硅橡胶复合绝缘子老化机理及其服役寿命预测研究综述

硅橡胶复合绝缘子在运行环境因素作用下的老化失效问题给电网的安全运行带来重大隐患,也是当前复合绝缘子运维管理中的重点和难点问题。文中系统分析了运行复合绝缘子老化的影响因素和作用机理,综述了当前复合绝缘子硅橡胶材料物理老化、化学老化和电老化的研究现状与进展,进而对其服役寿命的各种预测模型的适用性和有效性进行了分析,最后对复合绝缘子老化状态研究及寿命预测方法的发展趋势进行了展望,希望能为复合绝缘子生产厂家、运行单位和科研部门提供支持和参考。     

考虑多因素的棒形悬式复合绝缘子老化评估研究

综合考虑复合绝缘子在运行中表现出来的各种老化特性,客观评估其老化程度是保障复合绝缘子安全运行的关键。为此,提出一种复合绝缘子的老化评估模型,将复合绝缘子试品的外观检查试验、憎水性试验、红外测温试验结果作为评估模型的输入参数,对复合绝缘子试品进行老化评估,发现2号复合绝缘子老化程度最重,建议退出运行;1号复合绝缘子老化程度最轻;而3号复合绝缘子老化程度一般,需要跟踪监测。最后通过扫描电镜试验和傅里叶红外光谱试验,验证了评估结果的正确性,说明文中提出的评估模型对于复合绝缘子的老化评估具有一定的意义。     

高压复合绝缘子应用及老化状态研究综述

综述了复合绝缘子的发展和应用情况,介绍了复合绝缘子投入运行后在外力作用下的老化机理以及分析方法,重点阐述了当前应用较多的复合绝缘子老化评估方法,包括热刺激电流、傅里叶红外光谱分析、核磁共振以及正电子湮没寿命谱等,并对其相关研究成果进行了综述。热刺激电流法、傅里叶红外光谱以及核磁共振等可以从陷阱深度变化、化学变化基团以及弛豫时间等对复合绝缘子老化程度进行准确评估。正电子湮没寿命谱作为电力领域一种新的微观结构检测方法,可对复合绝缘子老化前后自由体积变化进行精确测试。因此在以后研究中可将正电子湮灭与上述3种方法联用,从微观的角度深入认识复合绝缘子的老化过程。     

硅橡胶复合绝缘子老化表征评估研究的现状与进展

硅橡胶复合绝缘子具有重量轻、耐污闪能力强、运输安装方便等优点,被广泛用于电力系统的外绝缘。在污秽、紫外辐射、放电、温湿度等现场复杂因素的长期作用下,复合绝缘子硅橡胶绝缘材料逐渐老化,运行可靠性显著降低,严重威胁电力系统的运行安全。如何科学表征和评估复合绝缘子的老化状况,是目前国内外业界关注的热点和难点问题。文中结合作者的研究成果,分析了复合绝缘子硅橡胶材料的老化机理,综述了目前考核复合绝缘子长期性能的模拟严酷环境试验方法以及复合绝缘子老化状态检测和评估技术的研究现状与进展,对各种老化试验及状态评估方法的适用性及有效性进行了分析,最后对复合绝缘子老化状态表征和评估技术的发展趋势进行了展望,以期能为电力部门的复合绝缘子运行维护和生产厂家的设计制造提供参考。     

复合绝缘子的5000h多因素试验及长期性能评价

随着特高压复合绝缘子的大规模应用和超高压复合绝缘子运行年限的不断增长,复合绝缘子的现场老化问题与长期性能评价方法成为亟待研究的问题。为此,根据对现场运行条件下硅橡胶复合绝缘子积污和憎水性变化过程的研究,在IEC多因素试验方法的基础上,加入了硅藻土污秽成分并调整了老化因素的时间安排,提出了复合绝缘子的"清华5 000h多因素试验方法"。在该试验方法下进行了5轮次的5 000h多因素老化试验后,成功模拟了复合绝缘子表面污秽积累过程和表面憎水性的丧失与恢复过程,重现了不同复合绝缘子憎水性下降、起痕与电蚀损、过流跳闸等现场老化失效模式。不同配方和配置的复合绝缘子的老化结果表明,硅橡胶复合绝缘子需要同时达到耐起痕和蚀损性能强、憎水性良好、爬电比距足够的要求,才能保证其在正常运行条件下的长期可靠性。     

