围3个张カ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カ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，并有标准的分级图參考。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泄漏电流法复合绝缘子表面的泄漏电流是指在污闪发生之前流过复合绝缘子表面的电流，它综合反映了电压、气候和污秽等要素。近些年来，ー些学者在对污闪机理的研究中发现绝缘子表面的泄漏电流和污闪放电的发展过程关系十分密切，复合绝缘子表面产生的泄漏电流中包含了大量信息，它可以用来综合反映复合绝缘子的受潮程度、污秽程度、绝缘子承受电压以及绝缘子形状等因素。绝缘子表面泄漏电流的变化过程同时也反映了复合绝缘子污秽的积累变化过程，所以对合成绝缘子表面污秽层泄漏电流的监测对于判断输电线路外绝缘的运行状态具有非常重要的意义。因此，普遍采用监测绝缘子表面泄漏电流的方法来评估绝缘污秽状态，更重要的是泄漏电流可以实现连续在线监測。⑤动态水滴法(DDT法)近些年来,动态水滴法(Dynamic Drop Test, DDT)逐渐被ー些学者所接受,并用来研究绝缘子表面憎水性的变化及相关影响因素。Otsubo等人采用动态水滴法研究了不同污秽等级的液滴在复合绝缘子表面的动态特性及其对绝缘子憎水性的影响，同时研究了绝缘子表面粗糙度及ATH含量对其憎水性的影响。Kurimoto等人依托动态水滴法建立了绝缘子表面局部放电脉冲个数与憎水性变化之间的对应关系，推动了动态水滴法在绝缘子表面憎水性评估上的应用。Tokoro等人通过测量动态水滴法中液滴在硅橡胶材料表面的一些形态參数研究了温度、材料表面粗糙度及ATH含量等因素对硅橡胶材料表面憎水性的影响，并建立了硅橡胶材料老化程度评估方法。动态水滴法是近些年才提出的ー种复合绝缘 子憎水性评估方法，因此依据该方法来定量评估绝缘子表面的憎水性状态需要进行进一歩的研究。但是，现有复合绝缘子表面憎水性评估方法存在诸多缺点①静态接触角法虽然具有很高的測量精度，但是需要严格的测试环境，主要用于实验室条件下以及离线状态下的绝缘子憎水性评估，不适用于在线绝缘子的表面憎水性检测。②表面张カ法中使用的某些液体对人体有一定的危害性，因此该方法目前还没有得到广泛应用。③喷水分级法虽然操作快速、简单，但是该方法主要依靠人为对比和分级，受人的主观因素影响大，且不能定量评估绝缘子表面憎水性。④目前对泄漏电流的研究大都停留在理论阶段，且大部分着眼于运行状态检测，所以迄今为止尚未有基于泄漏电流的定量评估复合绝缘子憎水性的有效方法。⑤动态水滴法是近些年才提出的一种复合绝缘子憎水性评估方法，因此依据该方法来定量评估绝缘子表面憎水性需要进ー步的理论研究和实验支持。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供ー种基于动态水滴实验法的，通过分析绝缘子表面放电所发出的超声信号特征变化从而评估绝缘子憎水性丧失程度的。 本专利技术所采用的技术方案是ー种，基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置，包括用干支撑试样的倾斜绝缘支架，所述的试样的上部和下部分别对应设置有高压端电极和低压端电极，所述的高压端电极通过电阻R连接高压直流电源的正极，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置，其特征在于，包括用干支撑试样(2)的倾斜绝缘支架(1)，所述的试样(2)的上部和下部分别对应设置有高压端电极(3)和低压端电极(4)，所述的高压端电极(3)通过电阻R连接高压直流电源(5)的正极，所述的低压端电极(4)连接高压直流电源(5)的地电极，所述试样(2)的上方设置有用于向试样(2)的位于高压端电极(3)与低压端电极(4)之间的表面滴水的滴水装置(6)，所述的试样(2)表面的前方设置有用于接收水滴在试样(2)表面引起放电时产生的超声波信号的超声传感器(7)，所述的超声传感器(7)的输出端依次连接滤波放大电路(8)、录波仪(9)和计算机(10)。2.根据权利要求I所述的基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置，其特征在于，所述的电阻R的输出端与地之间连接有电压表(kV)。3.根据权利要求I所述的基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置，其特征在于，所述的高压端电极(3)和低压端电极(4)均为板式电极，在试样(2)的表面上两电极之间的间距为40 60mm。4.根据权利要求I所述的基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置，其特征在干，所述的超声传感器(7 )距试样(2 )表面9 11 cm处。5.根据权利要求I所述的基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置，其特征在于，所述的绝缘支架(I)的倾斜角度为50° 60°，从而所述的试样(2)的倾斜角度为50。 60°。6.根据权利要求I所述的基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置，其特征在于，所述的水滴是导电率为3±0. 2mS/cm的NaCl溶液。7.ー种用于权利要求I所述的基于动态滴水超声特性的复合绝缘子憎水性评估装置的评估方法，其特征在于，包括如下步骤 1)将试样放在倾角为50°...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜伯学，李云鹏，程欣欣，刘勇，高宇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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