CN104101818A - 一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压电力设备检测技术领域，特别是涉及一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法。本发明是利用紫外成像仪对放电强度进行量化的方法，将临界闪络时刻的放电参数与紫外特征参数加以对应，获得基于紫外成像的复合绝缘子闪络前状态诊断判据。本发明建立放电等离子体参数、放电紫外辐射强度与电场强度三大参数之间相互对应的“三大关系”，最终取得了利用紫外成像检测棒形悬式绝缘子的闪络前状态诊断判据，并引入等离子体能级的概念，得到了基于等离子体能级的复合绝缘子闪络前状态诊断判据，有利于现场检测。适于在高压电力设备检测技术领域推广和应用，并具有积极的社会效益和经济效益。

Description

一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法

技术领域

本发明涉及高压电力设备检测技术领域，特别是涉及一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法。

背景技术

已有研究表明，紫外成像作为一种新兴的非接触式高压设备故障检测方法，具备很多其他方法无法替代的优点，但由于缺乏相对应的理论研究，尤其是对其成像后故障判据即利用紫外成像仪对放电强度进行量化方法研究的匮乏，导致其在使用中存在很大的盲目性。也就是说，利用紫外成像仪记录放电过程中所产生的紫外特征参数与实际放电参数之间的对应关系并未明确。目前，常用的紫外成像仪对放电强度量化方法有光子数法、紫外光斑面积法、光斑直径法与紫外辐射法等，它们各有其优缺点，但普遍缺点是无法真正利用紫外成像量化放电强度。

发明内容

为克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法，目的是更为精确合理的利用紫外成像仪对放电强度进行量化，并将临界闪络时刻的放电参数与紫外特征参数加以对应，从而获得基于紫外成像的悬式绝缘子闪络前状态诊断判据。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法，是利用紫外成像仪对放电强度进行量化的方法，将临界闪络时刻的放电参数与紫外特征参数加以对应，获得基于紫外成像的复合绝缘子闪络前状态诊断判据；

本发明具体操作步骤如下：

(1)利用紫外成像仪测量三个测试点上紫外辐射通量；

(2)由紫外辐射通量计算该测试点电场强度；

(3)定义相关系数ξ为相同测试点上的紫外辐射通量密度与电场强度的比值，ξ(×10^-9(W/m²))值在5到11之间；由于第一测试点1处场强最大，其ξ值在6到7之间，由于第一测试点1处放电比较集中，因此ξ值最为可信；因此实测中取ξ为7(×10^-9(W/m²))；

(4)在复合绝缘子临界闪络时刻，用探针测得三个测试点处等离子体团电子平均能量，由此可回推该测试点电场强度，并得到紫外辐射通量计算值；

(5)定义误差修正系数β为紫外通量密度的实测值与计算值的比值；根据大量试验，β取1.08；

(6)由得到该运行条件下约化场强的经验式为E/n＝25.55P_uv；

(7)选取不同运行条件下复合绝缘子，测试电子平均能量的最小值，通过上述经验式，推导得到紫外通量密度的实测值不大于3×10^-9(W/m²)，超过该值绝缘子则面临闪络危险。

所述的测试点位置选取，是在绝缘子上间隔选取或连续选取；或分别选取绝缘子金具处、芯棒中心点和接地段三个沿面测试点。

所述的测试点为至少一个以上。

所述的一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法，具体操作步骤如下：复合绝缘子技术参数为结构高250mm，最小电弧距离180mm，最小公称爬电距离380mm；盐密值0.3mg/cm²，灰密值2mg/cm²；紫外成像仪放置距该绝缘子4m处，设定增益60％；在绝缘子在不同端电压下，选取不同测试点测量了紫外辐射通量大小，分别选取复合绝缘子金具处、芯棒中心点和接地段三个沿面测试点：第一测试点1，第二测试点2及第三测试点3测量时，在每个测试点的正下方用滤光片对准待测点，每个测试点测量1分钟左右，紫外成像仪积分时间设置为1ms；得到紫外辐射通量后，由式

$P_{\mathrm{uv}}={\mathrm{\λ}}_2{\mathrm{\λ}}_1[J_0\exp (1.13\×{10}^{5}d/\exp \left(\frac{27400}{E}\right)){]}^2$

求得对应各测试点处电场强度；定义相关系数ξ为相同测试点上的紫外辐射通量密度与电场强度的比值，ξ可测；

该运行条件下复合绝缘子闪络电压平均值在39.1kV，逆推t时间，将该时刻的电压作为被缩短后的有效绝缘距离可以承受的最大电压；局部电弧的最小扩散速为每秒一百米，10kV复合绝缘子的最小公称爬电距离为380mm，则t＝3.8ms，临界电压为38.162kV；将电压匀速升压至38.162kV，复合绝缘子未闪络；停止升压，用探针测量端部等离子体团参数，用紫外成像仪测量绝缘子端部紫外辐射通量，二者均可测；

