[发明专利]一种有机材料绝缘件表面漏电起痕的分析计算方法

说明书

技术领域

本发明属于电气设备缺陷诊断领域，涉及一种有机材料绝缘件表面漏电起痕的分析计算方法。

背景技术

随着应用于电网的有机绝缘部件数量以及绝缘材料种类的逐渐增多，由有机绝缘破坏导致的绝缘事故也日趋增多。除了产品本身的设计缺陷和质量问题以外，人们对有机绝缘材料的适用范围了解不足而导致使用不当，也是事故产生的主要原因。特别是近些年来，在电力电子技术高速发展的同时，有机绝缘材料的使用环境也趋于多样化，不仅在普通环境下，还在低气压，室外全天候，海岸盐害地区，高温潮湿环境，沙尘暴，化学气体，放射线辐射，高磁场等特殊环境下大量应用。在这些环境下使用的有机绝缘材料有着无机绝缘所没有的特殊现象，即发生在材料表面的电痕劣化现象。

电痕劣化引起绝缘破坏是发生在有机绝缘材料表面特有的绝缘破坏形式，称为电痕破坏。引起电痕破坏的间接原因是有机绝缘表面的潮湿与污秽。在潮湿污秽状态下，电场足够大时材料表面有漏电流产生，由于焦耳热的作用，材料表面的温度逐渐升高，当有机材料表面温度达到一定值时就会发生热解，表面有碳析出，这就是有机材料的碳化现象。由于碳化生成物的电导率高，此处的电场密度集中于该碳化部分，使该部分的电流继续增大，产生更多的焦耳热，从而使周围温度也升高，致使周围也发生碳化，最终导致短路，发生电痕破坏。

触头盒是开关柜内为动静触头提供绝缘保护的电气部件，具有优异的防污闪性，大大提高了其在开关柜内运行的可靠性。然而触头盒外绝缘材料为有机绝缘，相对于其他类型的材料而言，有机绝缘材料面临着热解碳化问题。尤其随着运行时间的增加、运行环境的劣化，其热解碳化问题变得更为突出。目前，国内外研究者对于有机绝缘材料的研究主要在于其材料特性和化学性能方面，而对于有机绝缘材料的电气性能方面却很少提及。因此，为了保证开关柜的正常稳定运行，发明一种有机绝缘材料热老化的分析判断方法是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中无法准确判断有机材料绝缘件表面在什么情况下会出现漏电起痕并形成炭斑，并如何分析计算漏电起痕的问题，提出了一种基于阻容等效电路模型计算有机材料绝缘件表面漏电起痕并形成炭斑的方法，该方法思路新颖、判断准确。

绝缘材料表面洁净时，电阻率很大，表面泄漏电流很小，故发热速率较慢；当绝缘材料表面出现电导率改变状况时，其表面泄漏电流急剧增大，发热速率快速增加，根据能量守恒定律，当绝缘材料表面状况处发热总量大于炭化所需能量时，就会发生炭化。通过对碳化所需能量和状况处产热总量的计算，得出起痕炭化判断。

一种有机材料绝缘件表面漏电起痕的分析计算方法，包括以下步骤：

步骤1：采集有机材料绝缘件待计算的起痕区域数据；

所述数据包括有机材料绝缘件待计算的起痕区域电阻率μ、电极面积S₀、比热c、密度ρ、环境温度T₁、待计算起痕区域长度l、宽度d及面积S₁；

步骤2：利用步骤1获得的数据，获取待计算起痕的区域发生起痕炭化所需能量Q：

Q＝mcΔT

其中，m为待计算起痕的区域质量，m＝ρlS₁，ΔT为炭化所需温升，ΔT＝T₀-T₁，T₀为有机材料绝缘件发生起始炭化时的温度；

步骤3：构建有机材料绝缘件待计算的起痕区域的电阻、电容等效电路，并计算等效电路产热量Q₁：