高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法。該方法包括：獲取高壓外絕緣設備表面的待測試自然污穢；對待測試自然污穢進行等值鹽密測試和灰密測試；對待測試自然污穢進行下述至少一種測試：污穢成分測試、污穢粒度測試、污穢形貌測試、污穢熱重測試和污穢紅外光譜測試。本方案通過對自然污穢進行等值鹽密測試和灰密測試，能夠確定污穢度■’通過進行污穢成分測試、污穢粒度測試、污穢形貌測試、污穢熱重測試和污穢紅外光譜測試中至少一種測試，能夠得到自然污穢所包含的離子和濃度、所包含顆粒的粒度、自然污穢的形貌特征、熱穩(wěn)定性、以及化學鍵信息或官能團信息中的至少一種，能夠全面測試所述設備表面的自然污穢特性。
【專利說明】高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明實施例涉及電力【技術領域】，尤其涉及一種高壓外絕緣設備的自然污穢特性 的測試方法。

【背景技術】
[0002] 電力系統(tǒng)中，高壓外絕緣設備由于其分布廣泛，常面臨各種復雜的地理環(huán)境和氣 候環(huán)境的影響。如，在霧、露、毛毛雨、融冰、融雪等氣象條件的作用下，高壓外絕緣設備表面 上沉積污穢，降低了高壓外絕緣設備的電氣強度。隨著高壓外絕緣設備表面上污穢的沉積、 輸電電壓的提高、以及環(huán)境污染的加劇，導致高壓外絕緣設備在運行電壓下發(fā)生污穢閃絡 事故即污閃問題，導致高壓外絕緣設備無法安全可靠的運行，污閃問題引起了電力部門的 高度重視。
[0003] 通過對高壓外絕緣設備表面的污穢特性進行分析，并在達到污閃前進行報警，可 以達提前采取措施避免污閃問題產生的目的，因此對高壓外絕緣設備表面的污穢特性進行 分析，對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
[0004] 其中，對高壓外絕緣設備表面的污穢特性的分析，主要是通過自然積污站來模擬 高壓外絕緣設備在實際運行環(huán)境中的沉積的污穢的特性。
[0005] 現有的高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試技術，主要是測試自然污穢的等值 鹽密和灰密，以此來表征高壓外絕緣設備的污穢度。其中，高壓外絕緣設備表面的自然污穢 層主要包含可溶成分和不可溶成分，可溶成分的含量用等值鹽密表示，不可溶成分的含量 則用灰密表示。等值鹽密是等值附鹽密度的簡稱，是外絕緣設備的單位表面積上的等值鹽 量?；颐苁欠强扇艹练e物密度的簡稱，是指附著在高壓外絕緣設備的單位表面積上的不能 溶解于水的物質的含量。
[0006] 現有的高壓外絕緣設備的自然污穢的等值鹽密的測試技術，一般是通過清洗高壓 外絕緣設備的自然污穢，通過污液測試等值鹽密。
[0007] 現有的高壓外絕緣設備的自然污穢的灰密的測試技術，一般是通過對污液進行過 濾和稱重，得到灰密。
[0008] 然而現有技術中并沒有提供對高壓外絕緣設備的自然污穢特性進行全面測試的 技術。


【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明實施例提供一種高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法，以全面測試 高壓外絕緣設備的自然污穢特性。
[0010] 本發(fā)明實施例提供了一種高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法，包括： [0011] 獲取高壓外絕緣設備表面的待測試自然污穢；
[0012] 對所述待測試自然污穢進行等值鹽密測試和灰密測試；
[0013] 在獲取高壓外絕緣設備表面的待測試自然污穢之后，還包括：
[0014] 對所述待測試自然污穢進行下述至少一種測試：污穢成分測試、污穢粒度測試、污 穢形貌測試、污穢熱重測試和污穢紅外光譜測試。
[0015] 本發(fā)明實施例提供的高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法，在獲取高壓外 絕緣設備表面的待測試自然污穢后，通過對所述待測試自然污穢進行等值鹽密測試和灰密 測試，能夠得到所述待測試自然污穢的等值鹽密和灰密，從而能夠確定高壓外絕緣設備表 面的污穢度；通過對所述待測試自然污穢進行污穢成分測試、污穢粒度測試、污穢形貌測 試、污穢熱重測試和污穢紅外光譜測試中的至少一種測試，能夠得到所述待測試自然污穢 所包含的離子成分和濃度、待測試自然污穢中待測顆粒的粒度、待測試自然污穢的形貌特 征、熱穩(wěn)定性、以及化學鍵信息或官能團信息中的至少一種，能夠全面測試高壓外絕緣設備 表面的自然污穢特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將對本發(fā)明中所需要使用的附圖做一簡單地介 紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來 講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法的 流程圖。