根据计算结果，温度为300K时电子能量2.47eV对应的约化场强值86Td，由此得到该运行条件下复合绝缘子紫外成像检测的闪络前状态诊断判据为紫外通量密度的实测值不大于3×10^-9(W/m²)，该值为有效绝缘距离可以承受端电压的最小临界点，超过该值复合绝缘子则面临闪络危险。

本发明的优点及应用效果是：

建立放电等离子体参数、放电紫外辐射强度与电场强度三大参数之间相互对应的“三大关系”。通过先导通道等离子体输运模型，得到复合绝缘子放电过程中等离子体参数与电场强度之间的对应关系；再根据紫外辐射强度与电场强度之间的对应关系，联立得到等离子体参数与紫外辐射强度之间的对应关系。通过试验得到了复合绝缘子临界闪络时刻的电子平均能量与紫外辐射通量密度，最终取得了利用紫外成像检测棒形悬式绝缘子的闪络前状态诊断判据。并引入等离子体能级的概念，得到了基于等离子体能级的复合绝缘子闪络前状态诊断判据，更有利于现场检测。适于在高压电力设备检测技术领域推广和应用，并具有积极的社会效益和经济效益。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明中紫外辐射测量***框图；

图2是本发明中在复合绝缘子上紫外辐射测试点位置示意图；

图3是本发明中电子平均能量与约化场强的对应关系；

图4是本发明方法的操作流程框图。

图中：第一测试点1，第二测试点2，第三测试点3，复合绝缘子4。

具体实施方式

本发明是一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法。如图1-图3所示，主要包括：一种更为精确合理的利用紫外成像仪对放电强度进行量化的方法，将临界闪络时刻的放电参数与紫外特征参数加以对应，获得了基于紫外成像的复合绝缘子闪络前状态诊断判据。本发明中所用的紫外成像仪为市售的即可。本发明中紫外辐射测量***框图如图1所示。

如图4所示，图4是本发明方法的操作步骤，具体如下：

1、利用紫外成像仪测量复合绝缘子上第一测试点1，第二测试点2及第三测试点3上紫外辐射通量,测试点位置选取如图2所示，可以间隔选取，或连续选取，或分别选取复合绝缘子金具处、芯棒中心点和接地段三个沿面测试点。所述的测试点为至少一个以上。

2、由紫外辐射通量计算该测试点电场强度。

3、定义相关系数ξ为相同测试点上的紫外辐射通量密度与电场强度的比值，ξ(×10^-9(W/m²))值在5到11之间。由于

第一测试点1处场强最大，其ξ值在6到7之间，由于第一测试点1处放电比较集中，因此ξ值最为可信。因此实测中取ξ为7(×10^-9(W/m²))。

4、在绝缘子临界闪络时刻，用探针测得测试点1处等离子体团电子平均能量，由此可回推该测试点电场强度，方法见图3，并得到紫外辐射通量计算值。

5、定义误差修正系数β为紫外通量密度的实测值与计算值的比值。根据大量试验，β取1.08。

6、由得到该运行条件下约化场强的经验式为E/n＝25.55P_uv。

7、选取不同运行条件下绝缘子，测试电子平均能量的最小值，通过上述经验式，推导得到紫外通量密度的实测值不大于3×10^-9(W/m²)，超过该值绝缘子则面临闪络危险。

具体实施时，以某运行中复合绝缘子为例进行说明。该绝缘子技术参数为结构高250mm，最小电弧距离180mm，最小公称爬电距离380mm。盐密值0.3mg/cm²，灰密值2mg/cm²。紫外成像仪放置距该绝缘子4m处，设定增益60％。在绝缘子在不同端电压下，选取不同测试点测量了紫外辐射通量大小，测试点的选取如图2所示：分别选取复合绝缘子金具处、芯棒中心点和接地段三个沿面测试点：第一测试点1，第二测试点2及第三测试点3测量时，在每个测试点的正下方用滤光片对准待测点，每个测试点测量1分钟左右，紫外成像仪积分时间设置为1ms。得到紫外辐射通量后，由式

$P_{\mathrm{uv}}={\mathrm{\λ}}_2{\mathrm{\λ}}_1[J_0\exp (1.13\×{10}^{5}d/\exp \left(\frac{27400}{E}\right)){]}^2$

