复合绝缘子老化状态评估方法研究综述

分析了目前国内外关于复合绝缘子老化状态评估方法的研究现状,介绍了喷水分级法、静态接触角法、扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）法、泄漏电流测量法、粉化观察法、硬度试验法、能谱分析法等7种常用老化评估方法的试验方法及优缺点,重点分析了傅里叶红外光谱分析法、紫外成像法、热刺激电流（thermally stimulated current,TSC）法、核磁共振法等4种新方法的特点与缺陷,并给出了相关试验结果。研究结果表明：现有的复合绝缘子老化状态评估方法各有优缺点及其适用条件,未来硅橡胶材料老化程度评估研究的主要方向或将集中在基于空间电荷测量和电导电流测试方面。     

不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性研究

为准确评价不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性,评估其运行性能,分别对运行年限不同、所处地区污秽等级不同、运行环境不同的复合绝缘子进行憎水性检测和傅里叶红外光谱分析,并通过热重分析进行验证。对比不同条件下复合绝缘子伞裙的红外光谱(特征官能团吸收峰)和热重曲线差别,明确了运行年限相对较长、处于重度工业污秽地区或大风沙尘地区的复合绝缘子老化程度较高,并据此给出了复合绝缘子的运维建议。     

复合绝缘子高温硅橡胶老化现象分析及评估方法研究

复合绝缘子伞裙护套材料由高温硫化硅橡胶制造而成,硅橡胶在长期运行中的老化状态对于复合绝缘子的整体性能有着重要的影响。为了研究复合绝缘子伞裙护套材料在长期运行中的老化情况,文中对北方某地退出运行的复合绝缘子进行取样,选取典型复合绝缘子伞裙护套样品的表层和内部进行对比分析。通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱分析、X射线衍射分析、热失重分析等分析手段研究了高温硫化硅橡胶老化前后的有机官能团、元素比例和价态、微观形貌、微观结构等方面的变化,并采用统计学方法建立了高温硫化硅橡胶"有机成分"与其运行年限的定量关系。为复合绝缘子的寿命预测提供了一种可行的表征手段。     

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。     

基于高光谱技术的复合绝缘子表面老化程度评估

针对现有绝缘老化检测尚无一种便捷快速的方法,该文提出一种基于高光谱技术的复合绝缘子表面老化程度的非接触、快速无损检测评估方法.首先,通过对不同老化程度样品进行傅里叶红外测试,分析样品表面的基团变化以及对憎水性的影响;其次,利用高光谱成像仪(900～1700nm)获取老化样本光谱信息,结合傅里叶中红外光谱,确定老化样本基团变化和光谱信息的对应关系,从而对老化程度进行定性分析;最后,基于深度极限学习机建立绝缘子老化程度评估模型,并对60组待测数据进行预测,实现对绝缘子老化程度精确分级,分类准确率达96.67％,与BP神经网络和支持向量机模型对比,表明该文所用模型可兼备快速性和准确性,为实现外绝缘表面老化程度的在线检测提供了新思路.     

基于FTIR的硅橡胶绝缘材料的老化程度评估

复合绝缘子具有质量轻、憎水性好等优点,但也易老化,复合绝缘子老化评估成为急需解决的问题。该试验借助傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)憎水性喷水法和硬度测试,对不同电压等级和不同运行年限的复合绝缘子进行老化状态评估。初步探寻了电压等级和运行年限等因素与现场复合绝缘子的FTIR测试之间的联系。结果表明,运行电压等级越高绝缘子各位置基团吸收峰面积和老化程度越不均匀;随着运行年限的增加基团吸收峰呈现降低的趋势,结合憎水性试验和微观结构分析,表明FTIR测试在一定程度上可以对老化绝缘子进行评估,并尝试提出了绝缘子老化程度划分依据。     

基于陷阱特性的运行复合绝缘子老化定量评估

以两厂家运行不同年限的复合绝缘子为研究对象,借助热刺激电流(TSC)技术,结合ln-1v?T(体积电阻率-温度)试验及扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试,研究分析了试样的陷阱特性变化及其与ln-1v?T特性间的相关性,探讨了陷阱特性在复合绝缘子严重老化定量评估中的应用。试验结果表明随着运行年限的增加,复合绝缘子的陷阱电荷量相对变化率总体上与对应的ln-1v?T线性相关度具有负相关性。同时发现,复合绝缘子老化只有达到一定程度时才会引起陷阱电荷量的显著改变,且老化程度并非简单地随运行年限的增加而加剧。老化引发的材料结构变化及化学基团的产生是造成陷阱电荷量增多的主要原因。结合ln-1v?T特性,提出了两厂家复合绝缘子严重老化时的陷阱特性阈值。     