【具體實施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施例 中的技術方案作進一步詳細描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全 部的實施例?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的 限定，基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得 的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖 中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部內容。
[0019] 請參閱圖1，為本發(fā)明實施例提供的一種高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試 方法的流程圖。本發(fā)明實施例的方法適用于電力系統(tǒng)，能夠對電力系統(tǒng)中廣泛分布的高壓 外絕緣設備表面的自然污穢特性進行全面測試，典型的高壓外絕緣設備包括針式絕緣子、 盤形懸式絕緣子、支柱絕緣子、套管和絕緣套。
[0020] 該方法包括：
[0021] 步驟110、獲取高壓外絕緣設備表面的待測試自然污穢；
[0022] 本步驟可以有多種實施方式，例如包括下述實施方式中的至少一種：
[0023] 方式一、采用蒸餾水清洗高壓外絕緣設備表面的自然污穢，得到包含所述自然污 穢的待測試污液。
[0024] 具體地，可以首先確定高壓外絕緣設備的上表面和下表面各自的表面積；然后，根 據所述上表面的表面積和下表面的表面積，確定蒸餾水用量，例如，根據每平方厘米的表面 積用水0. 2ml，確定蒸餾水用量；然后再采用蒸餾水清洗高壓外絕緣設備表面的自然污穢。
[0025] 方式二、刮取高壓外絕緣設備表面的污穢粉末，作為待測試自然污穢。
[0026] 步驟120、對所述待測試自然污穢進行等值鹽密測試和灰密測試；
[0027] 在本步驟中，通過對所述待測試自然污穢進行等值鹽密測試，能夠確定所述待測 試自然污穢的等值鹽密，也即自然污穢中的可溶成分的含量；通過對所述待測試自然污穢 進行灰密測試，能夠確定所述自然污穢的灰密，也即自然污穢中的不可溶成分的含量；通過 所述待測試自然污穢的等值鹽密和灰密，進而確定高壓外絕緣設備表面的污穢度。
[0028] 步驟130、對所述待測試自然污穢進行污穢成分測試；
[0029] 本步驟具體是測試所述待測試自然污穢所包含的離子和相應的離子濃度。
[0030] 本步驟可以有多種實施方式，下面分別進行說明。
[0031] 作為本步驟的一種優(yōu)選的實施方式，可以利用原子吸收分光光度法對待測試自然 污穢進行污穢成分測試，具體可以包括：
[0032] 控制特征譜線發(fā)射源發(fā)射特征譜線；
[0033] 控制原子化器將待測試自然污穢原子化為原子蒸汽；
[0034] 參考芯片探測由所述特征譜線發(fā)射源發(fā)射的、不被所述原子蒸汽吸收，并經過參 考濾光片透射后的譜線；
[0035] 探測芯片探測由所述特征譜線源發(fā)出的、經所述原子蒸汽吸收，并經過對應的探 測濾光片透射后的譜線；
[0036] 數據處理模塊分別處理探測器芯片的輸出信號，以識別待測試自然污穢的離子成 分和判定待測試自然污穢所包含的離子成分的濃度。
[0037] 需要說明的是，探測濾光片的透射波長決定探測芯片所能測試的具體的離子成 分，所述探測濾光片和對應的探測芯片的單元數量決定所能測試的待測試自然污穢所包含 離子的最多種類。
[0038] 當探測濾光片的透射波長為Na+的吸收波長時，所述探測濾光片單元和探測芯片 配合數據處理模塊、所述參考濾光片和所述參考芯片，可以測試所述待測試自然污穢中是 否含有Na+以及對應的濃度。
