本發(fā)明涉及一種輸電線路技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種復(fù)合絕緣子老化測試裝置及其測試方法。
背景技術(shù):
在電力系統(tǒng)中,絕緣子用來支撐、隔離或包容高壓帶電導(dǎo)體。長期以來,在高壓輸電領(lǐng)域,主要由瓷或者玻璃等無機(jī)材料制成的絕緣子占據(jù)壟斷地位,但隨著近幾十年來合成材料的不斷發(fā)展,越來越多的以硅橡膠為代表的有機(jī)材料制成的合成絕緣子出現(xiàn)在高壓線路中。與瓷或玻璃絕緣子相比,合成絕緣子具有如下明顯的優(yōu)勢:強(qiáng)度高、重量輕;濕閃污閃電壓高;運(yùn)行維護(hù)簡便;不易破碎,防止意外事故等。
進(jìn)入上個世紀(jì)90年代以來,復(fù)合絕緣子技術(shù)日益完善,復(fù)合絕緣子數(shù)量迅速增長。美國、中國、南非是使用復(fù)合絕緣子數(shù)量最大的國家。在美國EPRI的統(tǒng)計資料中顯示,截至目前,銷售至北美地區(qū)的合成絕緣子及支柱數(shù)量已達(dá)393.8萬只,在整個北美絕緣子市場中,復(fù)合絕緣子占70%~75%的份額,該地區(qū)新建的輸電工程中一半以上使用的都是復(fù)合絕緣子。
在國外,選用復(fù)合絕緣子的最主要原因是重量輕和費(fèi)用低。在中國,目前運(yùn)行的復(fù)合絕緣子全部為硅橡膠復(fù)合絕緣子,主要用于解決防污閃問題。
復(fù)合絕緣子優(yōu)越的耐污閃性能主要來自于其護(hù)套傘裙材料的憎水性。復(fù)合絕緣子以自身獨(dú)特的優(yōu)勢,特別是以其優(yōu)異的耐污閃性能,在最近幾十年里得到越來越廣泛的應(yīng)用,極大地提高了線路安全送點(diǎn)的可靠性。大量的運(yùn)行經(jīng)驗表明,采用復(fù)合絕緣子是一種行之有效的防污閃技術(shù)措施,能遏制大面積污閃事故的發(fā)生,在保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行上發(fā)揮了顯著作用。但是,復(fù)合絕緣子耐老化的性能不是十分理想,絕緣子使用年限上還達(dá)不到電瓷和玻璃絕緣子的水平。
我國幅員遼闊,地形復(fù)雜多樣,在高原地區(qū),由于空氣稀薄,太陽中較多的紫外線可以穿過大氣層到達(dá)地面,紫外線輻射強(qiáng)度較大,年紫外線輻射總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他地區(qū)。隨著復(fù)合絕緣子使用數(shù)量和運(yùn)行年限的增加,復(fù)合絕緣子老化現(xiàn)象逐漸凸顯,造成絕緣的可靠性下降,其老化問題已引起電力運(yùn)行部門的重視。老化的因素有日光紫外線輻射、污穢以及電暈放電老化、電弧放電等,其中日光紫外線輻射導(dǎo)致的老化發(fā)生的概率高,持續(xù)時間長,危害也較大。如果復(fù)合絕緣子長時間受到日光紫外線輻射老化,材料表面結(jié)構(gòu)將受到破壞,憎水性就會喪失,導(dǎo)致絕緣子性能急劇下降,進(jìn)而會使絕緣子失去其使用價值,影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
專利文獻(xiàn)CN105740582A公開的一種復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)預(yù)測方法包括以下步驟,1)基于環(huán)境因素和時間因素的情況下,并基于以下兩點(diǎn)假設(shè):①所選取的復(fù)合絕緣子試樣初始狀態(tài)是一致的,其老化的速率與影響因子的權(quán)重相關(guān);②老化過程中各影響因子對復(fù)合絕緣子材料性能的影響是相互獨(dú)立的;提出復(fù)合絕緣子的陷阱電荷量關(guān)于環(huán)境因素與時間因素的多維預(yù)測模型:Qtsc=S+A11n(1+B1X)+A21n(1+B2Y)+A31n(1+B3Z)所述環(huán)境因素包括濕度、污穢度和紫外強(qiáng)度;所述時間因素為運(yùn)行年限;其中,Qtsc為復(fù)合絕緣子試樣的陷阱電荷量預(yù)測值;S為復(fù)合絕緣子試樣的陷阱電荷量初始值;X、Y、Z分別是濕度、污穢度和紫外強(qiáng)度的等效當(dāng)量時間,計算方法如下:X=濕度*運(yùn)行年限/100;Y=污穢等級*運(yùn)行年限/1;其中污穢等級取值為