CN115718225A - 一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法和设备，属于避雷器评估技术领域。本发明的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，通过构建缺陷避雷器制作模型、加速受潮处理模型、缺陷数据获取模型、结构等比例模型、电压检测模型、特征电气量计算模型、湿度监测模型、评估模型，能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估。本发明的加速受潮处理模型、结构等比例模型，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电压检测模型、湿度监测模型获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性，进而可提高检修工作效率，确保电网安全稳定运行。

Description

一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法和设备

技术领域

本发明涉及一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法和设备，属于避雷器评估技术领域。

背景技术

避雷器是具有一定电气特性的“开关”，承受过电压时“开关闭合”，泄放积聚在设备和线路上的电荷，降低电压幅值，避免过电压对电气设备绝缘的破坏，从而保障电气设备和电网***的安全运行。随着电网等级和电力***保护水平的不断提高，避雷器在电力***中承担的作用越来越重要。

目前，国内外研究人员高度关注避雷器的绝缘状态评估这一研究方向，围绕着氧化锌避雷器的绝缘状态评估方法展开了大量的实验和研究工作。现有避雷器受潮评价方法都是基于GB11032-2020中描述的电气量，主要包括避雷器(或电阻片)的直流1mA电压U1mA，0.75倍U1mA下的电流、绝缘电阻等等，这些电气量的确在一定程度上为工作人员判断避雷器受潮状态提供了帮助，但是这些电气量往往存在“拐点效应”，即只有当受潮到一定程度后这些参数才会出现显著变化。而在这个“拐点”值之前，都符合相关测试标准的要求，这就给在线评价避雷器受潮状态带来困难。

进一步，公布号为CN 112904118A的专利文献公开了一种氧化锌避雷器电阻阀片受潮老化的性能评估方法，包括：利用热蒸汽使样品电阻阀片受潮，根据放置于蒸汽中的时间不同模拟不同的受潮程度；受潮后的样品置于室温使其充分降温，并擦干表面的水分；使用电子天平测量受潮前后的质量，以质量的改变大小来具体衡量受潮的程度；将受潮之后的电阻阀片在恒温135°的条件下，进行模拟老化实验，加压持续时间为16h，对受潮老化后的电阻阀片进行直流伏安特性、介电响应参数的测试；根据直流伏安特性曲线和介电响应参数，分析受潮老化程度。

公布号为CN 114839438 A的专利文献公开了一种基于泄漏电流谐波成分的氧化锌避雷器状态评估方法，包括：对氧化锌避雷器运行状态进行实时监测，并实时分析泄漏电流的阻性分量以及各次谐波分量，根据谐波分量、阻性分量的情况对避雷器的运行状态进行分析，并能区分阀片老化与阀片受潮缺陷，对阀片受潮能够给出初步位置判断。

因此，目前的技术大多基于单片电阻片的热蒸汽试验模拟不同受潮程度，这种基于单片电阻片的受潮研究结果难以推广至整只避雷器。另外，也有通过针筒向避雷器内部注水使避雷器受潮，与现场避雷器受潮模式和过程存在巨大差异，因此基于上述试验方法获得的试验数据难以保证可靠性，此外，现有技术不能对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估，因此无法解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的一在于提供一种通过构建缺陷避雷器制作模型、加速受潮处理模型、缺陷数据获取模型、结构等比例模型、电压检测模型、特征电气量计算模型、湿度监测模型、评估模型，确定缺陷避雷器的密封缺陷变量；根据避雷器的密封缺陷变量，确定避雷器试验环境的温度以及湿度，并设置试验参数，以获取主密封圈老化后的压缩永久变形量K，以及避雷器盖板和防爆板锈蚀数据；同时计算出缺陷避雷器所需氧化锌电阻片的数量或/和环氧绝缘杆数量或/和铝垫块直径；然后获取缺陷避雷器的全电流和参考电压信息；再对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；最后通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估，方案科学、合理，切实可行的密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法。

本发明的目的二在于提供一种能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估；通过加速受潮处理模型、结构等比例模型，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电压检测模型、湿度监测模型获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性的的密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法。

本发明的目的三在于提供一种能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估；通过若干氧化锌电阻片、若干铝垫块、若干环氧绝缘杆、避雷器绝缘筒以及复杂多因子环境气候箱，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电容式湿敏元件、全电流在线监测平台、电压无线监测装置获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性的密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法和设备。

