含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法

技术领域

本发明涉及绝缘子污秽处理技术领域，尤其涉及含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法。

背景技术

绝缘子作为电力系统重要的组成部分，主要起电气隔离和机械支撑的作用，广泛应用于电力输送的各个环节。近几年，水电铝等产业快速发展，在此类产业聚集区域，输电线路及变电站绝缘子等外绝缘设备表面会积累厚重的污秽物，尤其是金属颗粒污秽物，不同于以往污秽中的可溶性导电物质，金属污秽为不可溶性导电物质。金属颗粒的存在将改变原有的绝缘子表面电场分布，在雾霾、凝露、毛毛雨等空气湿度大的天气条件下，将进一步促进局部放电的发生，从而加速绝缘子表面的老化与破坏。与此同时，可以自由移动的金属微粒在电场作用下会形成积聚现象，促进导电通道的形成，从而导致绝缘子的绝缘性能大大降低，使其在正常工作电压下便发生沿面闪络击穿。

在研究绝缘子绝缘性能的方法中，人工污秽模拟是最常用的方法之一。传统的人工污秽主要考虑可溶性导电物质盐(氯化钠)以及不可溶性不导电物质灰(硅藻土或高岭土)，不可溶性导电物质金属微粒，因其对绝缘子闪络放电的独特影响机制，使传统的人工污秽模拟无法胜任。

为进一步研究含高比例金属成分的污秽对绝缘子闪络的影响，亟需提出一种新的人工污秽模拟方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法，可以实现含高比例金属成分的绝缘子人工污秽模拟。