[0039] 類似地，所述探測濾光片的透射波長還可以為K+的吸收波長、NH4+的吸收波長、 Mg2+的吸收波長，以及Ca2+的吸收波長，所述探測濾光片單元和探測芯片配合數據處理模 塊、所述參考濾光片和所述參考芯片，可以測試所述待測試自然污穢中是否含有K+以及對 應的濃度、是否含有NH 4+以及對應的濃度、是否含有Mg2+以及對應的濃度，以及是否含有 Ca2+以及對應的濃度。
[0040] 類似地，所述探測濾光片的透射波長還可以為cr的吸收波長、NCV的吸收波長、 NO,的吸收波長、Γ的吸收波長，以及S0,的吸收波長，從而測試所述待測試自然污穢中是 否含有前述陰離子以及相應的濃度。
[0041] 作為本步驟的另一種優(yōu)選的實施方式，可以利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對 待測試自然污穢進行污穢成分測試，具體可以包括：
[0042] 控制射頻發(fā)射器將高頻能量加載至感應耦合線圈上，以使置于所述感應耦合線圈 中心的等離子炬管中產生高頻電磁場；
[0043] 控制通入所述等離子炬管中的氬氣電離，以在高頻電磁場的作用下，形成與所述 感應耦合線圈同心的渦流區(qū)，并形成等離子體；
[0044] 控制霧化系統(tǒng)將待測試自然污穢霧化；
[0045] 控制霧化后的待測試自然污穢進入等離子體的軸向通道，以發(fā)射特征譜線；
[0046] 根據特征譜線以及特征譜線的強度，識別待測試自然污穢的離子成分和判定待測 試自然污穢所包含的離子成分的濃度。
[0047] 本實施方式可以根據特征譜線的存在與否，測試所述待測試自然污穢中是否含有 某種離子，根據特征譜線強度的衰減確定相應離子的濃度。
[0048] 作為本步驟的再一種優(yōu)選的實施方式，可以利用離子交換色譜法對待測試自然污 穢進行污穢成分測試，具體可以包括：
[0049] 利用離子交換層析技術將待測試自然污穢所包含的離子進行分離；
[0050] 利用離子交換色譜法，識別待測試自然污穢的離子成分和判定待測試自然污穢所 包含的離子成分的濃度。
[0051] 需要說明的是，本實施方式要求待測試自然污穢呈液態(tài)，例如，采用步驟110中的 待測試污液。離子交換層析是以離子交換劑為固定相，以含有特定離子的溶液為流動相，利 用離子交換劑上的可交換離子與所述待測試污液中離子發(fā)生交換，進而利用離子交換色譜 法測試所述待測試自然污穢所包含的離子及相應的濃度。
[0052] 需要說明的是，通過原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法以及離 子交換色譜法，得到待測試自然污穢所包含的離子及相應的濃度，能夠確定不同地區(qū)的高 壓外絕緣設備表面的自然污穢的成分，能夠確定交流高壓外絕緣設備表面的自然污穢的成 分，以及直流高壓外絕緣設備表面的自然污穢的成分，也即通過污穢成分測試，可以對不同 地區(qū)的自然污穢的成分進行分析，還可以分析交流設備和直流設備積污特性的差異。
[0053] 較佳地，在識別待測試自然污穢的離子成分和判定待測試自然污穢所包含的離子 成分的濃度之后，還可以包括：
[0054] 對待測試自然污穢的離子成分進行配對，以確定待測試自然污穢中的電解質的種 類和濃度。
[0055] 換言之，在獲取到所述待測試自然污穢所包含的離子成分及相應的濃度之后，可 以對離子進行配對，從而確定所述待測試自然污穢中電解質的種類和比例，進而可以研究 所述電解質對污閃電壓的影響，以達到防止污閃的目的。
[0056] 其中，所述電解質可以包括一價堿金屬鹽和二價堿金屬鹽，具體可以分析所述待 測試自然污穢中的二價堿金屬鹽的比例對污閃電壓的影響。
[0057] 步驟140、對所述待測試自然污穢進行污穢粒度測試；
[0058] 本步驟具體是確定待測試自然污穢中待測顆粒的粒度，也即待測顆粒的大小。
[0059] 本步驟可以有多種實施方式，下面分別進行說明。
[0060] 在本步驟中，可以利用沉降法對待測試自然污穢進行污穢粒度測試。
[0061] 在本步驟中，優(yōu)選利用激光粒度分析法對待測試自然污穢進行污穢粒度測試，具 體可以包括：
[0062] 控制激光光源發(fā)射激光；
[0063] 探測由激光光源發(fā)出的、并經過待測試自然污穢中的待測顆粒衍射和散射后的激 光；
[0064] 根據經過待測試自然污穢中的待測顆粒衍射和散射后的激光的空間分布，確定待 測試自然污穢中待測顆粒的粒度。
[0065] 本實施方式，由于經過待測試自然污穢中的待測顆粒衍射和散射后的激光的空間 分布只與待測顆粒的粒度有關，因此，基于經過待測試自然污穢中的待測顆粒衍射和散射 后的激光的空間分布，能夠確定所述待測顆粒的粒度。