本发明的目的四在于提供一种能在线监测避雷器逐步受潮过程中全电流变化趋势并基于此计算出阻性电流、参考相角和阻容比等特征电气量，通过从中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮老化程度的在线评估，方案简单，实用性强，可辅助检修人员在无需干扰设备正常运行的情况下，简单、迅速和准确地判断避雷器受潮程度，提高检修工作效率，确保电网安全稳定运行的密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法和设备。

为实现上述目的之一，本发明的第一种技术方案为：

一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，

包括如下内容：

通过预先构建的缺陷避雷器制作模型，对避雷器的缺陷数据进行处理，确定缺陷避雷器的密封缺陷变量；

密封缺陷变量包括主密封圈的压缩永久变形量K或/和避雷器盖板和防爆板的锈蚀数据；

利用预先构建的加速受潮处理模型，分析避雷器的密封缺陷变量，确定避雷器试验环境的温度以及湿度；

通过预先构建的缺陷数据获取模型，并根据密封缺陷变量特征，设置试验参数，以获取主密封圈老化后的压缩永久变形量K，以及避雷器盖板和防爆板锈蚀数据；

利用预先构建的结构等比例模型，计算缺陷避雷器所需氧化锌电阻片的数量或/和环氧绝缘杆数量或/和铝垫块直径；

通过预先构建的电压检测模型，获取缺陷避雷器的全电流和参考电压信息；

根据预先构建的特征电气量计算模型，对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；

若干特征电气量至少包括阻性电流分量、参考相角和阻容比；

通过预先构建的湿度监测模型，得到加速受潮过程中缺陷避雷器内部相对湿度测量值及变化趋势；

利用预先构建的评估模型，通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

本发明经过不断探索以及试验，通过构建缺陷避雷器制作模型、加速受潮处理模型、缺陷数据获取模型、结构等比例模型、电压检测模型、特征电气量计算模型、湿度监测模型、评估模型，确定缺陷避雷器的密封缺陷变量；根据避雷器的密封缺陷变量，确定避雷器试验环境的温度以及湿度，并设置试验参数，以获取主密封圈老化后的压缩永久变形量K，以及避雷器盖板和防爆板锈蚀数据；同时计算出缺陷避雷器所需氧化锌电阻片的数量或/和环氧绝缘杆数量或/和铝垫块直径；然后获取缺陷避雷器的全电流和参考电压信息；再对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；最后通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估，方案科学、合理，切实可行。

进一步，本发明能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估。本发明的加速受潮处理模型、结构等比例模型，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电压检测模型、湿度监测模型获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性。

再进一步，本发明能在线监测避雷器逐步受潮过程中全电流变化趋势并基于此计算出阻性电流、参考相角和阻容比等特征电气量，通过从中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮老化程度的在线评估，方案简单，实用性强，可辅助检修人员在无需干扰设备正常运行的情况下，简单、迅速和准确地判断避雷器受潮程度，提高检修工作效率，确保电网安全稳定运行。

作为优选技术措施：

试验参数包括加速压缩永久变形试验参数、锈蚀试验参数；

压缩永久变形量K通过主密封圈进行加速压缩永久变形试验得到；

锈蚀数据通过避雷器盖板和防爆板在高温和浓盐度环境中进行锈蚀得到。

作为优选技术措施：

加速压缩永久变形试验参数包括永久变形试验温度、压缩率和压缩时间；

压缩永久变形量的计算公式如下：

K＝(h₀-h₂)/(h₀-h₁)，

其中，h₀为密封圈压缩前的初始高度，h₁为压缩率为30％时密封圈的高度，h₂为密封圈压缩后的恢复高度；

锈蚀试验参数包括高温温度、浓盐度环境、喷洒形式、锈蚀时间。

作为优选技术措施：

避雷器试验环境为高温、高湿度环境，高温为40℃-60℃，高湿度环境为相对湿度90％-99％；

最灵敏的电气量通过单位受潮时间内相关电气量的相对变化率进行确定，其阻性电流I_r、阻容比R_c以及相对湿度RH，随加速受潮时间h的函数关系式如下：

I_r＝-0.06*exp(-h/51.07)+0.113 (1)

R_c＝-0.087*exp(-h/33.38)+0.205 (2)

