南京卓实憎水性使用用手册Word文档格式.docx
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一、用途
硅橡胶复合绝缘子优异的防污闪性能来源于其外绝缘材料硅橡胶良好的憎水性和独特的憎水迁移性。
所谓憎水性是指绝缘子表面不易受潮,吸附的水分以不连续的孤立小水珠的形式存在,不形成连续水膜,从而限制了表面泄漏电流,提高闪络电压;
所谓憎水迁移性是指硅橡胶表面脏污后,硅橡胶可以把自身的憎水性迁移到污秽物表面,使污秽物表面也有憎水性。
实践证明,运行中的复合绝缘子由于污秽、潮湿、放电、低温等因素的影响,其憎水性会发生下降甚至丧失,并直接影响输变电设备的防污闪性能,甚至威胁系统的安全运行。
因此,对运行中的复合绝缘子的憎水性进行检测是十分必要的。
ZSZY-Ⅱ型复合绝缘子憎水性便携式带电检测装置结构简单,操作方便,判断准确,适合于带电检测110kV及以上电压等级的输电线路复合绝缘子的憎水性状况。
二、基本原理
(一)基本工作方法
1、采用喷水分级法(即HC分级法)。
2、采取塔上、地面相结合的工作方式。
3、工作人员上塔,对运行复合绝缘子靠近接地侧的1~3个伞裙进行憎水性测量:
先对待测伞裙进行定量喷水雾,然后用数码拍摄装置对喷水后的复合绝缘子进行拍照。
4、工作人员回到地面,将拍摄到的数码图像通过USB数据传输线输入到计算机中,通过憎水性分析软件来分析复合绝缘子的憎水性状况。
(二)憎水性等级分级方法
喷水分级法将复合绝缘子表面憎水性分为HC1-HC7七个等级,HC1级对应憎水性最好的状态,HC7则对应完全亲水性的表面。
本装置采用如下所述的两种方法来对复合绝缘子表面的憎水性状态进行分级。
1、图像对比法
将现场获得的复合绝缘子喷水图像同图1-1所示的标准图像进行对比,通过分析待测图像与各标准图像的相似性并参考表2-1所示的各HC等级的特征描述来进行分级。
HC1HC2HC3
HC4HC5HC6
HC7
图1-1不同憎水等级的标准图像
三、装置构成
ZSZY-Ⅱ型复合绝缘子憎水性检测装置由带电喷水装置、绝缘子喷水图像拍摄装置、憎水性分析软件光盘、便携式微型计算机、USB数据传输线等组成。
(一)喷水装置
利用HC分级法进行复合绝缘子憎水性检测的关键技术之一就是带电喷水。
图3-1为我们所设计的便携式电动喷水装置,图3-2为其机械结构示意图,具体分解介绍如下:
1、装置采用了红外遥控、单片机自控技术和微型电泵驱动等技术,自动化程度高。
2、装置采用模块化结构,由四部分组成:
红外控制信号发射部分、
空心绝缘操作杆、
红外信号接收和微型电泵控制部分、
微型电泵驱动喷水部分。
各部分拆装、更换方便。
装置结构紧凑,重量轻,便于携带和操作,适合现场使用。
3、红外信号发射部分由供电电源、空心绝缘棒、嵌于棒内的红外信号发射器、凸出于空心绝缘棒表面并与红外信号发射器连接的操作按钮、嵌于棒内的并与红外信号发射器连接的红外信号发射头构成。
供电电源为12V高能碱性电池。
4、空心绝缘操作杆的材料为玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料,为操作提供有效安全绝缘距离(500KV,单独配置)。
空心绝缘操作杆后端通过连接附件与红外信号发射部分螺纹连接,其前端则通过连接附件与电动喷水部分螺纹连接。
连接附件为不锈钢材料。
5、红外信号接收和微型电泵控制部分由嵌于空心绝缘操作杆前端内的红外信号接收头、可充电电源、红外信号接收和微型电泵控制器三部分构成。
红外信号接收头通过导线与红外信号接收和微型电泵控制器相连。
可充电电源、红外信号接收和微型电泵控制器两部分封装在铝制壳体内并用合页套接固定在空心绝缘操作杆前端。
可充电电源为1600mAh锂电池,可保证装置喷水2小时,能满足现场长时间测量要求。
(充电器标准配置)可充电电源充电器采用12v充电器。
6、电动喷水部分是由微型电泵、水壶以及可旋转喷头构成。
微型电泵封装于微型电泵腔中,并通过导线与无线信号接收和微型电泵控制器相连。
微型电泵腔通过连接附件与水壶螺纹连接,微型电泵通过水管与水壶内腔相通。
可旋转喷头通过连接附件与微型电泵腔连接,连接附件通过水管与微型电泵连接实现向可旋转喷头供水。
可旋转喷头经特殊工艺制备,可任意调节喷水角度,可喷射实心圆椎体水雾,从而可以保证待测试样表面各部分均匀受水。