[0066] 需要說明的是，通過確定所述待測試自然污穢中待測顆粒的粒度，可以分析不同 的地理區(qū)域和不同電壓類型高壓外絕緣設備自然污穢的污穢粒度，污穢粒度的測試結果可 用于絕緣子積污特性的研究。
[0067] 步驟150、對所述待測試自然污穢進行污穢形貌測試；
[0068] 本步驟中，可以利用掃描電子顯微鏡進行掃描，然后分析所述待測試自然污穢的 形貌特征。具體可以包括：
[0069] 控制掃描電子顯微鏡掃描所述待測試自然污穢；
[0070] 根據掃描結果，得到所述待測試自然污穢的下述至少一項形貌特征：幾何形貌、粉 體的分散形態(tài)和粉體分布的規(guī)則度。
[0071] 需要說明的是，本步驟要求待測試自然污穢呈固態(tài)，例如，刮取高壓外絕緣設備表 面的污穢粉末，將污穢粉末烘干除去水分，作為待測試自然污穢。將導電膠或雙面膠紙粘結 在樣品座上，均勻地把污穢粉末撒在上面，用洗耳球吹去未粘住的粉末后，再鍍上一層導電 膜，即可放在掃描電鏡中觀察。掃描結果包含有待測試自然污穢的微觀形貌，因此通過掃描 結果可以得到所述待測試自然污穢的形貌特征。
[0072] 其中，通過粉體的分散形態(tài)可以確定待測試自然污穢的松散度或緊密度，還可以 確定待測試自然污穢內部的空隙數量、孔隙大小和孔隙排布等。
[0073] 需要說明的是，污穢形貌關系到污穢的吸水性能，污穢吸水性能會影響絕緣子的 污閃電壓。不同形貌的污穢即使有相同的等值鹽密、灰密，其所表現出來的外絕緣狀態(tài)是完 全不一樣的，對于復合絕緣子這一點尤為突出。因此測試污穢形貌可以更為全面地分析高 壓設備外絕緣狀態(tài)，預防污閃事故的發(fā)生。
[0074] 步驟160、對所述待測試自然污穢進行污穢熱重測試；
[0075] 本步驟具體是測試所述待測試自然污穢的熱穩(wěn)定性。具體地，可以按設定時間間 隔測量待測試自然污穢的質量和對應的溫度；
[0076] 根據所述待測試自然污穢的質量和對應的溫度，確定所述待測試自然污穢的熱穩(wěn) 定性。
[0077] 其中，可以通過熱天平得到待測試自然污穢的質量和對應的溫度。
[0078] 對于復合絕緣子，熱重分析可獲取硅橡膠小分子在污穢中的遷移量，可用于復合 絕緣子憎水遷移性研究。
[0079] 步驟170、對所述待測試自然污穢進行污穢紅外光譜測試。
[0080] 本步驟具體是確定待測試自然污穢中的化學鍵信息或官能團信息。
[0081] 作為本步驟的一種優(yōu)選的實施方式，可以包括：
[0082] 控制紅外光源發(fā)射紅外光；
[0083] 獲取紅外光通過所述待測試自然污穢，并與所述待測試自然污穢產生振動吸收的 振動吸收光譜；
[0084] 根據所述振動吸收光譜中的振動吸收位置，確定所述待測試自然污穢中的化學鍵 信息或官能團信息。
[0085] 較佳地，在確定所述待測試自然污穢中的化學鍵信息或官能團信息之后，還可以 包括：根據所述化學鍵信息或官能團信息，確定所述待測試自然污穢中的聚合物種類，以確 定高壓外絕緣設備表面材料發(fā)生分子遷移或老化的情況。
[0086] 本實施例的技術方案，在獲取高壓外絕緣設備表面的待測試自然污穢后，通過對 所述待測試自然污穢進行等值鹽密測試和灰密測試，能夠得到所述待測試自然污穢的等值 鹽密和灰密，從而能夠確定高壓外絕緣設備表面的污穢度；通過對所述待測試自然污穢進 行污穢成分測試、污穢粒度測試、污穢形貌測試、污穢熱重測試和污穢紅外光譜測試中的至 少一種測試，能夠得到所述待測試自然污穢所包含的離子成分和濃度、待測試自然污穢中 待測顆粒的粒度、待測試自然污穢的形貌特征、熱穩(wěn)定性、以及化學鍵信息或官能團信息中 的至少一種，能夠全面測試高壓外絕緣設備表面的自然污穢特性。
[0087] 需要說明的是，在本實施例中，步驟120-步驟170是相互獨立的，本實施例對步驟 120-步驟170的執(zhí)行順序不進行限制。
[0088] 還需要說明的是，步驟130-步驟170可以單獨執(zhí)行，也可以組合采用。本實施例 對此不進行限制。
[0089] 單獨執(zhí)行與組合采用的區(qū)別在于，單獨執(zhí)行只能得到待測試自然污穢某一方面的 特性，而組合采用可以得到豐富的特性信息。