1,2,3,4或5,依次對應(yīng)GB/T16434-1996中劃分的污穢等級0、I、II、III和IV五級;Z=紫外強(qiáng)度等級*運(yùn)行年限/1;其中紫外強(qiáng)度等級取值為1,2,3或4,依次對應(yīng)紫外線指數(shù)為3-4,5-6,7-9和≥10四個等級;A1、A2、A3分別是濕度、污穢度和紫外強(qiáng)度對復(fù)合絕緣子陷阱電荷量影響的顯著性參數(shù);B1、B2、B3分別是復(fù)合絕緣子對濕度、污穢度和紫外強(qiáng)度的抗老化能力參數(shù);2)選取多個處于不同環(huán)境因素及時間因素的復(fù)合絕緣子試樣,測試該多個復(fù)合絕緣子試樣的陷阱電荷量Q,并計算X、Y和Z的值,所得結(jié)果對多維預(yù)測模型進(jìn)行擬合,得出基于X、Y和Z的復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)預(yù)測公式;3)對待測復(fù)合絕緣子試樣老化狀態(tài)的預(yù)測:輸入待測復(fù)合絕緣子試樣所處環(huán)境的濕度、污穢等級和紫外強(qiáng)度等級,及其運(yùn)行年限,得出該環(huán)境因素下復(fù)合絕緣子陷阱電荷量關(guān)于運(yùn)行年限的曲線圖,以及待測復(fù)合絕緣子試樣的Qtsc,根據(jù)Qtsc判別其老化等級,根據(jù)曲線圖預(yù)測待測復(fù)合絕緣子試樣的老化趨勢;其中,復(fù)合絕緣子老化等級的陷阱電荷量分級標(biāo)準(zhǔn)為:一級0<Qtsc≤97.78nC;二級97.78<Qtsc≤217.37nC;三級217.37<Qtsc≤283.98nC;四級Qtsc>283.98nC。該專利建立了陷阱參數(shù)(陷阱電荷量)關(guān)于環(huán)境因素(污穢程度、濕度和紫外強(qiáng)度)及運(yùn)行年限的多維預(yù)測模型,測試多個試樣的陷阱電荷量,并根據(jù)復(fù)合絕緣子運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行年限,計算出各環(huán)境因素的等效當(dāng)量時間,從而確定了預(yù)測公式,得到了環(huán)境因素對復(fù)合絕緣子老化的影響因子,但該專利計算復(fù)雜且預(yù)測模型無法反應(yīng)復(fù)合絕緣子真實紫外線老化情況,無法準(zhǔn)確高效地測試復(fù)合絕緣子的紫外線老化情況。
專利文獻(xiàn)CN105043993A公開的一種基于多光譜的復(fù)合絕緣子檢測方法包括以下步驟:步驟一:選擇檢測設(shè)備,具體包括可見光檢測設(shè)備、紅外檢測設(shè)備和紫外檢測設(shè)備;步驟二:在相同運(yùn)行工況下,對同一復(fù)合絕緣子利用檢測設(shè)備進(jìn)行可見光檢測、紅外檢測及紫外檢測,獲得該復(fù)合絕緣子的檢測圖像,檢測圖像包括可見光圖像、紅外圖像和紫外圖像;步驟三:對可見光圖像的局部放電發(fā)光點(diǎn)、紅外圖像的局部過熱點(diǎn)和紫外圖像的電暈放電點(diǎn)進(jìn)行比較,若三者部位具有一致性,則確定存在局部放電的部位;步驟四:在相同運(yùn)行工況下對同一線路同一基桿塔的不同復(fù)合絕緣子的可見光圖像、紅外圖像和紫外圖像進(jìn)行比較,比較內(nèi)容包括局部放電發(fā)光點(diǎn)、紅外過熱點(diǎn)相對溫升、紫外電暈放電點(diǎn)光子數(shù);步驟五:針對每個復(fù)合絕緣子,建立多光譜檢測數(shù)據(jù)庫,根據(jù)一定周期的檢測的數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,找出存在的數(shù)據(jù)差異,以掌握該復(fù)合絕緣子運(yùn)行狀況的變化趨勢,然后進(jìn)行判斷復(fù)合絕緣子缺陷,該專利將可見光、紅外、紫外三種檢測手段有機(jī)地結(jié)合起來,優(yōu)勢互補(bǔ),易對絕緣子進(jìn)行帶電檢測,但該專利無法實現(xiàn)不同類型、不同紫外線輻射強(qiáng)度和不同紫外線累積輻射量的測試。
在背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明背景的理解,因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