基于电导电流测试的硅橡胶复合绝缘子伞群材料老化特性分析

为利用电导电流测试手段探究复合绝缘子伞群材料的老化特性,以现场运行的复合绝缘子为试验对象进行研究。通过电导电流测试得到相关试样的电老化阈值,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性的影响规律,并利用傅里叶红外光谱技术分析了相关基团的变化情况。试验表明,绝缘子串上场强分布高的位置、运行年限较长的绝缘子及运行地区环境污秽严重的绝缘子,其伞群材料的电老化阈值较低、电导电流较大且内部陷阱数量较多;运行电压等级对绝缘子老化程度的影响较小。利用电老化阈值评估伞群试样的老化状态与傅里叶红外光谱分析结果具有高度的一致性,表明通过硅橡胶伞群材料的电导电流测试得到的电老化阈值,可以反映复合绝缘子伞群材料的老化特性。     

基于憎水迁移性测试的复合绝缘子老化特性

憎水迁移性作为复合绝缘子状态评价和老化程度判断的关键参数,有着重要的研究意义。为此,以在我国南方地区运行多年的直流复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角法进行了系统的憎水迁移性测试,同时应用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析深入探究了硅橡胶材料的微观结构变化。研究结果表明:绝缘子伞裙上表面的边沿憎水迁移性最差,根部憎水迁移性最好,绝缘子不同方位的憎水迁移性也有所差异;老化最为严重的边沿褪色位置有机官能团含量大幅下降,Si元素和C元素减少、Al元素增加,并且检测出硅橡胶体系交联度的明显上升。上述憎水迁移性以及微观分析的研究结果可为直流复合绝缘子老化机制和老化程度评估提供依据。     

复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法

精细评估可以为复合绝缘子老化状态提供更为准确丰富的信息,而评估中的取样方法不仅影响对绝缘子老化状态及剩余寿命的判定,也与试验测试效率紧密相关。以百余串复合绝缘子为研究对象,利用研制的切片机获得了厚度均匀的薄片试样,借助傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared,FTIR)测试技术,系统地对复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法进行了研究。通过对距离伞裙上表面不同深度的试样进行FTIR测试,确定了后续研究中用以反映材料本体特性的"参照试样";通过对不同厂家和不同运行环境下的复合绝缘子试样进行测试,研究了抽样方案对老化评估的影响;通过对绝缘子不同位置的伞裙和伞裙不同方位的试样进行测试分析,探索了切片方案对复合绝缘子老化评估的影响规律。进而提出了一套适用于现场复合绝缘子老化状态精细评估的取样方法,为复合绝缘子在特高压工程中的应用及相关标准的制定提供了一定理论依据。     

转轮法试验中线路运行棒形悬式复合绝缘子性能变化规律研究

转轮法是IEC 62217—2005标准中推荐的一种重要的复合绝缘子老化试验方法,但转轮法试验中运行复合绝缘子相关性能的变化规律尚待深入研究。基于此,文中通过对4支不同运行年限的线路棒形悬式复合绝缘子进行转轮法试验,监测试验过程中绝缘子表面放电和泄漏电流的变化规律,并定期取样进行了憎水性和傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试分析。结果表明:绝缘子表面放电程度和泄漏电流幅值呈3个阶段式发展;各阶段绝缘子憎水性能劣化速度和Si-O-Si和Si-CH3集团峰面积减少速度存在差异;憎水性劣化速度和Si-O-Si和Si-CH3集团峰面积减少速度与绝缘子老化程度呈正比。试验结果为转轮法在复合绝缘子老化评估中的应用提供了参考。     

基于等温松弛电流的变压器测温用荧光光纤护套的老化状态评估

基于等温松弛电流方法,使用沿面电极布置的形式,对光纤护套材料的油中热老化状态进行分析评估,并通过机械拉伸实验和傅里叶红外光谱对试样力学性能和化学结构进行辅助分析。结果表明:光纤护套在变压器油中热老化后力学性能劣化,拉伸强度和断裂伸长率在老化前期迅速下降,后期降速减缓;傅里叶红外光谱结果表明光纤护套在变压器油中热老化后没有明显的醛类产物生成,亚甲基、甲基等振动峰强度有一定程度的减弱,可能有分解过程发生;等温松弛电流结果表明随着老化时间及温度的增加,老化因子A的值逐渐增加,说明等温松弛电流法能够反映光纤护套在变压器油中的热老化程度,可以作为老化评估的有效手段。     

现场运行复合绝缘子伞裙材料的老化判断方法

有效把握复合绝缘子在运行中所表现出的老化特性,探索出老化程度的评价方法是保障复合绝缘子安全运行的关键。为此,以不同运行年限的现场运行绝缘子为试样,采用憎水性测试、Fourier变换红外光谱(FTIR)分析以及热刺激电流(TSC)测试等手段对不同绝缘子试样进行了测试分析。测试发现,TSC峰值及FTIR图中吸收峰值均会随着硅橡胶材料的老化加深而上升,但憎水性测试结果与复合绝缘子的运行条件(运行年限)没有很好的对应关系。初步研究表明,FTIR与TSC能更有效地反映硅橡胶材料性能随运行时间的变化情况,通过对比峰值及相关参数的变化可以对硅橡胶材料的老化程度进行一定的量化判断。     

