本發(fā)明涉及高壓設備技術領域，尤其涉及一種絕緣子沿面閃絡電壓估算方法及估算裝置。

背景技術：

絕緣子是一種能夠架空輸電線路的絕緣控件，其在線路運行期間，絕緣子長期和周圍的氣體或液體電介質接觸，使得絕緣子周圍的氣體或液體電介質被擊穿，并沿絕緣子表面放電，這種現(xiàn)象被稱為閃絡現(xiàn)象，絕緣子周圍的氣體或液體沿絕緣子表面放電的電壓被稱為沿面閃絡電壓。

當發(fā)生閃絡現(xiàn)象后，閃絡通道中的火花或電弧使絕緣子表面局部過熱造成炭化，損壞絕緣子表面的絕緣層，導致電力事故發(fā)生。因此，對絕緣子的沿面閃絡電壓進行測量極為重要。但是，目前測量絕緣子沿面閃絡電壓的方法均會對絕緣子產生損壞，屬于破壞性試驗。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種絕緣子沿面閃絡電壓估算方法及估算裝置，用于在不損壞絕緣子的情況下，準確估算絕緣子沿面閃絡電壓。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種絕緣子沿面閃絡電壓估算方法，包括：

步驟S1：測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓，得到預設沿面閃絡電壓U_f1；

步驟S2：對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i，并控制每次的施加電壓時間為t_i；其中，0<U_i≤U_f1；

步驟S3：在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的表面電荷，得到測試表面電荷σ_i；以及測量絕緣子的沿面閃絡電壓，得到測試沿面閃絡電壓U_f2i；

步驟S4：采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i下的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線；

步驟S5：根據待測絕緣子的表面電荷σ，從關系曲線中確定待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法，通過測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓，得到預設沿面閃絡電壓U_f1，并且，通過對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i，控制每次的施加電壓時間為t_i以對絕緣子進行多次試驗；其中，0<U_i≤U_f1；然后在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的表面電荷，得到測試表面電荷σ_i；以及測量絕緣子的沿面閃絡電壓，得到測試沿面閃絡電壓U_f2i；本發(fā)明通過多次試驗測得多個測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，然后以此為基礎，采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i下的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線。本發(fā)明利用得到的關系曲線，即可在不損壞待測絕緣子的情況下，根據待測絕緣子表面電荷σ定量地估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f，并且，本發(fā)明提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法是通過擬合多次試驗測得的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到的關系曲線，即，本發(fā)明提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法通過多次試驗提供了用以擬合關系曲線的大量測試數據，使得擬合曲線更加貼合實際，這樣就能夠更加準確地從擬合曲線中估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓。

本發(fā)明提供一種絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置，包括：

沿面閃絡電壓測量單元、加壓單元、計時器、電荷測量單元和曲線擬合器；所述沿面閃絡電壓測量單元的輸出端分別與加壓單元的輸入端和曲線擬合器相連，所述電荷測量單元的輸出端與曲線擬合器相連，所述計時器與加壓單元的輸入端相連；

所述沿面閃絡電壓測量單元用于測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓，得到預設沿面閃絡電壓U_f1；

所述加壓單元用于對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i；其中，0<U_i≤U_f1；

所述計時器用于對試驗電壓U_i的施加電壓時間t_i進行計時；

所述電荷測量單元用于在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的表面電荷，得到測試表面電荷σ_i；

所述沿面閃絡電壓測量單元還用于在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的沿面閃絡電壓，得到測試沿面閃絡電壓U_f2i；

所述曲線擬合器用于采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置中，由于沿面閃絡電壓測量單元的輸出端與加壓單元的輸入端相連，因此，沿面閃絡電壓測量單元在絕緣子未施加電壓時，對絕緣子進行測量得到預設沿面閃絡電壓U_f1后，能夠將預設沿面閃絡電壓U_f1傳輸給加壓單元，使得加壓單元根據該預設沿面閃絡電壓U_f1，準確控制對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i，而且，由于計時器與加壓單元的輸入端相連，這樣就能夠利用計時器控制加壓單元的施加電壓時間t_i，使加壓單元的施加電壓時間t_i可控化。而由于沿面閃絡電壓測量單元的輸出端和電荷測量單元的輸出端與曲線擬合器相連，這樣就能夠利用曲線擬合器擬合不同試驗電壓U_i的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線，在此基礎上，就可以在不損壞待測絕緣子的情況下，根據待測絕緣子表面電荷σ定量地估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f。