复合绝缘子老化状态核磁共振分析方法

复合绝缘子在电力系统中使用越来越广泛,但是随着运行时间的增长容易老化,威胁电力系统的安全运行。为了方便快捷地检测复合绝缘子的老化程度,文中设计了一种低磁场核磁共振的传感器和万向旋转夹具,专门适用于复合绝缘子伞裙护套的结构。测量样品为挂网运行不同时间的硅橡胶复合绝缘子,采用CPMG脉冲序列激励,得到样品的CPMG回波衰减数据。采用反拉普拉斯变换法对测量的CPMG回波信号进行反演,以横向弛豫时间作为反映复合绝缘子老化状态的特征量,并与红外光谱法测量结果进行对比。结果显示:复合绝缘子核磁共振测量结果与红外光谱内外层吸收峰吻合,两种结果在一定程度上都能反映复合绝缘子的老化程度。其中随着绝缘子的老化程度越高,核磁共振的T2值越小,红外光谱的吸收值也越低。     

硅橡胶复合绝缘子老化状态核磁共振与红外光谱对比分析研究

硅橡胶复合绝缘子在电力系统中使用广泛,但随着运行时间增长容易老化,威胁电力系统的安全运行。为此,采用核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)技术来分析识别硅橡胶复合绝缘子的老化状态。运用NMR分析方法从低场NMR信号中提取出表征硅橡胶绝缘子老化状态的特征量,解释绝缘子的老化机理,并与红外光谱分析技术进行对比分析。结果表明：复合绝缘子NMR测量结果与红外光谱外层吸收峰吻合,2种结果在一定程度上都能反映复合绝缘子的老化程度;绝缘子的老化程度越高,NMR方法的横向弛豫时间值越小,红外光谱的吸收值越低。     

基于核磁共振技术的复合绝缘子伞裙老化状态测量系统研制

为了实现硅橡胶复合绝缘子老化状态的无损定量检测,研制了一种基于核磁共振技术的便携式复合绝缘子伞裙老化状态测量系统,重点介绍了核磁共振传感器的优化设计以及信号测量电路的研发。该系统的现场应用结果表明,伞裙的横向弛豫时间随复合绝缘子老化程度的增加而减小,利用样品不同深度层的老化状态的差异作为绝缘子伞裙老化状态的指标,可提高测量精度。该系统可实现对复合绝缘子伞裙老化状态的无损定量评估。     

用电顾问

1复合绝缘子老化判断问:有个疑问想请贵刊解答。复合绝缘子现在广泛的运用于电力系统,复合绝缘子的老化问题一直是我们关心的焦点,那么,怎样判断复合绝缘子老化?(湖南曾云飞)答:憎水性及憎水性的迁移特性是硅橡胶复合绝缘子优异耐污损性能的主要根源,因此判断复合绝缘子外绝缘子的老化,憎水性能的好坏是一个重要的指标。根据复合绝缘子材料的特点,可以由以下方法判断:(1)接触角测量法。评估憎水性较简单的方法是测量水滴绝缘子表面的静态和动态接触角。测量静态接触角时,在材料水平面上放一水滴,对空气、水和材料交会处的倾角可用量角器、显…     

基于图谱特征的复合绝缘子老化神经网络评估方法

复合绝缘子随着运行年限的增加会逐渐老化,且各项性能指标降低。为研究在线运行复合绝缘子老化程度定量分析的检测方法,引入高光谱遥感技术通过非接触方式获取复合绝缘子的图谱特征,采用主成分分析法构建了特征空间。结果表明:不同老化程度复合绝缘子的光谱曲线不同;同一老化程度复合绝缘子样本点在特征空间集中在1个点簇,不同老化程度的点簇基本无交叉,可用于定量判断其老化程度。进一步建立了老化神经网络模型,该模型预测结果与实际值比较接近,交叉验证均方根误差为0.014 1。研究结果为在线非接触定量评估复合绝缘子老化程度提供了依据。     

超高压直流线路复合绝缘子检测方法的研究

介绍了超高压线路交流复合绝缘子带电检测方法,如红外测温法、电场法和憎水性分级法等,并结合直流输电线路复合绝缘子的特殊问题,分析了这些方法应用于直流复合绝缘子时的不足和困难,指出在直流复合绝缘子异常发热机理、直流电场测量和憎水性测量等方面均需深入研究。     

复合绝缘子人工污秽试验方法研究综述

复合绝缘子人工污秽试验方法和标准至今还不完善,试验方法对研究绝缘子污秽闪络特性具有重要的现实意义和参考价值。综述了复合绝缘子人工污秽试验方法研究取得的成果,总结了复合绝缘子染污方法以及加压方式、盐密和灰密、污层受潮方式、憎水特性对复合绝缘子污闪特性的影响,认为今后研究工作的重点是自然污秽与人工污秽试验的等价性评价研究。     