典型区域复合绝缘子的微观特性研究

复合绝缘子作为输电线路中的重要绝缘设备,其老化问题受到相关部门与学者的广泛关注。为了研究不同环境因素对复合绝缘子老化的影响,文中以4个典型区域的现场运行复合绝缘子为研究对象,对复合绝缘子伞裙材料进行了热刺激电流特性(TSC)测试、红外光谱(FTIR)测试与扫描电镜(SEM)测试,并对不同区域复合绝缘子的微观特性进行比较分析。研究结果表明,不同地区试样的微观特性存在一定的差异。浙江地区试样的老化程度与其他地区相比较高,可能与其盐雾与湿润的环境有关。青海地区试样的老化程度较轻。黑龙江试样的老化程度位于两者之间。而河南试样虽然表面破坏程度与官能团反应程度较高,但其陷阱电荷量并不高。研究结果有助于合理考虑环境因素对运行复合绝缘子的影响,从而为运行维护提供参考。     

复合绝缘子老化状态红外光谱分析方法

长期挂网运行的复合绝缘子随着运行时间的增加会不可避免地老化,造成绝缘子性能下降,影响电力系统的运行可靠性。使用傅里叶变换红外光谱仪测试运行于相同电压等级具有不同运行年限的复合绝缘子老化程度。通过不同官能团的波长所对应峰值来确定材料中的化学键,以样品外层的FTIR吸收峰强度作为反映复合绝缘子老化状态的特征量,并与核磁共振法测量结果进行对比。研究结果表明:复合绝缘子表面积污严重,其吸收峰强度低于内层吸收峰强度;有机侧链比无机主链断裂程度更严重,吸收峰值下降百分比越大;绝缘子的吸收峰强度呈现随运行年限增加而减小的趋势。红外光谱外层吸收峰与核磁共振测量结果吻合,两种结果在一定程度上都能反映复合绝缘子的老化程度。     

运行条件对复合绝缘子红外光谱的影响研究

长期挂网运行的复合绝缘子往往不可避免地发生老化,造成绝缘子绝缘性能的下降。为研究复合绝缘子在不同运行条件下的老化状态,文中采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)分析运行于不同环境、不同电压等级具有不同运行年限的多支复合绝缘子,并对复合绝缘子伞裙典型官能团的变化情况进行研究。研究结果表明:重污区绝缘子表面积污程度相对较重,造成复合绝缘子伞裙表面Si-O-Si链和Si-CH_3链含量相对较低,其老化程度更严重。同时,通过数理统计的方法研究运行于不同电压等级的绝缘子Si-CH_3与Si-O-Si的对应吸收峰面积,结果表明,不同电压等级的复合绝缘子红外光谱吸收峰面积具有分散性,220kV绝缘子红外光谱基团的吸收峰面积明显小110kV的绝缘子,但整体上峰面积呈现随运行年限增大而变小的趋势。     

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。     

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。     

湿热环境下复合绝缘子伞裙老化快速检测及评价技术研究

现有的复合绝缘子检测评价技术以离线方式为主，难以对大规模运行中绝缘子的老化程度开展快速、便捷的判断。本文提出一种基于高光谱技术的复合绝缘子表面老化程度快速检测及评级方法。首先通过比较老化复合绝缘子伞裙和基体的Si-O-Si、Si-CH₃傅里叶红外光谱吸收峰对老化程度进行分级，然后利用高光谱数据并结合SVM算法模型对绝缘子老化程度进行分类。结果表明：“轻度、中度、重度”老化分类的准确度为71.8%，“轻度、重度”分类的准确度为97.3%。通过强度阈值分割方法，可以从复合绝缘子图像中剔除污损区域，抽取出老化区域。     

基于激光诱导击穿光谱的复合绝缘子老化诊断方法初探

以现场运行后的复合绝缘子为实验样品,初步探究了用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术进行复合绝缘子老化程度检测的可行性。首先测试复合绝缘子伞裙表面和芯层的Si元素和Al元素含量,然后计算各元素含量浅深比,并对复合绝缘子进行憎水性、傅里叶红外光谱(FTIR)及硬度测试。结果表明:LIBS、憎水性、FTIR和硬度测试结果具有一致性,验证了LIBS技术用于分析复合绝缘子老化的可行性。通过元素含量浅深比可以很好地判断绝缘子的老化程度,浅深比数值越接近于1,老化程度越轻。