RH＝-73.49*exp(-h/26.91)+104.74 (3)。

为实现上述目的之一，本发明的第二种技术方案为：

一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，包括如下步骤：

步骤1：计算避雷器所需氧化锌电阻片数量，在每两片氧化锌电阻片之间放入1片铝垫块，经环氧绝缘杆固定后放入避雷器绝缘筒内；

步骤2：将主密封圈进行加速压缩永久变形试验，并测试其老化后的压缩永久变形量K；

步骤3：将避雷器盖板和防爆板在高温和浓盐度环境中进行锈蚀；

步骤4：在步骤1基础上，分别采用步骤2中的主密封圈或/和已锈蚀的盖板和防爆板进行组装，其他部件正常、安装工艺正确，制作存在密封缺陷的缺陷避雷器；

同时在避雷器绝缘筒内部接地附近预置电容式湿敏元件，用于监测避雷器内部相对湿度，得到相对湿度测量结果；

步骤5：将步骤4中的缺陷避雷器放入复杂多因子环境气候箱中，复杂多因子环境气候箱内设置高温和高湿度环境，进行加速受潮处理；

步骤6：对步骤5中的缺陷避雷器施加长期持续运行电压，基于全电流在线监测平台和电压无线监测装置分别实时监测全电流和参考电压信息，监测结果通过无线传输形式上传到主机IED；

步骤7：主机IED基于基波电流法原理，对步骤6中的全电流和参考电压信息进行处理，计算出特征电气量；

特征电气量至少包括阻性电流分量、参考相角和阻容比；

步骤8：通过从步骤7中的特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

本发明的密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估。本发明通过若干氧化锌电阻片、若干铝垫块、若干环氧绝缘杆、避雷器绝缘筒以及复杂多因子环境气候箱，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电容式湿敏元件、全电流在线监测平台、电压无线监测装置获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性。

进一步，本发明能在线监测避雷器逐步受潮过程中全电流变化趋势并基于此计算出阻性电流、参考相角和阻容比等特征电气量，通过从中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮老化程度的在线评估，方案简单，实用性强，可辅助检修人员在无需干扰设备正常运行的情况下，简单、迅速和准确地判断避雷器受潮程度，提高检修工作效率，确保电网安全稳定运行。

作为优选技术措施：

额定电压为17kV避雷器所需氧化锌电阻片数量为5片，铝垫块直径与电阻片直径一致，固定用的环氧绝缘杆数量为3根。

作为优选技术措施：

主密封圈在避雷器上盖板与顶部之间，或下盖板与底部之间，以阻止外界空气进入避雷器；

加速压缩永久变形试验的温度为125℃，压缩率为30％，压缩时间为168h；

根据标准计算压缩永久变形量，其计算公式如下：

K＝(h₀-h₂)/(h₀-h₁)，其中h₀为密封圈压缩前的初始高度，h₁为压缩率为30％时密封圈的高度，h₂为密封圈压缩后的恢复高度；

避雷器盖板在进行锈蚀前应用角磨机去除表面镀锌层，以便有效锈蚀；

高温和浓盐度环境是指温度为50℃，NaCl盐浓度为13.6％，采用均匀喷雾形式营造腐蚀环境，锈蚀时间为240h。

作为优选技术措施：

所述缺陷避雷器，是指将锈蚀的盖板和防爆板或者老化后的密封圈按照正常安装工艺组装而成的避雷器；

若盖板和防爆板锈蚀，则组装过程中采用新密封圈；

若密封圈已老化，则组装过程中采用新的盖板和防爆板；其他未提及部件合格且正常安装；

电容式湿敏元件，用于监测加速受潮过程中避雷器内部相对湿度及变化趋势；其测量范围是1％～99％RH，在55％RH时的电容量为180pF；

当相对湿度从0变化到100％时，电容量的变化范围是163pF～202pF；

温度系数为0.04pF/℃；

复杂多因子环境气候箱提供-20～150℃的温度范围，20％～98％的相对空气湿度；

设置高温和高湿度环境，高温为50℃，高湿度环境为相对湿度98％。

作为优选技术措施：

长期持续运行电压为避雷器额定电压的0.8倍，其中0.8为载荷率；

长期持续运行电压通过试验变压器施加，试验变压器额定容量50kVA，最高输出电压50kV，输出电压精细可控；

全电流在线监测平台，采用有源零磁通电流互感器采集避雷器接地线上全电流信号；电压无线监测装置采集信号取自试验变测量线圈端；参考电压和全电流信息通过无线传输形式上传到主机IED。

