一種復合絕緣子服役壽命的評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于復合絕緣子技術領域，特別設及一種復合絕緣子服役壽命的評價方 法。
【背景技術】
[0002] 根據統計，截止2010年12月，66kV及W上電壓等級交/直流輸電線路上在運的 絕緣子共11336713串（支)，其中復合絕緣子4196235支，占所有類型絕緣子串（支）數的 37. 02%。2013年，通過國網正式招標，電壓等級在35kV W上的復合絕緣子數量為891958 支，而每年各地區電網自主招標、各地方線路治理改造、lOkV配網線路等未在國網招標之列 的復合絕緣子，實際需求總量遠超于招標數量。保守估計，目前我國66kV及W上電壓等級 的運行復合絕緣子數量超過1000萬支。
[0003] 復合絕緣子屬于有機材料，在正常設計、正常制造、正常使用和維護下，國內主流 復合絕緣子娃橡膠材料的使用壽命一般為15-20年。1985年首次掛網運行的復合絕緣子 到如今已有29年的歷史，1995年大批量應用的復合絕緣子到今天也有19年。據統計，到目 前為止，運行10年及W上的復合絕緣子占據了整個電網復合絕緣子的應用總數一半W上， 并逐年增加。
[0004] 復合絕緣子老化問題已經受到研究人員的關注，尤其是運行中的復合絕緣子老化 檢測。檢測手段和方法日漸豐富，從起初絕緣子的電氣、機械檢測到絕緣材料的物理、化學 性質的檢測。材料學的檢測手段比如FTIR、NMR、SEM、DSC等都是著眼于娃橡膠材料組成、 結構的變化，W此反映復合絕緣子外傘裙的老化情況。通過該些定性、定量的檢測方法，娃 橡膠材料的老化情況能有效地反映出來。但是，目前電網中運行的復合絕緣子所占比例越 來越大，單純的老化檢測已不能滿足電網狀態評價、安全可靠運行的需求。
[0005] 對于電網中大量運行的復合絕緣子，通過有效的老化檢測方法表征復合絕緣子娃 橡膠材料的老化程度，使檢測特征量與復合絕緣子運行壽命聯系起來，從而建立運行復合 絕緣子使用壽命的評價方法。因此檢測手段應具備W下要求；（1)檢測的特征量值直接反 映娃橡膠材料組分；（2)不僅能定性分析，也能定量測量；（3)能在線檢測或理論上能實現 在線檢測；（4)樣品制備簡單、操作方便。
【發明內容】
[0006] 本發明目的在于提供一種有效、可靠的復合絕緣子服役壽命的評價方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種復合絕緣子服役壽命的評價方法；復合絕緣子外傘裙經清掃處理后，對高壓端第 一片外傘裙中屯、同屯、圓位置均勻裁剪多個測試點，干燥后，放置ATR-FTIR光譜儀中采集紅 外光譜信息；選取光譜圖中-Si-0-和-邸3特征峰為復合絕緣子外傘裙中無機和有機組分 代表性特征峰；計算-Si-0-和-細3特征峰峰面積比值，并求多個測試點的平均值作為該復 合絕緣子的-Si-0-/-CH3比值；依據前述方法，對不同復合絕緣子進行測試；根據不同復合 絕緣子的-Si-0-/-CH3比值，對復合絕緣子服役壽命進行評價；-Si-0-/-CH3比值越大，壽命 越短；-Si-〇-/-CH3比值越小，壽命越長。
[000引所述清掃處理的步驟為；用毛刷清理復合絕緣子外傘裙表面污垢，然后用脫脂棉 薩取醇類有機溶劑或其和水的混合溶劑，擦拭外傘裙表面，靜置驚干。
[0009] 所述醇類有機溶劑為甲醇、己醇、丙醇、異丙醇或正了醇。
[0010] 所述測試點為5個，并且每個測試點的規格為2X2cm2。
[0011] ATR FTIR (Attenuated Total Internal Reflectance FTIR)全稱是衰減全反射 傅立葉變換紅外光譜。ATR是紅外光譜法的重要實驗方法之一，其是基于光內反射原理而 設計。從光源發出的紅外光經過折射率大的晶體再投射到折射率小的試樣表面上，當入射 角大于臨界角時，入射光線就會產生全反射。事實上紅外光并不是全部被反射回來，而是穿 透到試樣表面內一定深度后再返回表面。在該過程中，試樣在入射光頻率區域內有選擇吸 收，反射光強度發生減弱，產生與透射吸收相類似的譜圖，從而獲得樣品表層化學成份的結 構信息。
[0012] 本發明評價方法設計依據；復合絕緣子外傘裙材料主要成分包含娃橡膠（甲基己 締基娃橡膠)、補強填料巧炭黑)、結構控制劑兜基娃油和含氨娃油)、著色劑、硫化劑、耐熱 添加劑及各種娃油助劑等。因此，得到的傘裙材料中包含有機組分(娃橡膠、各娃油添加劑） 和無機組分(主要是白炭黑、氨氧化侶)，其中橡膠含量在40%左右。復合絕緣子在運行過程 中，無機組分物理性質可認為未發生變化，絕緣子的老化實際上是傘裙中娃橡膠類有機組 分的老化、裂解、流失，也即是傘裙老化越嚴重，娃橡膠中的有機基團含量比例也越小。隨 著傘裙老化，有機基團裂解流失，而傘裙中無機組分（Si〇2)及娃橡膠分子結構中無機官能 團-Si-0-變化不大，可看做固定量。同一個樣品中其有機基團的含量與無機基團的含量比 值也是一個固定值，其比值大小直接反映了娃橡膠材料的老化程度。