而且，本發(fā)明通過曲線擬合器擬合不同試驗電壓U_i的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線，使得擬合曲線更加貼合實際，這樣就能夠更加準確地從曲線擬合器得到的擬合曲線中估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例一提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法的流程圖；

圖2為絕緣子測試表面電荷平均值與測試沿面閃絡電壓的關系曲線；

圖3為本發(fā)明實施例二提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置的示意圖。

附圖標記：

100-沿面閃絡電壓測量單元； 200-計時器；

300-電荷測量單元； 400-加壓單元；

500-曲線擬合器； 600-統(tǒng)計器。

具體實施方式

為了進一步說明本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法及估算裝置，下面結合說明書附圖進行詳細描述。

實施例一

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法，包括：

步驟S1：測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓，得到預設沿面閃絡電壓U_f1；

步驟S2：對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i，并控制每次的施加電壓時間為t_i；其中，0<U_i≤U_f1；

步驟S3：在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的表面電荷，得到測試表面電荷σ_i；以及測量絕緣子的沿面閃絡電壓，得到測試沿面閃絡電壓U_f2i；

步驟S4：采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i下的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線；

步驟S5：根據待測絕緣子的表面電荷σ，從關系曲線中確定待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f。

通過上述具體實施過程可知，本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法，通過測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓，得到預設沿面閃絡電壓U_f1，并且，通過對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i，控制每次的施加電壓時間為t_i以對絕緣子進行多次試驗；其中，0<U_i≤U_f1；然后在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的表面電荷，得到測試表面電荷σ_i；以及測量絕緣子的沿面閃絡電壓，得到測試沿面閃絡電壓U_f2i；本發(fā)明實施例通過多次試驗測得多個測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，然后以此為基礎，采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i下的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線。本發(fā)明實施例利用得到的關系曲線，即可在不損壞待測絕緣子的情況下，根據待測絕緣子表面電荷σ定量地估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f。并且，因為本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法是通過擬合多次試驗測得的多個測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到的關系曲線，即，本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算方法通過多次試驗提供了用以擬合關系曲線的大量測試數據，使得擬合曲線更加貼合實際，這樣就能夠更加準確地從擬合曲線中估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓。

可以理解的是，上述實施例的步驟S2中，試驗電壓U_i及施加電壓時間t_i可根據絕緣子試驗要求或者相關標準進行合理的選擇，只要令試驗電壓U_i在絕緣子的預設沿面閃絡電壓U_f1范圍內即可，在此不做限定。

此外，上述實施例在步驟S1之前，還需對絕緣子表面進行清洗和干燥，以保證絕緣子表面無電荷積聚；這樣在測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓時，不會影響預設沿面閃絡電壓U_f1的準確性。同理，也不會影響每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，得到測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i的準確性。

需要說明的是，上述實施例的步驟S3中，在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，先測量絕緣子的測試表面電荷σ_i，然后測量絕緣子的測試沿面閃絡電壓U_f2i，這樣在停止對絕緣子施加試驗電壓U_i時，絕緣子表面產生的表面電荷尚未開始消散，能夠得到準確的測試表面電荷σ_i。

具體的，可以在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，對絕緣子表面電荷進行多次測量，得到多個測試表面電荷σ_i，根據多個測試表面電荷σ_i，得到測試表面電荷平均值然后在步驟S4中，采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i下的測試表面電荷平均值和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線。由于絕緣子不同位置測得的表面電荷具有一定差別，而在實際試驗過程中難以保證對絕緣子表面每一點都進行測量，為了保證試驗的準確性及可實施性，本發(fā)明實施例選用絕緣子表面電荷平均值用以擬合關系曲線。

而且，上述實施例中待測絕緣子的表面電荷σ，采用以下方法得到：

統(tǒng)計預設沿面閃絡電壓U_f1、試驗電壓U_i，施加電壓時間t_i，各個試驗電壓U_i下的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到統(tǒng)計結果；

根據待測絕緣子的工作電壓U，工作時間t，從統(tǒng)計結果中確定待測絕緣子的表面電荷σ。

另外，還可以根據待測絕緣子的工作電壓U，工作時間t，從統(tǒng)計結果中確定待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f。即，本發(fā)明實施例不僅可以利用關系曲線估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f，而且還可以在不用測量待測絕緣子的表面電荷σ的情況下，直接從統(tǒng)計結果中估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f，使得待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f的估算方法更加靈活。