为实现上述目的之一，本发明的第三种技术方案为：

一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估设备，采用上述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，

包括若干氧化锌电阻片、若干铝垫块、若干环氧绝缘杆、避雷器绝缘筒、电容式湿敏元件、复杂多因子环境气候箱、全电流在线监测平台、电压无线监测装置、主机IED和在线评估***；

每两片氧化锌电阻片之间放入1片铝垫块；

待评估的缺陷避雷器经环氧绝缘杆固定后放入避雷器绝缘筒内；

在避雷器绝缘筒内部接地附近预置电容式湿敏元件，用于监测避雷器内部相对湿度；

复杂多因子环境气候箱内设置高温和高湿度环境，进行加速受潮处理；

全电流在线监测平台和电压无线监测装置分别实时监测全电流和参考电压信息，监测结果通过无线传输形式上传到主机IED；

主机IED基于基波电流法原理，对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；

在线评估***通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

本发明的密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估。本发明通过若干氧化锌电阻片、若干铝垫块、若干环氧绝缘杆、避雷器绝缘筒以及复杂多因子环境气候箱，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电容式湿敏元件、全电流在线监测平台、电压无线监测装置获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性。

进一步，本发明能在线监测避雷器逐步受潮过程中全电流变化趋势并基于此计算出阻性电流、参考相角和阻容比等特征电气量，通过从中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮老化程度的在线评估，方案简单，实用性强，可辅助检修人员在无需干扰设备正常运行的情况下，简单、迅速和准确地判断避雷器受潮程度，提高检修工作效率，确保电网安全稳定运行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明经过不断探索以及试验，通过构建缺陷避雷器制作模型、加速受潮处理模型、缺陷数据获取模型、结构等比例模型、电压检测模型、特征电气量计算模型、湿度监测模型、评估模型，确定缺陷避雷器的密封缺陷变量；根据避雷器的密封缺陷变量，确定避雷器试验环境的温度以及湿度，并设置试验参数，以获取主密封圈老化后的压缩永久变形量K，以及避雷器盖板和防爆板锈蚀数据；同时计算出缺陷避雷器所需氧化锌电阻片的数量或/和环氧绝缘杆数量或/和铝垫块直径；然后获取缺陷避雷器的全电流和参考电压信息；再对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；最后通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估，方案科学、合理，切实可行。

进一步，本发明能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估。本发明的加速受潮处理模型、结构等比例模型，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电压检测模型、湿度监测模型获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性。

再进一步，本发明能在线监测避雷器逐步受潮过程中全电流变化趋势并基于此计算出阻性电流、参考相角和阻容比等特征电气量，通过从中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮老化程度的在线评估，方案简单，实用性强，可辅助检修人员在无需干扰设备正常运行的情况下，简单、迅速和准确地判断避雷器受潮程度，提高检修工作效率，确保电网安全稳定运行。

更进一步，本发明的密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法能够适用于整只避雷器，可以对整只避雷器进行受潮老化程度的定量评估。本发明通过若干氧化锌电阻片、若干铝垫块、若干环氧绝缘杆、避雷器绝缘筒以及复杂多因子环境气候箱，能模拟出与现场避雷器受潮模式和过程相同的场景以及环境，并通过电容式湿敏元件、全电流在线监测平台、电压无线监测装置获得试验数据，确保评估结果的准确、可靠性。

附图说明

图1为本发明密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法的流程图；

图2为避雷器结构的一种示意图；

图3为本发明试验部分的一种框架图；

图4为本发明避雷器内部湿度实时测量结果的一种示意图；

图5为本发明参考电压测量原理的一种示意图；

图6为本发明基波电流法原理的一种示意图；

图7为本发明密封缺陷避雷器在加速受潮过程中全电流和阻性电流在线监测结果的一种示意图；

图8为本发明密封缺陷避雷器在加速受潮过程中参考相角和阻容比在线监测结果一种示意图。

附图标记说明：

1、主密封圈；2、防爆板；3、上盖板；4、电阻片；5、铝垫块；6、绝缘筒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

需要说明的是，当两个元件“固定连接”时，两个元件可以直接连接或者也可以存在居中的元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法的第一种具体实施例：