图3-1便携式电动喷水装置整体效果图
(二)绝缘子喷水图像拍摄装置
本装置采用数字图像分析技术来判断复合绝缘子表面的憎水性状态,因此需要获取绝缘子的喷水图像。
拍摄需要克服一些不利的现场条件,特别是拍摄目标较小(一般复合绝缘子伞裙的直径为十几厘米)、拍摄距离较远(一般都有1米以上的距离)和操作稳定性较差(如远距离高光学变焦拍摄带来的抖动、操作人员在塔上手持拍摄带来的抖动等)。
为了克服以上问题,喷水图像的拍摄装置应采用具有高像素、高光学变焦性能、高存储量、定焦速度快、曝光速度快、防抖动性能优异及具有静像拍摄功能的微型数码摄像机。
(三)憎水性分析软件
本装置通过憎水性分析软件来分析运行复合绝缘子的憎水性状态。
本软件的核心功能为憎水性等级判断,由客观判断和主观判断两部分组成。
1、客观判断
憎水性的客观判断是本软件的特色部分,所依据的判断方,即通过软件设计的判断方法,对拍摄到的图像进行分析并得出检测结论。
2、主观判断
在实现了憎水性等级客观判断功能的基础上,本软件还设计了憎水性等级主观判断功能。
主观判断所依据的方法为传统HC分级法所采用的图像对比法,即在软件中嵌入HC分级法的标准图像,将现场获得的喷水图像输入软件后,通过对比其与各标准图像的相似性来获得憎水性等级。
一般情况下,主观判断只是作为一种辅助判断方法,用以验证客观判断的结果。
四、装置使用说明
(一)电动喷水装置使用说明
1、存放条件
(1)电动喷水装置属于带电作业工具,应存放在清洁、干燥、通风的专用工具库房中。
(2)电动喷水装置应设专人保管,登记造册,并建立试验记录。
2、组装
电动喷水装置为分立式结构,如图4-1所示,由4部分组成,使用前需要对其进行组装。
(1)电动喷水部分
(2)红外信号接收和微型电泵控制部分(3)红外信号发射部分
(4)绝缘操作杆
图4-1电动喷水装置分解图
(1)红外信号发射部分与绝缘操作杆进行螺纹连接,如图4-2所示。
图4-2红外信号发射部分与绝缘操作杆进行螺纹连接
(2)电动喷水部分与绝缘操作杆进行螺纹连接,如图4-3所示。
图4-3电动喷水部分与绝缘操作杆进行螺纹连接
(3)红外信号接收和微型电泵控制部分与绝缘操作杆进行合页套接,如图4-4所示。
首先,打开红外信号接收和微型电泵控制部分的合页;
其次,将红外信号接收和微型电泵控制部分的红外信号接收头朝向红外信号发射部分方向,然后将红外信号接收头插入绝缘操作杆上的孔洞;
再次,闭合红外信号接收和微型电泵控制部分的合页。
图4-4红外信号接收和微型电泵控制部分与绝缘操作杆进行合页套接
3、电源
电动喷水装置的电源由两部分组成,即红外信号发射部分的电源和红外信号接收和微型电泵控制部分的电源。
其中红外信号发射的电源为12v碱性电池,安装过程如下图所示。
图4-5红外发射部分电池安装
红外信号接收和微型电泵控制部分的电源为2200mAh可充电锂电池,其充电方式为:
将充电器的充电插头插入红外信号接收和微型电泵控制部分面板上的充电孔;
待充电器上的黄色指示灯指示电量充满时,将充电插头拔出即可。
4、喷水操作方法
(1)取下储水瓶,并在其中装满去离子水(如图4-6所示),然后再将储水瓶安装到电动喷水装置上。
(2)将电动喷水部分的电源线插头插入红外信号接收和微型电泵控制部分面板上的工作电源孔,如图4-8所示。
图4-8电动喷水部分的电源线插头插法
(3)将红外信号接收和微型电泵控制部分面板上的0/1开关合向“1”侧,此时面板上的红色电源指示灯亮。
(4)调节喷头的出水方向使其与待测伞裙基本平行。
(5)操作人员手持绝缘操作杆的尾部,将喷水装置的喷头置于待测伞裙外缘约10cm处但略高于待测伞裙;
点动喷水装置的操作按钮进行喷水操作。
(6)操作按钮每点动1次:
装置自动喷水3次;
每次持续喷水2秒,出水量约为10ml;
两次喷水时间间隔为2秒。
(7)喷水操作结束后,将红外信号接收和微型电泵控制部分面板上的O/I开关合向“O”侧,将电动喷水部分的电源线插头拔出,将储水瓶中的残留水分倒掉。
(二)绝缘子喷水图像拍摄装置使用说明
本装置使用数码摄像机作为绝缘子喷水图像拍摄装置。
关于数码摄像机的基本操作方法参见相关的数码摄像机使用说明书,本说明书只介绍如何通过数码摄像机获取绝缘子喷水图像。
本装置通过两种方式来获取绝缘子喷水图像:
(1)采用拍摄静态图像的方式,这种方式获取的图像像素高,细节清楚;