鑒于上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種科學(xué)、簡便、綜合的復(fù)合絕緣子紫外輻射老化測試裝置及其測試方法,通過該裝置實現(xiàn)不同紫外線輻射強(qiáng)度和不同紫外線累積輻射量的測試以及在不同測試條件下復(fù)合絕緣子表面絕緣特性紫外線輻射老化特性。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
本發(fā)明的一個方面,一種復(fù)合絕緣子老化測試裝置包括圓筒主體和設(shè)在圓筒主體的紫外線發(fā)生裝置,所述圓筒主體的筒壁躺放在平面上且由有機(jī)玻璃制成,筒壁的外表面設(shè)有極高紫外線反射率且極低紫外線透射率的高拋光鋁膜,所述筒壁的內(nèi)表面設(shè)有至少一個用于發(fā)生紫外線的紫外線發(fā)生裝置,所述圓筒主體的內(nèi)部水平放置由極高紫外線反射率且極低紫外線透射率的高拋光鋁板,所述高拋光鋁膜和高拋光鋁板形成用于束縛紫外線的紫外線束縛腔體,高拋光鋁板的上表面放置復(fù)合絕緣子,所述圓筒主體一端設(shè)有用于排氣的風(fēng)機(jī),所述紫外線發(fā)生裝置包括用于控制在所述紫外線束縛腔體中的紫外線輻射強(qiáng)度、累積輻射量和/或多個類型的紫外線燈開閉的控制單元。
在本文中,極高紫外線反射率指的是紫外線反射率大于95%,極低紫外線透射率指的是紫外線透射率小于5%。
優(yōu)選地,多個所述紫外線發(fā)生裝置經(jīng)由卡座均勻分布在所述筒壁的內(nèi)表面,所述紫外線發(fā)生裝置包括紫外線燈、紫外線燈鎮(zhèn)流器以及連接線路。
優(yōu)選地,沿圓筒主體縱向軸線方向延伸的多列紫外線發(fā)生裝置分別包括間隔布置UV-A型紫外線燈、UV-B型紫外線燈和/或UV-C型紫外線燈。
優(yōu)選地,所述控制單元包括存儲器。
優(yōu)選地,所述高拋光鋁板的上表面布置多個容納復(fù)合絕緣子的容納部,所述容納部為陣列排列。
優(yōu)選地,所述紫外線發(fā)生裝置包括多列間隔布置UV-A型紫外線燈、UV-B型紫外線燈和UV-C型紫外線燈,所述控制單元選擇單一類型紫外線燈輻射、或UV-A型紫外線燈、UV-B型紫外線燈和UV-C型紫外線燈中任意組合進(jìn)行輻射。
優(yōu)選地,所述高拋光鋁膜為高拋光鋁箔。
優(yōu)選地,所述高拋光鋁板為長方體,其長度與圓筒主體的縱向長度相等,寬度與圓筒主體的內(nèi)圓的72度角所對的弦長相等。
優(yōu)選地,所述圓筒主體經(jīng)由支撐部件支撐以調(diào)節(jié)所述圓筒主體與地面之間的角度和/或距離。
本發(fā)明的另一個方面,一種利用所述的復(fù)合絕緣子老化測試裝置的測試方法的步驟包括:
第一步驟中:圓筒主體經(jīng)由支撐部件支撐以調(diào)節(jié)所述圓筒主體與地面之間的角度和/或距離;
第二步驟中:復(fù)合絕緣子放置在高拋光鋁板的上表面的預(yù)定位置;
第三步驟中:控制單元控制開啟至少一種預(yù)定類型的紫外線燈、紫外線輻射強(qiáng)度和/或累積輻射量。
本發(fā)明通過簡易的操作便可實現(xiàn)不同類型紫外線、不同紫外線輻射強(qiáng)度和不同紫外線輻射累積量的測試且安全可靠效率高。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述,為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白,達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說明書的內(nèi)容予以實施的程度,并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂,下面以本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行舉例說明。
附圖說明