需要說明的是，由于傳統(tǒng)的表面電荷測量方法如粉塵圖法、泡克爾斯效應法在對表面電荷測量時，容易產生影響介質表面電荷分布的現(xiàn)象，因此，在步驟S3中，在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，采用靜電容探頭法測量絕緣子的表面電荷，使得到的測試表面電荷σ_i能夠在不改變周圍介質的條件下被定量測量，保證了絕緣子表面電荷測量的準確性。

具體的，在施加試驗電壓U_i的過程中，保證測量探頭遠離被測絕緣子，在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，立即利用靜電容探頭法測量絕緣子的表面電荷，減少電荷的消散對試驗結果造成的影響，保證試驗結果的準確性。

而且，步驟S1中，采用快速升壓法測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓；在步驟S3中，在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，采用快速升壓法測量絕緣子的沿面閃絡電壓。

其中，快速升壓法的升壓步長及升壓速度可根據不同絕緣子或不同試驗的標準進行合理的選擇，在此不做限定。

下面舉例說明絕緣子沿面閃絡電壓估算方法的具體實施過程，所選用的絕緣子為盆式絕緣子：

首先，對盆式絕緣子進行清洗和干燥處理，使絕緣子表面沒有電荷積聚。具體的，采用無水乙醇對絕緣子進行清洗，然后，將絕緣子放入干燥箱中進行干燥，放置30min后，采用靜電容探頭檢測絕緣子的表面電荷，若測得絕緣子表面仍有電荷，繼續(xù)對絕緣子進行清洗，若測得絕緣子的表面電荷為0，進行下面步驟：

請參閱圖1，在0.4MPa的SF₆密閉條件下，利用可調式電壓源對絕緣子快速升壓，測量絕緣子在未施加試驗電壓時的預設沿面閃絡電壓U_f1＝60.5kV。

在0～U_f1的范圍內，選取兩個不同的試驗電壓U₁＝38kV，U₂＝42kV，并控制每次的施加電壓時間為t₁＝30min，t₂＝60min，組成a、b、c、d四種試驗條件，具體見表1，在這四種試驗條件下，測量絕緣子的表面電荷和沿面閃絡電壓，電荷測量結果及沿面閃絡電壓結果見表2。

在試驗條件a下，對絕緣子表面電荷進行多次測量，根據多次測量結果計算得到測試表面電荷平均值然后采用快速升壓法，得到測試沿面閃絡電壓為U_f21＝59.1kV；

在試驗條件b下，對絕緣子表面電荷進行多次測量，根據多次測量結果計算得到測試表面電荷平均值然后采用快速升壓法，得到測試沿面閃絡電壓為U_f22＝54.3kV；

在試驗條件c下，對絕緣子表面電荷進行多次測量，根據多次測量結果計算得到測試表面電荷平均值然后采用快速升壓法，得到測試沿面閃絡電壓為U_f23＝50.2kV；

在試驗條件d下，對絕緣子表面電荷進行多次測量，根據多次測量結果計算得到測試表面電荷平均值然后采用快速升壓法，得到測試沿面閃絡電壓為U_f24＝47.0kV。

表1試驗條件

表2測試表面電荷測量結果及測試沿面閃絡電壓測量結果表

最后，采用擬合法，根據表1和表2所列出的數據，擬合a、b、c、d四種試驗條件下得到的測試表面電荷平均值和與測試沿面閃絡電壓U_f21、U_f22、U_f23和U_f24，得到如圖2所示的關系曲線。然后即對表面電荷在2.97μC/m²～9.03μC/m²范圍內的待測絕緣子的沿面閃絡電壓進行準確地估算，而避免對待測絕緣子進行損壞性試驗。

實施例二

請參閱圖3，本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置，包括：沿面閃絡電壓測量單元100、加壓單元400、計時器200、電荷測量單元300和曲線擬合器500；沿面閃絡電壓測量單元100的輸出端分別與加壓單元400的輸入端和曲線擬合器500相連，電荷測量單元300的輸出端與曲線擬合器500相連，計時器200與加壓單元400的輸入端相連；

沿面閃絡電壓測量單元100用于測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓，得到預設沿面閃絡電壓U_f1；

加壓單元400用于對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i；其中，0<U_i≤U_f1；

計時器200用于對試驗電壓U_i的施加電壓時間t_i進行計時；

電荷測量單元300用于在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的表面電荷，得到測試表面電荷σ_i；

沿面閃絡電壓測量單元100還用于在每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，測量絕緣子的沿面閃絡電壓，得到測試沿面閃絡電壓U_f2i；

曲線擬合器500用于采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i下的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線。

