用于硅橡胶复合绝缘子老化检测的便携式单边磁共振传感器设计*

定量准确评估复合绝缘子老化状态对电网安全运行至关重要.设计了一款能实现复合绝缘子老化状态现场定量无损检测的便携式单边磁共振传感器.首先设计了主磁体和配套的射频线圈;然后测量了具有不同使用时间的复合绝缘子,并得到了对应氢质子的横向弛豫衰减曲线;最后利用逆拉普拉斯变换对横向弛豫衰减曲线进行后处理,得到了横向弛豫时间T2的1-D频谱分布.试验结果表明,随着硅橡胶复合绝缘子使用时间的增加,伞裙表面的T2值减小,且伞裙表面与内部的T2之差增加.使用所设计的单边磁共振传感器可以实现对硅橡胶复合绝缘子老化状态的检测.     

基于磁共振原理的复合绝缘子伞裙老化状态检测方法研究

为了能便携且无损地测量户外绝缘子老化状态,提出了一种户外便携的单边核磁共振传感器,使用该传感器测量了不同使用年限的复合绝缘子,通过磁共振算法计算复合绝缘子的等效横向弛豫时间。试验结果显示,绝缘子的等效横向弛豫时间与绝缘子使用时间是负相关的,使用时间越久,弛豫时间越短。     

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。     

用于复合绝缘子伞裙老化状态检测的单边核磁共振传感器

为了实现对复合绝缘子老化状态的定量无损检测,设计出一种新型便携式单边核磁共振传感器,并对传感器的永磁体结构和射频线圈结构进行了优化设计。使用该传感器对三种不同使用时间的复合绝缘子进行了测量,并对核磁共振的回波衰减信号进行指数拟合,获得样品的等效横向弛豫时间,结果表明:随着使用年数的增长,复合绝缘子表面的等效横向弛豫时间呈减小趋势。同时利用静态接触角法测量了复合绝缘子的静态接触角,并将两种方法测得的结果进行比较。结果表明:两者变化趋势相同,但等效横向弛豫时间的变化更明显。     

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。     

测量复合绝缘子伞裙老化状态的低场核磁共振传感器

随着复合绝缘子挂网运行时间的增加,复合绝缘子的老化日趋严重。为了方便快捷地检测复合绝缘子的老化程度,文中根据复合绝缘子伞裙护套的结构特点,设计了一种U型的便携式低场核磁共振传感器。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。对CPMG回波衰减数据进行双指数函数拟合分析,得到硅橡胶伞裙材料的等效横向弛豫时间参数:t2,short和t2,long。实验结果表明,硅橡胶伞裙的t2,long参数与其老化程度有很好的对应关系,具体表现为随着绝缘子老化程度的加剧,横向弛豫时间t2,long逐渐减小。     

应用显微红外法的硅橡胶复合绝缘子伞裙老化深度研究

复合绝缘子在运行环境因素的综合作用下易发生老化并引发绝缘子性能劣化乃至失效,因此对绝缘子老化影响深度进行检测和评估非常必要。采用显微红外光谱技术,通过测量硅橡胶伞裙由表及里不同深度处的2960 cm-1甲基峰面积分布变化,发展了一种测量运行硅橡胶复合绝缘子老化深度的检测技术。系统讨论了显微红外光谱法的测试原理、扫描方式、边界效应影响等问题,并分别针对线扫描及面扫描模式提出了相应的老化深度计算方法。同时应用该方法测试了广东电网500kV输电线路抽检复合绝缘子低压端伞裙的老化深度,发现基本在50~85?m之间;还对500kV榕茅甲线断串复合绝缘子的故障部位伞裙的老化状态进行了研究,发现由于高压端放电现象严重,故障部位伞裙老化深度达105~141?m,为正常老化情况(35?m)的3~4倍。     

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。     

硅橡胶基阻燃输电绝缘子的老化及寿命预测

采用高温加速老化的方法,在210℃下对制备的硅橡胶基阻燃输电绝缘子样品进行不同时间的热老化试验,并使用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、接触角测试仪对样品性能进行测量表征.结果表明:随着老化时间的延长,样品中含有的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂颗粒不断分解,在样品表面形成大量孔洞,氨基和羟基官能团的红外吸收峰强度不断减小;使用不同溶液测得的接触角都呈下降趋势,其中盐溶液与酸液对疏水性的侵蚀更加严重;利用Hallberg-Peck模型与接触角推算出水条件下硅橡胶绝缘子的寿命为16.6年,酸雨条件下硅橡胶绝缘子的寿命为10.4年,海水条件下硅橡胶绝缘子的寿命为10.2年.     