求得对应各测试点处电场强度。定义相关系数ξ为相同测试点上的紫外辐射通量密度与电场强度的比值，ξ可测。该运行条件下绝缘子闪络电压平均值在39.1kV，逆推t时间，将该时刻的电压作为被缩短后的有效绝缘距离可以承受的最大电压。局部电弧的最小扩散速为每秒一百米，10kV复合绝缘子的最小公称爬电距离为380mm，则t＝3.8ms，临界电压为38.162kV。将电压匀速升压至38.162kV，复合绝缘子未闪络。停止升压，用探针测量端部等离子体团参数，用紫外成像仪测量绝缘子端部紫外辐射通量，二者均可测。

根据计算结果，温度为300K时电子能量2.47eV对应的约化场强值86Td，由此得到该运行条件下复合绝缘子紫外成像检测的闪络前状态诊断判据为紫外通量密度的实测值不大于3×10^-9(W/m²)，该值为有效绝缘距离可以承受端电压的最小临界点，超过该值绝缘子则面临闪络危险。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式，其他的任何为背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法，其特征是：利用紫外成像仪对放电强度进行量化的方法，将临界闪络时刻的放电参数与紫外特征参数加以对应，获得基于紫外成像的复合绝缘子闪络前状态诊断判据；

本发明具体操作步骤如下：

(1)利用紫外成像仪测量三个测试点上紫外辐射通量；

(2)由紫外辐射通量计算该测试点电场强度；

(3)定义相关系数ξ为相同测试点上的紫外辐射通量密度与电场强度的比值，ξ(×10^-9(W/m²))值在5到11之间；由于第一测试点1处场强最大，其ξ值在6到7之间，由于第一测试点1处放电比较集中，因此ξ值最为可信；因此实测中取ξ为7(×10^-9(W/m²))；

(4)在复合绝缘子临界闪络时刻，用探针测得三个测试点处等离子体团电子平均能量，由此可回推该测试点电场强度，并得到紫外辐射通量计算值；

(5)定义误差修正系数β为紫外通量密度的实测值与计算值的比值；根据大量试验，β取1.08；

(6)由得到该运行条件下约化场强的经验式为E/n＝25.55P_uv；

(7)选取不同运行条件下复合绝缘子，测试电子平均能量的最小值，通过上述经验式，推导得到紫外通量密度的实测值不大于3×10^-9(W/m²)，超过该值绝缘子则面临闪络危险。

2.根据权利要求1所述的一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法，其特征是：所述的测试点位置选取，是在绝缘子上间隔选取或连续选取；或分别选取绝缘子金具处、芯棒中心点和接地段三个沿面测试点。

3.根据权利要求1所述的一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法，其特征是：所述的测试点为至少一个以上。

4.根据权利要求1所述的一种基于紫外成像的高压复合绝缘子故障检测的方法，其特征是：所述的本发明具体操作步骤如下：

复合绝缘子技术参数为结构高250mm，最小电弧距离180mm，最小公称爬电距离380mm；盐密值0.3mg/cm²，灰密值2mg/cm²；紫外成像仪放置距该绝缘子4m处，设定增益60％；在绝缘子在不同端电压下，选取不同测试点测量了紫外辐射通量大小，分别选取复合绝缘子金具处、芯棒中心点和接地段三个沿面测试点：第一测试点1，第二测试点2及第三测试点3测量时，在每个测试点的正下方用滤光片对准待测点，每个测试点测量1分钟左右，紫外成像仪积分时间设置为1ms；得到紫外辐射通量后，由式

$P_{\mathrm{uv}}={\mathrm{\λ}}_2{\mathrm{\λ}}_1[J_0\exp (1.13\×{10}^{5}d/\exp \left(\frac{27400}{E}\right)){]}^2$

求得对应各测试点处电场强度；定义相关系数ξ为相同测试点上的紫外辐射通量密度与电场强度的比值，ξ可测；

该运行条件下复合绝缘子闪络电压平均值在39.1kV，逆推t时间，将该时刻的电压作为被缩短后的有效绝缘距离可以承受的最大电压；局部电弧的最小扩散速为每秒一百米，10kV复合绝缘子的最小公称爬电距离为380mm，则t＝3.8ms，临界电压为38.162kV；将电压匀速升压至38.162kV，复合绝缘子未闪络；停止升压，用探针测量端部等离子体团参数，用紫外成像仪测量绝缘子端部紫外辐射通量，二者均可测；

根据计算结果，温度为300K时电子能量2.47eV对应的约化场强值86Td，由此得到该运行条件下复合绝缘子紫外成像检测的闪络前状态诊断判据为紫外通量密度的实测值不大于3×10^-9(W/m²)，该值为有效绝缘距离可以承受端电压的最小临界点，超过该值复合绝缘子则面临闪络危险。