通過閱讀下文優(yōu)選的具體實施方式中的詳細(xì)描述,本發(fā)明各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的,而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。顯而易見地,下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個附圖中,用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的復(fù)合絕緣子老化測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的復(fù)合絕緣子老化測試裝置的截面示意圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的使用復(fù)合絕緣子老化測試裝置的測試方法的步驟示意圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實施例,然而應(yīng)當(dāng)理解,可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反,提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明,并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
需要說明的是,在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以理解,技術(shù)人員可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名詞的差異來作為區(qū)分組件的方式,而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語,故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式,然所述描述乃以說明書的一般原則為目的,并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
為便于對本發(fā)明實施例的理解,下面將結(jié)合附圖以具體實施例為例做進(jìn)一步的解釋說明,且各個附圖并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。
為了更好地理解,圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的復(fù)合絕緣子老化測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的復(fù)合絕緣子老化測試裝置的截面示意圖,如圖1和圖2所示,復(fù)合絕緣子老化測試裝置包括圓筒主體1和設(shè)在圓筒主體1的紫外線發(fā)生裝置2,所述圓筒主體1的筒壁躺放在平面上且由有機(jī)玻璃制成,筒壁的外表面設(shè)有極高紫外線反射率且極低紫外線透射率的高拋光鋁膜3,所述筒壁的內(nèi)表面設(shè)有至少一個用于發(fā)生紫外線的紫外線發(fā)生裝置2,所述圓筒主體1的內(nèi)部水平放置由極高紫外線反射率且極低紫外線透射率的高拋光鋁板4,所述高拋光鋁膜3和高拋光鋁板4形成用于束縛紫外線的紫外線束縛腔體,高拋光鋁板4的上表面放置復(fù)合絕緣子,所述圓筒主體1一端設(shè)有用于排氣的風(fēng)機(jī)5,所述紫外線發(fā)生裝置2包括用于控制在所述紫外線束縛腔體中的紫外線輻射強(qiáng)度、累積輻射量和/或多個類型的紫外線燈開閉的控制單元6。
在一個實施例中,多個所述紫外線發(fā)生裝置2經(jīng)由卡座均勻分布在所述筒壁的內(nèi)表面,所述紫外線發(fā)生裝置2包括紫外線燈、紫外線燈鎮(zhèn)流器以及連接線路。
在一個實施例中,沿圓筒主體縱向軸線方向延伸的多列紫外線發(fā)生裝置2分別包括間隔布置UV-A型紫外線燈、UV-B型紫外線燈和/或UV-C型紫外線燈。
在一個實施例中,所述控制單元6包括存儲器。
在一個實施例中,所述高拋光鋁板4的上表面布置多個容納復(fù)合絕緣子的容納部,所述容納部為陣列排列。
在一個實施例中,所述紫外線發(fā)生裝置2包括多列間隔布置UV-A型紫外線燈、UV-B型紫外線燈和UV-C型紫外線燈,所述控制單元6選擇單一類型紫外線燈輻射、或UV-A型紫外線燈、UV-B型紫外線燈和UV-C型紫外線燈中任意組合進(jìn)行輻射。
在一個實施例中,所述高拋光鋁膜3為高拋光鋁箔。
在一個實施例中,所述高拋光鋁板4為長方體,其長度與圓筒主體1的縱向長度相等,寬度與圓筒主體1的內(nèi)圓的72度角所對的弦長相等。
在一個實施例中,所述圓筒主體1經(jīng)由支撐部件支撐以調(diào)節(jié)所述圓筒主體1與地面之間的角度和/或距離。