具體實施時，請參閱圖1，首先，利用沿面閃絡電壓測量單元100測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓，得到預設沿面閃絡電壓U_f1，然后利用加壓單元400對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i；其中，0<U_i≤U_f1；與此同時，利用計時器200對試驗電壓U_i的施加電壓時間t_i進行計時。在每次對絕緣子施加試驗電壓Ui停止時，利用電荷測量單元300測量絕緣子的表面電荷，得到測試表面電荷σ_i，并再次利用沿面閃絡電壓測量單元100測量絕緣子的沿面閃絡電壓，得到測試沿面閃絡電壓U_f2i。之后，以此為基礎，利用曲線擬合器500采用擬合法，擬合不同試驗電壓U_i下的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線；根據待測絕緣子的表面電荷σ，從關系曲線中確定待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置中，由于沿面閃絡電壓測量單元100的輸出端與加壓單元400的輸入端相連，因此，沿面閃絡電壓測量單元100在絕緣子未施加電壓時，對絕緣子進行測量得到預設沿面閃絡電壓U_f1后，能夠將預設沿面閃絡電壓U_f1傳輸給加壓單元400，使得加壓單元400根據該預設沿面閃絡電壓U_f1，準確控制對絕緣子施加不同的試驗電壓U_i，而且，由于計時器200與加壓單元400的輸入端相連，這樣就能夠利用計時器200控制加壓單元400的施加電壓時間t_i，使加壓單元400的施加電壓時間t_i可控化。而由于沿面閃絡電壓測量單元100的輸出端和電荷測量單元300的輸出端與曲線擬合器500相連，這樣就能夠利用曲線擬合器500擬合不同試驗電壓U_i的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線，在此基礎上，就可以在不損壞待測絕緣子的情況下，根據待測絕緣子表面電荷σ定量地估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f。

而且，本發(fā)明實施例通過曲線擬合器500擬合的是不同試驗電壓U_i的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到關系曲線，使得擬合曲線更加貼合實際，這樣就能夠更加準確地從曲線擬合器500得到的擬合曲線中估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓。

需要補充的是，上述實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置還包括統(tǒng)計器600；統(tǒng)計器600的輸入端分別與沿面閃絡電壓測量單元100的輸出端、電荷測量單元300的輸出端、加壓單元400的輸出端和計時器200的輸出端相連，這樣就能夠利用統(tǒng)計器600來統(tǒng)計預設沿面閃絡電壓U_f1、試驗電壓U_i、施加電壓時間t_i、各個試驗電壓U_i下，絕緣子的測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i，得到統(tǒng)計結果，然后就可以在不用電荷測量單元300測量待測絕緣子的表面電荷σ的情況下，根據待測絕緣子的工作電壓U，工作時間t，從統(tǒng)計器600得到的統(tǒng)計結果中確定待測絕緣子的表面電荷σ，并且，統(tǒng)計器600的輸出端與曲線擬合器500相連，這樣就能夠將確定的待測絕緣子的表面電荷σ直接傳輸給曲線擬合器500，從而從曲線擬合器500擬合的關系曲線中，定量估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓。

另外，由于統(tǒng)計器600的輸入端分別與沿面閃絡電壓測量單元100的輸出端、電荷測量單元300的輸出端、加壓單元400的輸出端和計時器200的輸出端相連，這樣就可以在不用電荷測量單元300測量待測絕緣子的表面電荷σ的情況下，直接從統(tǒng)計器600得到的統(tǒng)計結果中估算待測絕緣子的沿面閃絡電壓U_f，極大的簡化了絕緣子的沿面閃絡電壓的估算裝置。

此外，需要注意的是，本發(fā)明實施例提供的絕緣子沿面閃絡電壓估算裝置還包括清洗器和干燥箱；清洗器用于對絕緣子表面進行清洗，使絕緣子表面無電荷積聚；干燥箱用于對清洗后的絕緣子進行干燥處理。這樣在測量絕緣子在未施加試驗電壓時的沿面閃絡電壓時，不會影響預設沿面閃絡電壓U_f1的準確性。同理，也不會影響每次對絕緣子施加試驗電壓U_i停止時，得到測試表面電荷σ_i和測試沿面閃絡電壓U_f2i的準確性。

可選的，本發(fā)明實施例提供的加壓單元400為可調式電壓源，電荷測量單元300為靜電容探頭，采用靜電容探頭測量絕緣子的表面電荷，使得到的測試表面電荷σ_i能夠在不改變周圍介質的條件下被定量測量，保證了絕緣子表面電荷測量的準確性。

在上述實施方式的描述中，具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。