复合绝缘子两种污秽试验方法的对比

通过对比复合绝缘子的两种污秽试验结果,提出了复合绝缘子污秽试验中所存在的一些问题,说明了这些问题对试验结果的影响情况,给出了解决这些问题的一些方法,并探讨了复合绝缘子憎水性恢复对污闪电压的影响。     

复合绝缘子隐蔽性缺陷检测方法

作为架空线路主要防污闪产品的复合绝缘子已大量应用于电网中,但现有检测方法不能有效检测复合绝缘子的隐蔽性缺陷(内部缺陷),一定程度上构成了电网安全运行的隐患。作者通过理论分析和大量试验,并与实际运行相结合,提出了改进的水扩散试验方法及参数作为新绝缘子及运行绝缘子的抽检试验项目,以有效检测复合绝缘子的内部缺陷及老化状况;同时提出利用机载红外成像设备定期巡视、检测运行复合绝缘子内部缺陷,以确保电网安全运行。     

基于核磁共振原理的复合绝缘子老化问题研究

复合绝缘子老化的检测方法主要有直接观测法、紫外成像法、红外成像法、超声波法、电场分布法、憎水性检测法、泄漏电流检测法等。由于以上各种检测方法都有各种各样的不足之处而未能得到广泛的使用,笔者提出用核磁共振仪对使用不同年限的复合绝缘子进行实验,找出了能够表征复合绝缘子老化程度的特征量——横向弛豫时间和波峰面积。同时用阻抗分析仪测量复合绝缘子的相对介电常数,与横向弛豫时间和波峰面积比较,三者的变化规律相同,进而证明选取该特征量能够合理反应复合绝缘子的老化程度。     

合成绝缘子耐雷水平的探讨

总结了中山电网使用110kV及以上合成绝缘子的运行情况,对输电线路使用合成绝缘子必须注意审核其雷电全波冲击耐受电压水平是否满足该地点的耐雷水平等问题进行了具体分析、探讨,并指出合成绝缘子具有足够的有效干弧距离是满足所需耐雷水平的关键。     

基于TSC测试的硅橡胶复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

为利用热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)测试手段对复合绝缘子老化特性进行评估,以现场运行复合绝缘子为研究对象,进行了TSC测试及憎水性等级喷水分级测试。初步探寻了伞裙位置、运行年限及环境污秽等级等因素对现场运行复合绝缘子伞裙材料TSC特性的影响规律。结果表明,绝缘子串上场强分布较高的位置、有较长运行年限及重污区的绝缘子,其伞裙材料的TSC曲线峰值较大,相应的陷阱电荷量也较大。对2种评估复合绝缘子伞裙材料老化的测试手段进行了对比分析,可知TSC测试结果能更加明显地区分复合绝缘子伞裙材料老化程度的不同,对于老化性能的评估更具优越性。     

500kV交直流线路耐张串使用复合绝缘子的可行性分析

从理论计算和试验验证2方面探讨复合绝缘子用于500kV交直流线路耐张串的可行性。首先模拟计算耐张串复合绝缘子运行中的机械性能,即从扭转载荷、拉力和均布横向载荷、拉力和集中横向载荷3方面分析复合绝缘子用于耐张串时的静态力学性能;从断联、脱冰跳跃、舞动、动态风4方面分析复合绝缘子用于耐张串时的动态力学性能。其次,对运行中的500kV耐张串复合绝缘子进行2次综合性抽样检测。结果表明:当合理地选取耐张串并联数和复合绝缘子的额定机械强度时,500kV复合绝缘子用于耐张塔的力学性能完全满足要求;用于耐张串的复合绝缘子在运行多年后所有性能均未发生下降。     

复合绝缘子伞套老化状态模糊综合评估

针对硅橡胶复合绝缘子长期在户外运行时出现的老化问题,提出一种基于模糊综合评价的绝缘子状态评估方法。从硅橡胶复合绝缘子伞套材料角度出发,建立机械性能指标、憎水性指标、电气性能指标等4个一级指标,以及所属的12个二级指标。通过构建评价指标的隶属度函数来获得各指标的隶属度,结合改进层次分析法和熵权法的组合赋权法,对各指标进行赋权,最后根据线性加权法求取复合绝缘子的等级状态。实例证明该模型能准确高效地判断出复合绝缘子的状态,为复合绝缘子的状态检修提供依据。     

对架空线路合成绝缘子的运行的探讨

通过简单介绍了我国合成绝缘子的发展过程和对珠海地区架空线路合成绝缘子运行情况,以曾经发生的两起故障为实例,提出防止早期生产合成绝缘子事故和电网合成绝缘子监测和轮换更新的建议。