一种污秽复合绝缘子的性能测试方法

技术领域

本发明属于电力装置领域，设计一种绝缘子的性能测试方法，尤其涉及一种污秽复合绝缘子的性能测试方法。

背景技术

绝缘子在电力系统中发挥着至关重要的作用，即能承受机械应力，确保导体间的安全距离，又能防止电流回地、保护输电线路、隔绝碰线事故。相比于瓷质绝缘子，复合绝缘子具备更卓越的抵御污秽能力，得到了更为广泛的应用。然而，由于复合绝缘子长期暴露于污染严重的环境中，其绝缘性能、疏水性能受到一定程度的影响。当绝缘子被污染时，受雨水或凝结的作用，其表面易形成一层水滴或水雾，导致电场发生畸变，从而引发表面放电和闪络，对输电线路的安全运行造成了潜在的威胁。因此，对不同污秽程度的复合绝缘子进行性能测试具有重要的工程意义。然而，目前缺乏有效的方法测试污秽复合绝缘子的绝缘性能和疏水性能，未能揭示影响复合绝缘子性能的内在因素。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种污秽复合绝缘子的性能测试方法，所述测试方法能够评估老化以及表面污秽对于复合绝缘子性能的影响，从而预测正在使用中的复合绝缘子的性能，为输电线路的安全提供保障。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种污秽复合绝缘子的性能测试方法，所述测试方法包括：

选取复合绝缘子，采用紫外辐射对所述复合绝缘子进行老化处理，得到老化复合绝缘子；

对所述原始复合绝缘子以及老化复合绝缘子的表面进行污秽处理，得到污秽复合绝缘子以及污秽老化绝缘子；

对原始复合绝缘子、污秽复合绝缘子、老化复合绝缘子以及污秽老化绝缘子分别独立地进行泄漏电流测试、疏水性测试、表面结构测试以及热阻测试。

本发明中，通过紫外辐射准确模拟复合绝缘子的老化情况，同时结合污秽处理，可以准确反应老化以及污秽对于复合绝缘子表面结构和材质的影响，结合合理的方法，可以准确反应老化和污秽对复合绝缘子性能的影响。

作为本发明优选的技术方案，所述紫外辐射照射所述复合绝缘子的时间不少于800h，如800h、805h、810h、815h、820h、825h、850h、900h或1000h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

其中，所述紫外辐射照射非连续进行照射，而是每天进行若干小时的照射，直至达到预订的照射时间，每天照射的时间可以相同或不同，照射的时间和天数可以根据所需的老化程度进行具体选择，在此不错具体限定。

作为本发明优选的技术方案，所述污秽处理为将所述原始复合绝缘子以及老化复合绝缘子分别独立地浸泡于污秽物中。

其中，所述原始复合绝缘子以及老化复合绝缘子在污秽物中浸泡的时间，可以根据所需研究的复合绝缘子表面的污染程度进行具体选择，在此不做具体限定。

作为本发明优选的技术方案，所述污秽物为含有盐以及高岭土的水溶液。其中，所述盐优选为氯化钠。

作为本发明优选的技术方案，所述污秽处理后对所述老化复合绝缘子和所述污秽老化绝缘子进行采用水渗透进行二次老化处理。

本发明中，所述水渗透的作用是进一步模拟复合绝缘子的老化情况，使得所述复合绝缘子跟接近与实际应用中的老化情况。

作为本发明优选的技术方案，所述水渗透处理包括将所述复合绝缘子浸泡于盐溶液。其中，所述盐优选为氯化钠。

作为本发明优选的技术方案，所述泄漏电流测试测试的方法包括对被测试复合绝缘子施加变化的电压，并根据电压变化，间隔测试泄漏电流。

本发明中，所述泄漏电流测试具体为对复合绝缘子施加一个起始电压，并不断增大所施加的电压值，当电压上升至一定数值时读出所对应的的泄露电流值，直至达到设定的最大测试电压值。优选地，电压匀速增大或等梯度增大，并在相同间隔的电压值下读取泄露电流值。

作为本发明优选的技术方案，所述疏水性测试的方法包括接触角测试。

作为本发明优选的技术方案，所述表面结构测试的方法包括SEM测试以及EDX测试。

本发明中，SEM测试可以表征复合绝缘子表面的具体形貌，而EDX测试可以表征复合绝缘子表面的元素分布情况。

作为本发明优选的技术方案，所述热阻测试的方法包括热重分析-差热分析法。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种污秽复合绝缘子的性能测试方法，所述测试方法能够评估老化以及表面污秽对于复合绝缘子性能的影响，从而预测正在使用中的复合绝缘子的性能，为输电线路的安全提供保障。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中提供的污秽复合绝缘子的性能测试方法的流程示意图。

图2为本发明具体实施方式中选用的复合绝缘子的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中紫外辐射实验示意图；

图4为本发明具体实施方式中纯净雾条件下泄漏电流测试结果图；

图5为本发明具体实施方式中盐雾条件下泄漏电流测试结果图；

图6a为本发明具体实施方式中原始复合绝缘子水滴角测试图；

图6b为本发明具体实施方式中老化复合绝缘子水滴角测试图；

图6c为本发明具体实施方式中污秽复合绝缘子水滴角测试图；

图6d为本发明具体实施方式中污秽老化复合绝缘子水滴角测试图；

图7a和图7b为本发明具体实施方式中原始复合绝缘子SEM测试图(分别为尺度50μm以及尺度10μm)；

图7c和图7d为本发明具体实施方式中老化复合绝缘子SEM测试图(分别为尺度50μm以及尺度10μm)；

图7e和图7f为本发明具体实施方式中污秽复合绝缘子SEM测试图(分别为尺度50μm以及尺度10μm)；

图7g和图7h为本发明具体实施方式中污秽老化复合绝缘子SEM测试图(分别为尺度50μm以及尺度10μm)；

图8为本发明具体实施方式中TG/DTA曲线图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

本发明具体实施方式中选用8个20kV的支柱复合绝缘子，其结构如图2所示，规格参数如表1所示，四个复合绝缘子将进行人工老化，其余四个复合绝缘子不做处理。实验室环境条件为相对湿度90％，环境温度30～34℃。