一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，包括如下内容：

通过预先构建的缺陷避雷器制作模型，对避雷器的缺陷数据进行处理，确定缺陷避雷器的密封缺陷变量。

本发明从避雷器普遍运行状况角度入手，可知避雷器状态劣化主要分为老化和受潮。如果避雷器使用年限较长，密封圈因外部恶劣环境而发生脆化，或者在制作时其设计结构不良，避雷器内部构件会发生受潮，从而流经电阻片的阻性泄漏电流将会增加，致使有功功率增加，因此避雷器温度不断增加。在受潮前期，尚能保持发热散热的热平衡，若故障严重，热稳定工作点不断偏移，最终会导致避雷器的热崩溃甚至是***事故，受潮事故占避雷器总事故率的60％以上。避雷器受潮事故主要由密封问题导致，具体表现为顶部盖板与避雷器上端密封不良以及密封圈的老化和安装不良。

因此本发明的密封缺陷变量主要包括主密封圈的压缩永久变形量K或/和避雷器盖板和防爆板的锈蚀数据；

利用预先构建的加速受潮处理模型，分析避雷器的密封缺陷变量，确定避雷器试验环境的温度以及湿度；

通过预先构建的缺陷数据获取模型，并根据密封缺陷变量特征，设置试验参数，以获取主密封圈老化后的压缩永久变形量K，以及避雷器盖板和防爆板锈蚀数据；

利用预先构建的结构等比例模型，计算缺陷避雷器所需氧化锌电阻片的数量或/和环氧绝缘杆数量或/和铝垫块直径；

通过预先构建的电压检测模型，获取缺陷避雷器的全电流和参考电压信息；

根据预先构建的特征电气量计算模型，对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；

若干特征电气量至少包括阻性电流分量、参考相角和阻容比；

通过预先构建的湿度监测模型，得到加速受潮过程中缺陷避雷器内部相对湿度测量值及变化趋势；

利用预先构建的评估模型，通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

如图1所示，本发明密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法的第二种具体实施例：

一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，包括如下步骤：

步骤1：计算额定电压为17kV避雷器所需氧化锌电阻片4数量，在每两片电阻片4之间放入1片铝垫块5，经环氧绝缘杆固定后放入避雷器绝缘筒6内；

步骤2：将主密封圈1进行加速压缩永久变形试验，并测试其老化后的压缩永久变形量K；

步骤3：将避雷器盖板和防爆板2在高温和浓盐度环境中进行锈蚀；

步骤4：在步骤1基础上，分别采用步骤2中的变形的密封圈或/和步骤3中的已锈蚀的盖板和防爆板2进行组装，其他部件正常、安装工艺正确，制作存在密封缺陷的避雷器。同时在避雷器绝缘筒6内部接地附近预置电容式湿敏元件，用于监测避雷器内部相对湿度；

步骤5：将存在缺陷的避雷器放入复杂多因子环境气候箱中，箱内设置高温和高湿度环境，进行加速受潮处理；

步骤6：对缺陷避雷器施加长期持续运行电压，基于全电流在线监测平台和电压无线监测装置分别实时监测全电流和参考电压信息，监测结果通过无线传输形式上传到主机IED。

步骤7：主机IED基于基波电流法原理，计算出阻性电流分量、参考相角和阻容比；

步骤8：通过从上述特征电气量中选取最灵敏的电气量(阻性电流和阻容比)并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

如图2所示，本发明避雷器氧化结构的一种具体实施例：

步骤1中，所述的额定电压为17kV避雷器所需氧化锌电阻片4数量为5片，铝垫块5直径与电阻片4直径一致，固定用的环氧绝缘杆数量为3根。

本发明主密封圈1装配位置的一种具体实施例：

步骤2中，所述的主密封圈1在避雷器上盖板3与顶部之间，或下盖板与底部之间，有效阻止外界空气进入避雷器。

本发明加速压缩永久变形试验的一种具体实施例：

所述的加速压缩永久变形试验温度为125℃，压缩率为30％，压缩时间为168h。根据标准计算压缩永久变形率K＝(h₀-h₂)/(h₀-h₁)，其中h₀为密封圈压缩前的初始高度，h₁为压缩率为30％时密封圈的高度，h₂为密封圈压缩后的恢复高度。