基于核磁共振与红外光谱的复合绝缘子老化程度量化评估方法

以现场运行时间不同的复合绝缘子为样品,通过核磁共振与红外光谱试验,分析了表征复合绝缘子老化程度的特征量——横向弛豫时间T2、Si-CH3吸收峰面积SSi-CH     

一种复合绝缘子老化状态检测技术

硅橡胶绝缘子具有良好的耐污性能,且质量较轻,这一优点使硅橡胶绝缘子得到国内外广泛使用。但随着时间的延长,与电瓷和玻璃绝缘子相比,硅橡胶材质的绝缘子的老化程度更加严重。因此,有效准确地检测复合绝缘子的老化程度是目前该领域的重要研究内容。本研究结合太赫兹技术的优势,利用高频太赫兹信号在硅橡胶中的传播特性,对其老化程度进行定量分析和分类,提出一种基于太赫兹技术的老化程度检测方法。选取华北地区10kV~110kV线路电压等级11支绝缘子样品,并对样本老化程度进行标定和老化分级。对该11支样品使用太赫兹矢量网络分析仪进行测试,根据S11参数曲线和样本的老化分类,通过比较太赫兹信号垂直入射绝缘子的回波损耗,可得出复合绝缘子所处老化等级,进而判断老化状态。使用小波去噪和BP神经网络对产生的太赫兹信号进行预处理,与未信号预处理的进行对比,结果表明,前者对绝缘子的老化程度的检测结果更加精确。     

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。     

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。     

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。     

硅橡胶复合绝缘子运行寿命的试验研究

为评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全寿命,提高供电可靠性,从上海电网中实际运行的线路上,选取运行年限>10a的110kV硅橡胶复合绝缘子作为试验研究样品绝缘子,通过对其表面特性及工频和冲击电压的试验研究,并辅助硅橡胶材料的微观试验,分析和探讨硅橡胶复合绝缘子运行寿命特性、电气和机械性能的综合因子老化规律,评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全运行状态。研究结果表明:在硅橡胶材料表面特性正常的情况下,其工频和冲击电压试验的干、湿闪电压较接近并与外绝缘结构有关;当硅橡胶材料表面特性老化时,其干、湿闪络电压出现差值,表现出与材料表面特性有关。     

基于热刺激电流的硅橡胶合成绝缘子老化诊断方法初探

初步研究了用热刺激电流(TSC)技术进行硅橡胶合成绝缘子老化状态评估诊断的可行性。首先研究各种试验参数对硅橡胶合成绝缘子TSC特性的影响，结合不同测试条件的硅橡胶绝缘子陷阱电荷趋势图，确定一种合适的TSC试验参数，并在此给定的试验参数下，对比研究同一厂家新旧2批合成绝缘子的TSC特性。初步试验发现，新旧绝缘子的TSC测试结果明显不同。结合绝缘子的憎水性测试及微观结构分析发现，TSC测试结果与憎水性、微观结构之间存在一定联系。研究结果表明，如果深入系统地研究TSC特性与老化特性之间的关系，TSC技术有可能成为硅橡胶合成绝缘子老化程度评价及诊断的新方法。     

硅橡胶复合绝缘子伞裙护套的老化及其判据研究

介绍了我国交流复合绝缘子运行情况,分析了绝缘子的老化问题和事故原因,对现场取下的试品进行了憎水性和硬度的测量以及老化性能的评估。认为目前复合绝缘子损坏的主要原因是早期设计、制作工艺和材料配方不成熟,真正由于硅橡胶伞裙护套老化造成的事故还不多见。大部分复合绝缘子运行10年及以上仍具有良好的憎水性,硅橡胶表面憎水性的下降和硬度的增加与运行时间并无明显关联。硅橡胶的老化是一个漫长的过程,即使出现中期老化特征,仍在一段较长时间内可以保障复合绝缘子的安全运行。认为硅橡胶的老化不应成为复合绝缘子推广使用的障碍。     

硅橡胶复合绝缘子老化状态评估新判据

为利用硅橡胶材料的电导电流特性对复合绝缘子进行老化状态评估,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不同运行年限试样的电老化阈值,并根据电老化阈值评估试样的老化状态,再通过静态接触角测量结果分析试样的憎水性,最后利用扫描电镜测试分析试样的表面微观。初步试验发现,试样的老化程度越严重,其陷阱能级越深、电老化阈值越低、电导电流数值越大;新试样的电老化阈值在10k V/mm左右,运行15a的试样电老化阈值在5.5k V/mm左右;老化严重的试样电导电流较新试样要高出数倍;陷阱载流子密度与电老化阈值成正比关系;试样的电老化阈值与其憎水性、表面微观有着高度的对应关系。研究表明,通过硅橡胶材料的电导电流测试得到的电老化阈值,基本可以反映绝缘材料老化状态,电老化阈值有可能会成为硅橡胶复合绝缘子老化状态评估的新判据。     

运行老化后硅橡胶绝缘子的性能变化

针对硅橡胶绝缘子在挂网运行中的老化现象,从憎水性、机械性能和微观形貌等方面论述运行老化后硅橡胶绝缘子的变化情况。首先使用静态接触角法测试运行老化后硅橡胶绝缘子样本的憎水性能,并测量老化硅橡胶绝缘子样本的撕裂强度和击穿电压,以及通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察其表面的微观形貌。同时通过和新硅橡胶样本的对比,分析运行中硅橡胶材料的老化对硅橡胶绝缘子应用的影响。     

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。