表1

实施例1

本实施例提供一种污秽复合绝缘子的性能测试方法，流程如图1所示，所述测试方法包括：

(1)选取复合绝缘子，采用紫外辐射对所述复合绝缘子进行老化处理，如图3所示，得到老化复合绝缘子；

其中，紫外辐射进行825小时，每天进行11小时；

(2)对所述原始复合绝缘子以及老化复合绝缘子的表面进行污秽处理，得到污秽复合绝缘子以及污秽老化绝缘子；

其中，污秽物为NaCl(12gr/L)和高岭土(40gr/L)的水溶液；

(3)所述污秽处理后对所述老化复合绝缘子和所述污秽老化绝缘子采用水渗透进行二次老化处理；

其中，水渗透处理采用质量浓度为0.1％的氯化钠溶液，浸泡时间825小时，每天进行11小时。

(4)对原始复合绝缘子、污秽复合绝缘子、老化复合绝缘子以及污秽老化绝缘子分别独立地进行泄漏电流测试；

测试条件为：将源电压从11.6kV增加到50kV，间隔为5kV，测量绝缘子的泄露电流大小；

①在纯净雾条件下，进行泄露电流测试，其结果如图4所示。从图4中可以发现，随着测试电压的增大，原始状态下和老化状态下的绝缘子泄漏电流增大趋势较小，而污秽的存在破坏了绝缘子表面的疏水恢复过程，导致其疏水性能下降，使泄漏电流急剧增大。

②在盐雾条件下，进行泄露电流测试，其结果如图5所示。从图5中可以发现，由于盐雾(20S/m)的电导率值远高于清洁雾(2S/m)，对于处于盐雾状态下的复合绝缘子而言，其泄漏电流也随着增大。相比于纯净雾，盐雾下的老化绝缘子泄漏电流情况更为严重。而受污秽的绝缘子受盐雾的影响较小，其泄漏电流大小与纯净雾状态下的大致相同。受污秽且老化的绝缘子则因盐雾的作用，泄漏电流大小未发生大幅度的增长。

(5)对原始复合绝缘子、污秽复合绝缘子、老化复合绝缘子以及污秽老化绝缘子分别独立地进行疏水性测试；

具体为，根据IEC62073的分级标准，通过测量绝缘子表面的水滴角度，对样本的疏水性进行分级，测试结构如图6a-d所示；

通过分析图6a-d可知，老化和污秽都会导致复合绝缘子的疏水能力下降，含有污秽的老化绝缘子样本疏水性等级最低。受老化和污秽物的影响，虽然复合绝缘子的排水和抗污能力降低，但其疏水性能仍处于第一类等级中。同时，进一步证明了复合绝缘子具有良好的疏水性能力。

(6)对原始复合绝缘子、污秽复合绝缘子、老化复合绝缘子以及污秽老化绝缘子分别独立地进行表面结构测试；

具体为，通过SEM测试表征复合绝缘子表面的具体形貌，通过EDX测试表征复合绝缘子表面的元素分布情况。

SEM和EDX的测试条件为：采用日立SU 3500在电压为10kv、放大倍率为1000(50μm)、放大倍率为5000(10μm)的条件下进行SEM-EDX测试，SEM的测试结果如图7a-h所示，EDX的测试结果如表2所示。

通过分析图7a-h可知，原始状态下的样品表面更加光滑，污染物也更加轻微。相比之下，老化后的样品表面较为粗糙，污染物浓度较高，表明绝缘子在老化后，其疏水性和抵御污秽能力下降。

自然老化的复合绝缘子会发生两种化学反应：一种是化合物软化，长化学键断裂成短化学键；另一种是化合物之间的交联，形成新的化合物。为了探究老化、污秽对绝缘子材料成分的影响，对样本进行EDX实验。EDX的测试结果如表2所示。

表2

通过分析表2可知，经过老化过程后，复合绝缘子的硅元素含量下降，氧元素和碳元素含量增加。复合绝缘子表面的硅元素和氧元素都存在于化合物链(Si-O)、高岭土污染物(Al

(7)对原始复合绝缘子、污秽复合绝缘子、老化复合绝缘子以及污秽老化绝缘子分别独立地进行热阻测试；

具体为，采用热重分析-差热分析法，温升速率为10℃/min。实验中，每个样品的温升速率为10℃/min，记录TG曲线和DTG曲线，如图8所示。

为了获得绝缘子材料温度信息，对TG曲线的两个倾斜度进行定性分析，结果如表3所示。

表3

通过分析图8和表3可知：原始样品和老化样品的质量没有存在明显变化，且两种倾斜度的变化值相似。在第一个倾斜度中，由挥发性成分的挥发(如水和低分子量溶剂)，导致复合绝缘子的质量减少。而第二个倾斜度的质量变化则是由复合绝缘子的填料受热分解引起，Al(OH)

通过本发明实施例的研究表明：老化和污秽物对复合绝缘子的性能造成了显著的影响。由于污染物的存在，复合绝缘子材质表面纹理粗糙，导致其疏水能力降低，进而增强了泄漏电流的大小，提高了闪络事故发生的概率。而绝缘材料的老化，导致硅元素含量降低、氧元素和碳元素含量增加，进一步降低了复合绝缘子的疏水性能和绝缘性能。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。