在一個實施例中,復(fù)合絕緣子老化測試裝置包括由有機(jī)玻璃材料制作的圓筒主體1的支撐架和躺放在支撐架上的同樣由有機(jī)玻璃材料制作的圓筒主體1。高拋光鋁板作為復(fù)合絕緣子樣品的置物架。紫外線束縛腔體將紫外線燈產(chǎn)生的各種波長范圍的紫外線束縛在該腔體之內(nèi),使得其在腔體中可以反復(fù)反射而不至泄漏到試驗腔體之外。這樣既保證了對于紫外線發(fā)生裝置產(chǎn)生的紫外線資源的最大使用效率,又避免了泄漏的紫外線對試驗人員造成人身傷害。復(fù)合絕緣子老化測試裝置為兩端開口,并在一端置有風(fēng)機(jī),使得紫外線輻射空氣產(chǎn)生的臭氧等氣體成分及時的排出試驗腔體,避免對試驗的進(jìn)行和復(fù)合絕緣子表面成分造成影響。
在一個實施例中,紫外線發(fā)生裝置2主要由紫外線燈、與之配套的紫外線燈鎮(zhèn)流器以及相應(yīng)的連接線路組成。紫外線燈分為三種類型,產(chǎn)生的紫外線所屬波段分別為UV-A、UV-B、UV-C,完全覆蓋日光中紫外線的波長范圍且相互之間并不重疊。通過控制紫外線發(fā)生裝置2的輸入、輸出功率可以改變紫外線的輻射強(qiáng)度;通過控制紫外線發(fā)生裝置的工作時長可以控制紫外線的累積輻射量。
在一個實施例中,復(fù)合絕緣子紫外線老化試驗腔體和紫外線發(fā)生裝置相互配合,通過設(shè)置不同的紫外線燈的擺放數(shù)量和擺放方式可以在紫外線束縛腔體內(nèi)形成不同的紫外線強(qiáng)度分布,在復(fù)合絕緣子試樣擺放區(qū)域獲得不同紫外線輻射強(qiáng)度;通過設(shè)置不同的紫外線燈的種類,來模擬單一紫外線輻射環(huán)境,研究單一紫外線輻射對復(fù)合絕緣子試樣的表面絕緣子特性的影響;通過將三種紫外線燈按照日光中各波段紫外線輻射強(qiáng)度在復(fù)合絕緣子紫外線輻射老化試驗腔體內(nèi)的混合搭配放置,來模擬日光下復(fù)合絕緣子受紫外線老化試驗的影響。
本發(fā)明的復(fù)合絕緣子老化測試裝置可以作為復(fù)合絕緣子紫外線輻射老化試驗平臺,利用覆有如拋光鋁箔的圓柱形有機(jī)玻璃桶和長方形拋光鋁板構(gòu)成紫外線束縛腔體,將紫外線燈管產(chǎn)生的紫外線全部束縛在腔體之內(nèi),達(dá)到了對紫外線輻射利用的最大化,另外也保證了紫外線不會泄露對試驗人員造成身體傷害,復(fù)合絕緣子老化測試裝置安全、可靠、效率高。
利用上述的復(fù)合絕緣子老化測試裝置,通過在紫外線束縛腔體內(nèi)布置不同種類的紫外線燈管,通過改變紫外線燈管的布置數(shù)量、布置位置、輸出功率,來獲得不同種類的紫外線輻射下,不同的紫外線輻射強(qiáng)度和紫外線累積輻射量等試驗條件,使得復(fù)合絕緣子紫外線老化試驗的進(jìn)行更加的方便、科學(xué)但又不失其有效性,該復(fù)合絕緣子紫外線老化試驗平臺科學(xué)、可靠、操作方便。
利用上述紫外線束縛腔體,不僅可以實現(xiàn)單一種類的紫外線的不同的輻射強(qiáng)度和輻射累積量,還可以通過在同一紫外線束縛腔體內(nèi)布置不同數(shù)量的不同種類的紫外線燈管來模擬自然光所含紫外線的種類的組成和其相應(yīng)的成份含量,通過加大紫外線照射強(qiáng)度,快速增加紫外線輻射累積量,縮短自然光下紫外線老化的時間進(jìn)程。該復(fù)合絕緣子老化測試裝置靈活、便捷、具有科學(xué)性。
圖3為本發(fā)明的一個實施例的利用所述的復(fù)合絕緣子老化測試裝置的測試方法的步驟示意圖。
如圖3所示,利用所述的復(fù)合絕緣子老化測試裝置的測試方法包括:
第一步驟中:圓筒主體1經(jīng)由支撐部件支撐以調(diào)節(jié)所述圓筒主體1與地面之間的角度和/或距離;
第二步驟中:復(fù)合絕緣子放置在高拋光鋁板4的上表面的預(yù)定位置;
第三步驟中:控制單元6控制開啟至少一種預(yù)定類型的紫外線燈、紫外線輻射強(qiáng)度和/或累積輻射量。
盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行了描述,但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案和應(yīng)用領(lǐng)域,上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的,而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下,還可以做出很多種的形式,這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。