[发明专利]高压气体绝缘输电设备绝缘子直流沿面闪络电压预测方法

说明书

本申请涉一种高压气体绝缘输电设备绝缘子直流沿面闪络电压预测方法，方法包括：基于预设的绝缘材料配方制备多种待测样片以进行气固界面特性测试，得到测试结果，在确定多种待测样片的每种待测样片的多个输入参数后，以直流沿闪电压为核心参数进行统计分析，得到多个输入参数与直流沿闪电压的相关性系数，并将其绝对值按照预设次序进行排序，得到对应的多个气固界面参数，进而结合测试结果作为训练集，训练回归预测模型，以预测材料的直流沿面闪络电压。由此，解决了相关技术采用的绝缘材料价格高、废品率高、可再循环性差，易造成资源浪费、环境污染等问题，通过测试气固界面特性，提升了绝缘材料的运行稳定性及其直流沿闪电压。

技术领域

本发明涉及电压测试技术领域，特别涉及一种高压气体绝缘输电设备绝缘子直流沿面闪络电压预测方法。

背景技术

高压气体绝缘输电设备(GIS(Gas insulated switchgear，直流气体绝缘金属封闭开关)/GIL(Gas insulated transmission line，气体绝缘金属封闭输电管道))具有结构紧凑、对环境条件不敏感、输送容量大、维护要求低等优点，在现代输电网中得到了广泛的应用。近年来，环保型电气设备要求通过对整个生命周期的环境影响评估来减少GIS/GIL的环境污染——从原材料的提取、制造到能源和设备的管制和运行，直至其生命终止进行GIS/GIL拆卸和材料回收。因此，越来越多的制造商开始考虑绝缘材料的环境友好性和可回收性。目前，GIS/GIL采用的支撑绝缘子(盆式绝缘子和支柱绝缘子)均采用环氧树脂氧化铝复合材料体系浇注固化而成，存在如下问题。

我国GIS/GIL支撑绝缘子的环氧树脂体系普遍采用国外进口材料。首先，从材料成本上来说国外占有垄断地位，产品价格比较高；其次，由于环氧树脂的刚度和脆性特点，环氧树脂绝缘件对于厚度和形状的要求较高、用量较大，在绝缘件生产过程中，由于废品率不可避免，这将会导致产生较多的废料。其中，我国每年在生产过程中产生的废料约有1000万吨左右，由于含有无机填料的热固性材料环氧树脂复合材料可再循环性差，目前在国际范围内这些废品没有特殊回收途径，不能二次利用，只能采用焚烧或者填埋的方式进行处理，另外，退役的高压设备中的环氧基绝缘件也只能通过焚烧或者填埋的方式进行处理，这造成了资源的严重浪费，并且污染了环境。热塑性材料作为可回收聚合物，完全避免了热固性材料生产与报废过程中的大量浪费与污染，具备较大替代潜力。寻找在高压应用中用作绝缘材料的热塑性材料，需满足的主要特征如下：(1)具有良好的机械和电气性能；(2)对绝缘气体分解产物具有良好的化学耐受性(3)良好的可回收性；(4)较易从市场上获取；(5)可靠的加工工艺。

作为五大工程塑料之一，PET(Polyethyl Enetereph Thalate，聚对苯二甲酸乙二醇脂)分子结构高度对称。作为一种能够高度结晶的半结晶聚合物，PET材料具有光滑的表面、优秀的抗蠕变、抗力学疲劳、耐摩擦性能。PET分子链中的苯环结构大幅增强了材料刚性，使其具有优秀的材料强度。此外PET也具有优秀的电绝缘性能，采用PET复合材料来替代环氧树脂制造GIS/GIL内部绝缘子存在可行性。

采用PET复合材料来替代环氧树脂需要对PET复合材料的电气性能及其绝缘故障进行研究。发生于绝缘材料与六氟化硫气体界面处的直流沿面闪络现象(简称直流沿闪)是直流气体绝缘金属封闭开关(或者气体绝缘金属封闭输电管道中常见的绝缘故障。然而，由于直流沿闪过程十分复杂，且容易受到气固界面上诸多因素的影响，给直流闪络的分析带来了极大的困难。此外六氟化硫气体氛围下的直流沿闪试验需要使用大量的昂贵温室气体(即六氟化硫)，且充放气过程使得一套直流沿闪测试的周期极长。因此，在绝缘材料配方改进过程中，直接采用六氟化硫气体氛围下的直流沿闪试验进行性能的衡量是不经济、不环保且耗时多的。此外，鲜有研究者直接探索气固界面上不同界面特性与直流沿闪的关联性。因此，难以有目标、有方向地提升去绝缘材料的气固界面直流沿闪电压。

为了能够不进行六氟化硫气体氛围下的直流沿闪试验也能进行绝缘特性的判断，同时也为了有目标、有方向地提高绝缘材料在高压环境下的运行稳定性，提升其直流沿闪电压，有必要研究基于绝缘材料气固界面特性的直流沿面闪络电压预测方法。