为实现上述目的，本申请提供一种含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法，所述方法包括：

测试获得样品绝缘子表面污秽中的金属成分信息；

根据所述金属成分信息筛选目标金属的颗粒；

根据绝缘子表面积和所需的污秽度，计算所需的各种所述目标金属、氯化钠和硅藻土的质量；

按照计算获得的质量，将所述目标金属、所述氯化钠和所述硅藻土分别称重，混合，加入适量水调匀，获得调制好的污秽；

将所述调制好的污秽定量均匀涂刷至试品表面。

可选的，所述金属成分信息包括：

金属成分、不同金属所占比例以及金属颗粒大小信息；

所述根据所述金属成分信息筛选目标金属的颗粒，包括：

根据所述金属成分确定目标金属，根据所述金属颗粒大小信息筛选目标粒径范围内的所述目标金属的颗粒。

可选的，所述测试获得样品绝缘子表面污秽中的金属成分信息，包括：

通过X射线荧光光谱仪对污秽物样品进行元素成分分析，确定所述金属成分；

通过能谱分析仪检测所述污秽物样品元素能谱区域分布及区域原子百分数，确定所述不同金属所占比例。

可选的，所述测试获得样品绝缘子表面污秽中的金属成分信息，还包括：

通过不同目数的筛网确定所述目标粒径范围，或者，使用粒度仪对所述污秽物样品进行测试，确定所述目标粒径范围。

可选的，所述根据所述金属成分信息筛选目标金属的颗粒，包括：

根据所述金属成分信息，使用不同目数的筛网筛选不同所述目标金属的颗粒。

可选的，所述根据绝缘子表面积和所需的污秽度，计算所需的各种所述目标金属、氯化钠和硅藻土的质量，包括：

结合所述试品的表面积和污秽度的要求，按照下式确定所述所需的各种所述目标金属、氯化钠和硅藻土的质量：

m＝E×S；

其中，所述E为所述试品的污秽度，所述S为所述试品的表面积，所述m为对应物质需求的质量。

可选的，若求氯化钠质量，所述E为氯化钠污秽度；

若求金属质量，所述E为每平方厘米所需的金属重量，所述硅藻土的质量为所述氯化钠质量的6倍。

可选的，在所述根据绝缘子表面积和所需的污秽度，计算所需的各种所述目标金属、氯化钠和硅藻土的质量之前，所述方法还包括：

根据绝缘子的形态和大小，将所述绝缘子分区进行面积计算，获得各区域表面积。

可选的，加水调匀时的加水量应保持所述污秽呈粘稠，涂刷于试品绝缘子表面时不会滴水。

可选的，所述将所述调制好的污秽定量均匀涂刷至试品表面，包括：

将所述调制好的污秽均匀地、完全地涂刷于试品指定区域，且无剩余。

本申请提供一种含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法，通过测试获得样品绝缘子表面污秽中的金属成分信息；根据所述金属成分信息筛选目标金属的颗粒；根据绝缘子表面积和所需的污秽度，计算所需的各种所述目标金属、氯化钠和硅藻土的质量；按照计算获得的质量，将所述目标金属、所述氯化钠和所述硅藻土分别称重，混合，加入适量水调匀，获得调制好的污秽；将所述调制好的污秽定量均匀涂刷至试品表面，可以实现含高比例金属成分的绝缘子人工污秽模拟，从而方便实验人员更为高效地研究金属成分、比例、粒径大小对绝缘子在高电压环境下闪络击穿的影响机制与影响程度，确保实验数据的有效性及其与工程实际之间的紧密联系。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本申请实施例所提供的一种含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例中提到的绝缘子是安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间，能够耐受电压和机械应力作用的器件。绝缘子种类繁多，形状各异。不同类型的绝缘子结构和外形虽有较大差别，但都是由绝缘件和连接金具两大部分组成的。

本申请实施例中提到的高比例指的是绝缘子表面污秽物质中金属成分占比高于一定比例，例如20％，50％。

如Na+、K+等一价性离子，虽然在整个污秽物中占的比例(10～20％)，但它对绝缘子污闪电压起到较大的作用，因此考虑这类绝缘子的人工污秽模拟。

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

请参阅图1，为本申请实施例提供的一种含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

101、测试获得样品绝缘子表面污秽中的金属成分信息；

102、根据上述金属成分信息筛选目标金属的颗粒；

103、根据绝缘子表面积和所需的污秽度，计算所需的各种上述目标金属、氯化钠和硅藻土的质量；

104、按照计算获得的质量，将上述目标金属、上述氯化钠和上述硅藻土分别称重，混合，加入适量水调匀，获得调制好的污秽；

105、将上述调制好的污秽定量均匀涂刷至试品表面。

具体的，可以根据需要选择样品绝缘子，对样品绝缘子表面污秽(污秽物样品)进行测试，获得其中的金属成分信息。

可选的，上述金属成分信息包括：

金属成分、不同金属所占比例以及金属颗粒大小信息。

相应的，上述步骤102可包括：

根据上述金属成分确定目标金属，根据上述金属颗粒大小信息筛选目标粒径范围内的上述目标金属的颗粒。

通过测试可以获得金属成分，即包含的不同金属的种类，以及不同金属所占的比例，还有金属颗粒的大小，在制作污秽时进行参考，即可以根据根据测试结果可以选择相同的金属成分、比例和筛选大小相近的金属颗粒。其中可能包括多种金属，需要分别检测其颗粒大小。

在本实施例中，对于上述步骤101中绝缘子表面污秽所含金属成分、比例、金属颗粒大小的检测，应有至少一只现场的绝缘子样品，其中污秽获取可以刮涂绝缘子伞裙表面污秽，也可以直接切片送检，依据检测仪器对样品的形态需求以及绝缘子材质而定。

其中，上述金属颗粒大小信息可以是金属颗粒粒径大小。

在一种可选的实施方式中，上述步骤101包括：

通过X射线荧光光谱仪对污秽物样品进行元素成分分析，确定上述金属成分；

通过能谱分析仪检测上述污秽物样品元素能谱区域分布及区域原子百分数，确定上述不同金属所占比例。

在一种可选的实施方式中，上述步骤101还包括：

通过不同目数的筛网确定上述目标粒径范围，或者，使用粒度仪对上述污秽物样品进行测试，确定上述目标粒径范围。

本申请实施例中涉及到的X荧光光谱仪(XRF)，通常由激发源(X射线管)和探测系统构成。X射线管产生入射X射线(一次X射线)，激发被测样品，产生X荧光(二次X射线)，探测器对X荧光进行检测。X荧光光谱仪根据各元素的特征X射线的强度，可以测定元素含量。