所述的压缩永久变形量K，在相同老化温度、压缩量和试验时间下，其值主要与密封圈材质相关。

本发明锈蚀试验的一种具体实施例：

步骤3中，所述的避雷器盖板在进行锈蚀前应用角磨机去除表面镀锌层，以便有效锈蚀。

所述的高温和浓盐度环境是指温度为50℃，NaCl盐浓度为13.6％，采用均匀喷雾形式营造腐蚀环境，锈蚀时间为240h。

本发明避雷器装配方法的一种具体实施例：

步骤4中，所述的存在密封缺陷的避雷器，指将锈蚀的盖板和防爆板或者老化后的密封圈按照正常安装工艺组装而成的避雷器。若盖板和防爆板锈蚀，则组装过程中采用新密封圈；若密封圈已老化，则组装过程中采用新的盖板和防爆板。其他未提及部件合格且正常安装。

如图3所示，本发明运行电压设置的一种具体实施例：

所述的长期持续运行电压为避雷器额定电压17kV的0.8倍(13.6kV)，其中0.8为载荷率，该值由DL/T 474.5-2018现场绝缘试验实施导则避雷器试验提供。

所述长期持续运行电压通过试验变压器施加，试验变压器额定容量50kVA，最高输出电压50kV，输出电压精细可控。

如图4所示，本发明增设检测元件的一种具体实施例：

所述的电容式湿敏元件，用于监测加速受潮过程中避雷器内部相对湿度及变化趋势。其测量范围是(1％～99％)RH，在55％RH时的电容量为180pF(典型值)。当相对湿度从0变化到100％时，电容量的变化范围是163pF～202pF。温度系数为0.04pF/℃。

本发明设置复杂多因子环境气候箱的一种具体实施例：

步骤5中，所述复杂多因子环境气候箱可提供-20～150℃的温度范围，20％～98％的相对空气湿度。

所述设置高温和高湿度环境，高温为50℃，高湿度环境为相对湿度98％。

如图5所示，本发明设置全电流在线监测平台的一种具体实施例：

所述的全电流在线监测平台，采用零磁通电流互感器采集避雷器接地线上全电流信号。所述的电压无线监测装置采集信号取自试验变测量线圈端，参考电压信号经过保护电路，通过V/I信号变换以电流传感器二次隔离方式，实现电压相位高精度测量。

电压和电流的相位角信息以及全电流通过无线传输形式上传到IED主机，IED作为数据集中器，以无线通讯方式管理现场各监测节点，主要包括全电流I_s和参考电压信号U，实现相位同步采集、数据汇集上送。

如图6所示，本发明基波电流法的一种具体实施例：

在交流作用下，金属氧化物避雷器的全电流信号I_s包含阻性电流I_r和容性电流I_c。在正常运行情况下，流过避雷器的电流主要为容性电流，阻性电流只占很小一部分，约为10％～20％左右。但当避雷器受潮时，I_c变化不大，而I_r却大大增加。因此，通过监测金属氧化物避雷器的I_r分量，能够有效地判断避雷器的运行状况。IED主机通过分析全电流与参考电压的角差计算出参考相角φ，依据I_s、I_r和I_c的矢量关系计算I_r＝I_s*cosφ、I_c＝I_s*sinφ和阻容比R_c＝I_r/I_c，计算结果与全电流一同在屏幕上实时显示。

本发明最灵敏的电气量挑选方法的一种具体实施例：

步骤8中所述的最灵敏的电气量，是通过图6和图7中单位受潮时间内相关电气量的相对变化率进行比较。选取阻性电流和阻容比作为最灵敏的电气量，并给出了阻性电流、阻容比以及相对湿度(图8)随加速受潮时间h的函数关系，分别为

I_r＝-0.06*exp(-h/51.07)+0.113 (1)

R_c＝-0.087*exp(-h/33.38)+0.205 (2)

RH＝-73.49*exp(-h/26.91)+104.74 (3)

联立方程(1)～(3)即可获取某加速受潮时间h下，避雷器内部的相对湿度以及该湿度情况下对应的阻性电流和阻容比等信息。另外，通过改变外部相对湿度，如从98％下降到80％，即可改变加速受潮速度及相应的阻性电流和阻容比变化速率。

结合输变电设备状态检修试验规程Q/GDW 1168-2013，当变电站内避雷器阻性电流相对初始值增加50％时，运行人员应引起注意。

应用本发明方法的一种设备实施例：

一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估设备，采用上述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，