[0090] 最后應說明的是：以上各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案，而非對其進行限 制；實施例中優(yōu)選的實施方式，并非對其進行限制，對于本領域技術人員而言，本發(fā)明可以 有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均 應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種高壓外絕緣設備的自然污穢特性的測試方法，包括： 獲取高壓外絕緣設備表面的待測試自然污穢； 對所述待測試自然污穢進行等值鹽密測試和灰密測試； 其特征在于，在獲取高壓外絕緣設備表面的待測試自然污穢之后，還包括： 對所述待測試自然污穢進行下述至少一種測試：污穢成分測試、污穢粒度測試、污穢形 貌測試、污穢熱重測試和污穢紅外光譜測試。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述待測試自然污穢進行污穢成分測 試，包括： 控制特征譜線發(fā)射源發(fā)射特征譜線； 控制原子化器將待測試自然污穢原子化為原子蒸汽； 參考芯片探測由所述特征譜線發(fā)射源發(fā)射的、不被所述原子蒸汽吸收，并經過參考濾 光片透射后的譜線； 探測芯片探測由所述特征譜線源發(fā)出的、經所述原子蒸汽吸收，并經過對應的探測濾 光片透射后的譜線； 數據處理模塊分別處理探測器芯片的輸出信號，以識別待測試自然污穢的離子成分和 判定待測試自然污穢所包含的離子成分的濃度。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述待測試自然污穢進行污穢成分測 試，包括： 控制射頻發(fā)射器將高頻能量加載至感應耦合線圈上，以使置于所述感應耦合線圈中心 的等離子炬管中產生高頻電磁場； 控制通入所述等離子炬管中的氬氣電離，以在高頻電磁場的作用下，形成與所述感應 耦合線圈同心的渦流區(qū)，并形成等離子體； 控制霧化系統(tǒng)將待測試自然污穢霧化； 控制霧化后的待測試自然污穢進入等離子體的軸向通道，以發(fā)射特征譜線； 根據特征譜線以及特征譜線的強度，識別待測試自然污穢的離子成分和判定待測試自 然污穢所包含的離子成分的濃度。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述待測試自然污穢進行污穢成分測 試，包括： 利用離子交換層析技術將待測試自然污穢所包含的離子進行分離； 利用離子交換色譜法，識別待測試自然污穢的離子成分和判定待測試自然污穢所包含 的離子成分的濃度。
5. 根據權利要求2-4任一所述的方法，其特征在于，在識別待測試自然污穢的離子成 分和判定待測試自然污穢所包含的離子成分的濃度之后，還包括： 對待測試自然污穢的離子成分進行配對，以確定待測試自然污穢中的電解質的種類和 濃度。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述待測試自然污穢進行污穢粒度測 試，包括： 控制激光光源發(fā)射激光； 探測由激光光源發(fā)出的、并經過待測試自然污穢中的待測顆粒衍射和散射后的激光； 根據經過待測試自然污穢中的待測顆粒衍射和散射后的激光的空間分布，確定待測試 自然污穢中待測顆粒的粒度。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述待測試自然污穢進行污穢形貌測 試，包括： 控制掃描電子顯微鏡掃描所述待測試自然污穢； 根據掃描結果，得到所述待測試自然污穢的下述至少一項形貌特征：幾何形貌、粉體的 分散形態(tài)和粉體分布的規(guī)則度。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述待測試自然污穢進行污穢熱重測 試，包括： 按設定時間間隔測量待測試自然污穢的質量和對應的溫度； 根據所述待測試自然污穢的質量和對應的溫度，確定所述待測試自然污穢的熱穩(wěn)定 性。
9. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述待測試自然污穢進行污穢紅外光 譜測試，包括： 控制紅外光源發(fā)射紅外光； 獲取紅外光通過所述待測試自然污穢，并與所述待測試自然污穢產生振動吸收的振動 吸收光譜； 根據所述振動吸收光譜中的振動吸收位置，確定所述待測試自然污穢中的化學鍵信息 或官能團信息。
【文檔編號】G01N9/00GK104215551SQ201410495422
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權日:2014年9月24日
【發(fā)明者】孟曉波, 王黎明, 張貴峰, 王耿耿, 梅紅偉, 董弘川 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司, 清華大學深圳研究生院