[0013] 本發明用ATR FTIR技術，經過特定的檢測數據分析處理方法，建立一種有效、可靠 的復合絕緣子壽命評價方法，解決了復合絕緣子檢測、制樣復雜的問題；定向選取傘裙材料 中有機基團和無機基團作為檢測量，解決了圖譜峰過于復雜影響特征量提取的問題，W有 機基團含量和無機基團含量的比值作為檢測提取的特征值，解決了 FTIR精確定量檢測的 問題。同時，此方法檢測特征值直接反映的是傘裙材料功能組分(娃橡膠)與添加組分(無機 組分）的比例，檢測結果不受復合絕緣子生產廠家、配方、生產工藝等的影響，只與傘裙材料 的老化程度有關。
【附圖說明】
[0014] 圖1 ;2010 (AX1995 (B)年投運復合絕緣子樣品的ATR FT-IR的測試譜圖。
[001引圖2 ;不同運行年限的復合絕緣子樣品（1-8) ATR FT-IR的測試譜圖。
【具體實施方式】
[0016] W下通過具體實施例來說明本發明的技術方案，但本發明的保護范圍并不局限于 此。 實施例
[0017] (1)采樣； 選取1995?2010不同投運時間的運行復合絕緣子樣品，毛刷清掃外傘裙表面污垢，用 脫脂棉薩取75v%己醇擦拭表面，靜置驚干，然后高壓端第一片傘裙中屯、同屯、圓位置均勻采 樣，每個復合絕緣子采集5個2 X 2cm2測試點，真空干燥后備用。
[001引 （2)ATR FTIR紅外光譜檢測 W 1995年和2010年投運的復合絕緣子為例，用ATR FTIR檢測樣本，其紅外光譜圖如 圖1所示。峰值在2960cnTi位置為有機基團（-邸3)的特征吸收峰，1010 cnfi位置是無機基 團（-Si-0-)特征吸收峰，根據測試結果計算兩個特征峰的峰面積，并計算兩特征峰相應的 比值，并求5個測試點的平均值，此數值作為該復合絕緣子的-Si-0-/-CH3 (峰面積）比值， 數據列于表1。
【主權項】
1. 一種復合絕緣子服役壽命的評價方法，其特征在于：復合絕緣子外傘裙經清掃處理 后，對高壓端第一片外傘裙中心同心圓位置均勻裁剪多個測試點，干燥后，放置ATR-FTIR 光譜儀中采集紅外光譜信息；選取光譜圖中-Si-O-和-CH3特征峰為復合絕緣子外傘裙 中無機和有機組分代表性特征峰；計算-Si-O-和-CH 3特征峰峰面積比值，并求多個測 試點的平均值作為該復合絕緣子的-Si-OV-CH3比值；依據前述方法，對不同復合絕緣 子進行測試；根據不同復合絕緣子的-Si-OV-CH 3比值，對復合絕緣子服役壽命進行評 價：-Si-0-/-CH 3K值越大，壽命越短；-Si-0-/-CH 3t^值越小，壽命越長。
2. 如權利要求1所述的復合絕緣子服役壽命的評價方法，其特征在于：所述清掃處理 的步驟為：用毛刷清理復合絕緣子外傘裙表面污垢，然后用脫脂棉蘸取醇類有機溶劑或其 和水的混合溶劑，擦拭外傘裙表面，靜置晾干。
3. 如權利要求2所述的復合絕緣子服役壽命的評價方法，其特征在于：所述醇類有機 溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或正丁醇。
4. 如權利要求1-3任一所述的復合絕緣子服役壽命的評價方法，其特征在于：所述測 試點為5個，并且每個測試點的規格為2 X 2cm2。
【專利摘要】本發明公開一種復合絕緣子服役壽命的評價方法。復合絕緣子外傘裙經清掃處理后，對高壓端第一片外傘裙中心同心圓位置均勻裁剪多個測試點，干燥后，放置ATR-FTIR光譜儀中采集紅外光譜信息；選取光譜圖中-Si-O-和-CH3特征峰為復合絕緣子外傘裙中無機和有機組分代表性特征峰；計算-Si-O-和-CH3特征峰峰面積比值，并求多個測試點的平均值作為該復合絕緣子的-Si-O-/-CH3比值；依據前述方法，對不同復合絕緣子進行測試；根據不同復合絕緣子的-Si-O-/-CH3比值，對復合絕緣子服役壽命進行評價：比值越大，壽命越短；比值越小，壽命越長。本發明方法，解決了檢測、制樣復雜的問題；解決了圖譜峰過于復雜影響特征量提取的問題；解決了FTIR精確定量檢測的問題；檢測結果不受生產廠家、配方等的影響。
【IPC分類】G01N21-3563
【公開號】CN104568812
【申請號】CN201410786920
【發明人】曹宏偉, 朱莉娜, 吳文龍, 杜林娟, 陳浩軍
【申請人】國網河南省電力公司電力科學研究院, 國家電網公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月18日