包括若干氧化锌电阻片、若干铝垫块、若干环氧绝缘杆、避雷器绝缘筒、电容式湿敏元件、复杂多因子环境气候箱、全电流在线监测平台、电压无线监测装置、主机IED和在线评估***；

每两片氧化锌电阻片之间放入1片铝垫块；

待评估的缺陷避雷器经环氧绝缘杆固定后放入避雷器绝缘筒内；

在避雷器绝缘筒内部接地附近预置电容式湿敏元件，用于监测避雷器内部相对湿度；

复杂多因子环境气候箱内设置高温和高湿度环境，进行加速受潮处理；

全电流在线监测平台和电压无线监测装置分别实时监测全电流和参考电压信息，监测结果通过无线传输形式上传到主机IED；

主机IED基于基波电流法原理，对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；

在线评估***通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

应用本发明方法的一种装置实施例：

一种计算机装置，其包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法。

应用本发明方法的一种计算机介质实施例：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本申请中，固接或固定连接方式可以为螺接或铆接或插接或通过第三个部件进行连接，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

包括如下内容：

通过预先构建的缺陷避雷器制作模型，对避雷器的缺陷数据进行处理，确定缺陷避雷器的密封缺陷变量；

密封缺陷变量包括主密封圈的压缩永久变形量K或/和避雷器盖板和防爆板的锈蚀数据；

利用预先构建的加速受潮处理模型，分析避雷器的密封缺陷变量，确定避雷器试验环境的温度以及湿度；

通过预先构建的缺陷数据获取模型，并根据密封缺陷变量特征，设置试验参数，以获取主密封圈老化后的压缩永久变形量K，以及避雷器盖板和防爆板锈蚀数据；

利用预先构建的结构等比例模型，计算缺陷避雷器所需氧化锌电阻片的数量或/和环氧绝缘杆数量或/和铝垫块直径；

通过预先构建的电压检测模型，获取缺陷避雷器的全电流和参考电压信息；

根据预先构建的特征电气量计算模型，对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；

若干特征电气量至少包括阻性电流分量、参考相角和阻容比；

通过预先构建的湿度监测模型，得到加速受潮过程中缺陷避雷器内部相对湿度测量值及变化趋势；

利用预先构建的评估模型，通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

2.如权利要求1所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

试验参数包括加速压缩永久变形试验参数、锈蚀试验参数；

压缩永久变形量K通过主密封圈进行加速压缩永久变形试验得到；

锈蚀数据通过避雷器盖板和防爆板在高温和浓盐度环境中进行锈蚀得到。

3.如权利要求2所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

加速压缩永久变形试验参数包括永久变形试验温度、压缩率和压缩时间；

压缩永久变形量的计算公式如下：

K＝(h₀-h₂)/(h₀-h₁)，

其中，h₀为密封圈压缩前的初始高度，h₁为压缩率为30％时密封圈的高度，h₂为密封圈压缩后的恢复高度；

锈蚀试验参数包括高温温度、浓盐度环境、喷洒形式、锈蚀时间。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

避雷器试验环境为高温、高湿度环境，高温为40℃-60℃，高湿度环境为相对湿度90％-99％；

最灵敏的电气量通过单位受潮时间内相关电气量的相对变化率进行确定，其阻性电流I_r、阻容比R_c以及相对湿度RH，随加速受潮时间h的函数关系式如下：

I_r＝-0.06*exp(-h/51.07)+0.113 (1)

R_c＝-0.087*exp(-h/33.38)+0.205 (2)

RH＝-73.49*exp(-h/26.91)+104.74 (3)。

5.一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

包括如下步骤：

步骤1：计算避雷器所需氧化锌电阻片(4)数量，在每两片氧化锌电阻片(4)之间放入1片铝垫块(5)，经环氧绝缘杆固定后放入避雷器绝缘筒(6)内；

步骤2：将主密封圈(1)进行加速压缩永久变形试验，并测试其老化后的压缩永久变形量K；

步骤3：将避雷器盖板和防爆板(2)在高温和浓盐度环境中进行锈蚀；

步骤4：在步骤1基础上，分别采用步骤2中的主密封圈(1)或/和已锈蚀的盖板和防爆板(2)进行组装，其他部件正常、安装工艺正确，制作存在密封缺陷的缺陷避雷器；

同时在避雷器绝缘筒(6)内部接地附近预置电容式湿敏元件，用于监测避雷器内部相对湿度，得到相对湿度测量结果；

步骤5：将步骤4中的缺陷避雷器放入复杂多因子环境气候箱中，复杂多因子环境气候箱内设置高温和高湿度环境，进行加速受潮处理；

步骤6：对步骤5中的缺陷避雷器施加长期持续运行电压，基于全电流在线监测平台和电压无线监测装置分别实时监测全电流和参考电压信息，监测结果通过无线传输形式上传到主机IED；