本申请实施例中涉及到的能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer，EDS)是用来对材料微区成分元素种类与含量分析，配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。

具体的，若精度要求不高，可通过不同目数的筛网确定粒径大小的范围，若精度要求高，可使用mastersize-2000型粒度仪对绝缘子表面污秽进行测试，也可以根据需要选择其他仪器进行测量。

本申请实施例中提到的Mastersizer 2000激光粒度仪是先进的激光衍射技术与高度实用的常规颗粒表征的结合，可以用于实验室粒度分析。该仪器采用全自动化操作，能够测量粉末、悬浮物质和乳状液，并根据标准化程序得出可靠的测量结果。

本申请实施例中提到的粒度仪是用物理的方法测试固体颗粒的大小和分布的一种仪器。根据测试原理的不同分为沉降式粒度仪、沉降天平、激光粒度仪、光学颗粒计数器、电阻式颗粒计数器、颗粒图像分析仪等。

在筛选金属颗粒时，不同粒径大小的金属颗粒也可通过不同目数的筛网进行筛选。

在一种可选的实施方式中，上述步骤103包括：

结合上述试品的表面积和污秽度的要求，按照下式确定上述所需的各种上述目标金属、氯化钠和硅藻土的质量：

m＝E×S；

其中，上述E为上述试品的污秽度，上述S为上述试品的表面积，上述m为对应物质需求的质量。

具体的，上式中，E的单位可以为mg/cm

S的单位为平方厘米(cm

m的单位为毫克(mg)。

在一种实施方式中，使用上式计算时，若求氯化钠质量，E为氯化钠污秽度，若求金属质量，E为每平方厘米所需的金属重量，硅藻土的质量为氯化钠质量的6倍。

可选的，本申请实施例中的硅藻土可以使用任意不可溶性不导电物质灰歹徒，例如还可以使用高岭土，本申请实施例对此不做限制。

在一种可选的实施方式中，在上述步骤103之前，上述方法还包括：

根据绝缘子的形态和大小，将上述绝缘子分区进行面积计算，获得各区域表面积。

具体的，绝缘子的表面积计算，应当根据绝缘子具体的形态以及大小进行分区计算，比如，面积过大或者结构复杂的绝缘子，应适当地分成几个区域分别进行面积计算，方便后续涂污时均匀涂刷。

其中，污秽度的检测可以按照实验室常用方法检测即可，本申请实施例在此不加赘述。

在计算获得各部分质量之后，按照计算结果，分别称取对应重量的金属、氯化钠、硅藻土，进行混合，然后加入适量水调匀，从而获得调制好的污秽，即含高比例金属成分的人工污秽，可以用于试品涂刷。

本申请实施例中的试品可以是任意绝缘子。

在获得人工污秽之后可以将其定量均匀涂刷至试品对应的区域表面。

进一步的，在上述步骤104中，污秽混合后，加水调匀所用的加水量应保持污秽呈粘稠状为宜，涂刷于试品绝缘子表面时不会滴水。

进一步的，在上述步骤105中，定量均匀涂刷指的是将配好的污秽均匀地、完全地涂刷于试品指定区域，不可有剩余，也不可不够。

这里的指定区域，是指用于计算表面积的区域，污秽是根据该区域表面积大小进行调制的。其中，定量指的是所调配的污秽要完全涂抹到该区域上，不可有剩余，也不可不够。

本申请实施例涉及一种含高比例金属成分绝缘子人工污秽模拟方法，主要包括金属成分、比例、粒径大小的测试，金属、氯化钠、硅藻土的调配，最终形成可应用于绝缘子涂污的含高比例金属成分的人工污秽。

通过本申请实施例中的方法，可实现含高比例金属成分的绝缘子人工污秽模拟，从而方便实验人员更为高效地研究金属成分、比例、粒径大小对绝缘子在高电压环境下闪络击穿的影响机制与影响程度，确保实验数据的有效性及其与工程实际之间的紧密联系。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。