[发明专利]一种模拟复合绝缘子内部发热的用具及方法

说明书

为了尽可能模拟现场复合绝缘子发热现象，进一步研究高温对于复合绝缘子酥朽断裂的影响，提出高温导致复合绝缘子酥朽断裂的机理，以此找到预防复合绝缘子酥朽断裂的有效措施，本发明提出一种模拟复合绝缘子内部发热的用具及方法，包括外层的硅橡胶护套和被护套包裹的玻璃钢柱状芯棒，护套和芯棒临界处放置有微小的模拟缺陷，与护套和芯棒形成带缺陷的复合绝缘子；模拟缺陷与护套之间有半椭球形的空气间隙，且模拟缺陷长度远小于芯棒长度；模拟缺陷为高介损或导电性材料，护套和芯棒为绝缘材料；对上述模拟复合绝缘子样品进行微波加热，即可得到模拟的由于高温导致复合绝缘子酥朽断裂的样品。

技术领域

本发明涉及电力系统安全领域，更具体涉及一种模拟复合绝缘子内部发热的用具及方法。

背景技术

复合绝缘子因为其优良的憎水性能，重量轻，方便运输安装等优点被广泛应用，起着保护电力系统和设备的作用。但近年来运行中的复合绝缘子出现了酥朽断裂的异常断裂现象，引发了极为恶劣的电网安全事故。通过现场勘测发现酥朽断裂的复合绝缘子有如下特征：1)芯棒出现严重劣化(芯棒宏观断面不光滑、芯棒的质地变酥、形如枯朽的木头，芯棒粉化、玻璃纤维与环氧树脂基体相互分离等)；2)芯棒断裂处附近的硅橡胶护套与玻璃钢芯棒之间界面失效；3)硅橡胶护套与玻璃钢芯棒间的界面失效区域多与高压端之间通过碳化通道相连；4)护套上出现若干由内向外发展的横向电蚀孔；5)发生断裂的绝缘子在断裂之前存在异常温升现象。对于复合绝缘子酥朽断裂的原因，学术界尚无明确结论，但初步的实验研究表明高温是导致复合绝缘子酥朽断裂的关键因素。

复合绝缘子的异常发热现象产生于玻璃钢芯棒与绝缘护套的交界面处，通常位于高压端的前几个伞裙的某一部位。现有的实验室加热手段难以模拟界面处的发热，传统的方法是对绝缘子(包括绝缘护套)加热，热量传递由护套表面逐渐向内发展，或者是对芯棒加热，不再考虑绝缘护套的影响，且各种热老化模拟实验往往是对完整的样品加热，不符合现场复合绝缘子局部发热的特点，模拟出来的酥朽劣化形貌与现场酥朽断裂的绝缘子差别较大，难以在实验室中复现绝缘子热老化过程，对酥朽断裂的机理的进一步研究造成障碍。

发明内容

为了解决上述问题，尽可能模拟现场复合绝缘子发热现象，进一步研究高温对于复合绝缘子酥朽断裂的影响，提出高温导致复合绝缘子酥朽断裂的机理，以此找到预防复合绝缘子酥朽断裂的有效措施，本发明提出以下技术方案。

一种模拟复合绝缘子内部发热的用具，包括外层的硅橡胶护套和被护套包裹的玻璃钢柱状芯棒，护套和芯棒临界处放置有微小的模拟缺陷，与护套和芯棒形成带缺陷的复合绝缘子；模拟缺陷与护套之间有半椭球形的空气间隙，且模拟缺陷长度远小于芯棒长度；模拟缺陷为高介损或导电性材料，护套和芯棒为绝缘材料。

优选的，模拟缺陷为镀金钨针。

优选的，长度至少为50mm，护套厚度为6-9mm，芯棒直径为24-30mm，镀金钨针曲率半径为1μm，半椭球形的空气间隙长径为10-15mm，短径为2-3mm。

另外提出一种基于以上任一用具的模拟复合绝缘子内部发热的方法，包括步骤：

取多个50-200mm长的带缺陷的复合绝缘子样品；

对样品使用微波加热，微波功率为400-1000W，加热时长为10-60s，得到模拟的发热复合绝缘子。

优选的，微波功率优选为600W，加热时长优选为10s。

微波加热相比其他实验室加热手段，在模拟复合绝缘子异常发热方面有诸多优势。本发明基于微波在不同介质中的传播特性，实现了玻璃钢芯棒与硅橡胶护套界面上的局部加热，而非传统的绝缘子整体加热。通过温度传感器控制最大温升及微波功率，调整加热时间，使人工预置缺陷绝缘子经过热老化实验与现场酥朽断裂绝缘子的特征相一致。通过红外热像仪可以观测到绝缘子内部温度分布，从而精确地定位缺陷位置。