步骤7：主机IED基于基波电流法原理，对步骤6中的全电流和参考电压信息进行处理，计算出特征电气量；

特征电气量至少包括阻性电流分量、参考相角和阻容比；

步骤8：通过从步骤7中的特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

6.根据权利要求5所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

额定电压为17kV避雷器所需氧化锌电阻片数量为5片，铝垫块直径与电阻片直径一致，固定用的环氧绝缘杆数量为3根。

7.根据权利要求5所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

主密封圈在避雷器上盖板与顶部之间，或下盖板与底部之间，以阻止外界空气进入避雷器；

加速压缩永久变形试验的温度为125℃，压缩率为30％，压缩时间为168h；

根据标准计算压缩永久变形量，其计算公式如下：

K＝(h₀-h₂)/(h₀-h₁)，其中h₀为密封圈压缩前的初始高度，h₁为压缩率为30％时密封圈的高度，h₂为密封圈压缩后的恢复高度；

避雷器盖板在进行锈蚀前应用角磨机去除表面镀锌层，以便有效锈蚀；

高温和浓盐度环境是指温度为50℃，NaCl盐浓度为13.6％，采用均匀喷雾形式营造腐蚀环境，锈蚀时间为240h。

8.根据权利要求5所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

所述缺陷避雷器，是指将锈蚀的盖板和防爆板或者老化后的密封圈按照正常安装工艺组装而成的避雷器；

若盖板和防爆板锈蚀，则组装过程中采用新密封圈；

若密封圈已老化，则组装过程中采用新的盖板和防爆板；其他未提及部件合格且正常安装；

电容式湿敏元件，用于监测加速受潮过程中避雷器内部相对湿度及变化趋势；其测量范围是1％～99％RH，在55％RH时的电容量为180pF；

当相对湿度从0变化到100％时，电容量的变化范围是163pF～202pF；

温度系数为0.04pF/℃；

复杂多因子环境气候箱提供-20～150℃的温度范围，20％～98％的相对空气湿度；

设置高温和高湿度环境，高温为50℃，高湿度环境为相对湿度98％。

9.根据权利要求5-8任一所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，其特征在于，

长期持续运行电压为避雷器额定电压的0.8倍，其中0.8为载荷率；

长期持续运行电压通过试验变压器施加，试验变压器额定容量50kVA，最高输出电压50kV，输出电压精细可控；

全电流在线监测平台，采用有源零磁通电流互感器采集避雷器接地线上全电流信号；电压无线监测装置采集信号取自试验变测量线圈端；参考电压和全电流信息通过无线传输形式上传到主机IED。

10.一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估设备，其特征在于，

采用如权利要求1-9任一所述的一种密封缺陷避雷器加速受潮及在线评估方法，

包括若干氧化锌电阻片、若干铝垫块、若干环氧绝缘杆、避雷器绝缘筒、电容式湿敏元件、复杂多因子环境气候箱、全电流在线监测平台、电压无线监测装置、主机IED和在线评估***；

每两片氧化锌电阻片之间放入1片铝垫块；

待评估的缺陷避雷器经环氧绝缘杆固定后放入避雷器绝缘筒内；

在避雷器绝缘筒内部接地附近预置电容式湿敏元件，用于监测避雷器内部相对湿度；

复杂多因子环境气候箱内设置高温和高湿度环境，进行加速受潮处理；

全电流在线监测平台和电压无线监测装置分别实时监测全电流和参考电压信息，监测结果通过无线传输形式上传到主机IED；

主机IED基于基波电流法原理，对全电流和参考电压信息进行处理，计算出若干特征电气量；

在线评估***通过从若干特征电气量中选取最灵敏的电气量并与相对湿度测量结果进行关联，以实现避雷器受潮程度的在线评估。

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