(2)采用拍摄动态录像并从动态录像中截取静像的方式,这种方式获取的图像像素较低,但不影响憎水性分析。
无论采用哪种拍摄方式来获取喷水图像都需遵循以下原则:
使摄像机镜头对准待测伞裙,并使拍摄角度尽量大;
调整光学放大倍数,使待测伞裙的影像正好充满摄像机观察屏,如不能满足该条件,则将光学放大倍数调制到最大。
(三)憎水性分析软件使用说明
复合绝缘子憎水性及迁移性等级分析软件是现场检测人员在获取复合绝缘子的喷水图象以后,判断相应绝缘子片的憎水等级必须借助于的软件。
所以检测软件的对复合绝缘子憎水性的检测具有重要意义。
本软件除了能对现场拍摄到的图片作一些常规的处理外,最主要的功能就是能准确判断出图象所代表的复合绝缘子的憎水等级。
所以,本软件的核心内容就是——分级。
分级判断可以分为两部分:
主观判断和客观判断。
另外,用户还可以利用“查询”功能,对历史判断记录进行检索、查询和统计分析。
1、初始设置
Ø
数据库设置
打印模板的设置:
打印模板是指文件Printmodule.xls,所以只要选择或键入该文件所在的路径即可。
系统在自动安装完毕后,会指定一个默认路径。
用户设置(添加人员)
目前,本软件的用户可以分为三个等级:
管理员、操作员和观察员。
管理员拥有自己的密码,享有最高权限,不仅可以判断憎水等级,记录判断结果,查询历史记录,还可以改动历史数据,配置软件的数据库等。
操作员只能判断憎水等级,记录判断结果和查询历史记录,没有修改数据库和历史记录的权利。
观察员的权限最低,他只能查询历史记录,没有更改任何数据或设置的权利。
这种设置可以有效地保护系统和数据的安全。
三级用户的密码均可以在添加用户的时候设置或更改,也可以在软件开始的用户选择里更改。
客观判断等级设置
目前,客观判断等级是按照下表数据设置的,该分级标准是在对大量数据进行归纳总结和规律分析的基础上总结出来的。
利用该分级标准,准确率可达97%。
如果在以后的分析中,发现准确率降低,还可以对其进行更改和修正,但如果没有充分数据支持,这个标准是不可以轻易变动的。
2、软件主界面
图1软件的主界面
3、憎水等级判断总流程
图象的预处理
软件设置了基本的图象处理功能,如:
剪切、粘贴、放大、缩小、中值滤波和旋转。
(因为本软件对图片的质量要求不是特别高,所以,通常这些预处理功能是不需要的,只需对图象的憎水等级进行直接的判断即可。
)
主观判断
主观判断法是由中华人民共和国电力行业标准DL/T810-2002《±
500kV直流棒形悬式复合绝缘子技术条件》和DL/T864-2004《标称电压高于1000V交流架空线路复合绝缘子使用导则》所讲的喷水分级法(HC法)发展而来的。
图2主观判断界面
图3不同憎水等级的STRI标准图
客观判断
进行客观判断,首先要选择客观判断区域。
该区域选择必须遵循“三区域,一不能,一可以”的原则:
(1)该区域必须是喷水设备的喷口正对着喷射的区域,该区域必须充分受水,是喷水时就选定的检测区域。
(2)该区域必须是照相设备所重点拍摄的区域,以保证图象的清晰性。
起码肉眼必须能识别出干区和湿区。
(3)该区域必须是包含最大水珠或水迹的受水区域,是受水区内憎水性最差的部分。
因为即使是同一片伞裙,不同部分的憎水性也可能是不同的。
有的部分会好些,有的部分会差些。
而我们检测的目的是要看绝缘子在这种憎水状况下继续运行的危险程度。
而憎水性最差的状况也是最危险的状况,所以我们必须把最差的部分的憎水性检测出来,以此来判断整片伞裙乃至整串绝缘子的憎水性状况。
(4)不能包括复合绝缘子伞裙的边缘,也要尽量避免边缘效应的影响。
所谓边缘效应是指在绝缘子伞裙靠近芯棒的地方和伞裙的外边缘处,水会发生淤积现象,而这并不能代表整片绝缘子伞裙的憎水性。
因为本文的形状因子法在判断的时候所选择的代表点是目标区域内面积最大的水珠或水迹,所以如果将这部分的图象也包括进去,就会使判断出来的结果偏差,从而造成不必要的误差。
(5)可以包括阴影区域,但该阴影部分的干区和湿区必须能够肉眼识别。
图4客观判断区域的选择
图5客观判断界面
说明:
所绘图形必须是所选区域内最大的水珠或水迹。
可以选择不同的画笔颜色,然后描出最大水珠或水迹的边缘,然后程序就可以自动计算出参数——面积比和形状因子,根据等级划分标准,自动判断出憎水等级。
基本情况
软件的使用人员不仅要对复合绝缘子的憎水等级进行主观和客观判断,而且要记录这种判断的背景信息,主要有:
(1)绝缘子型号:
如FXBW3-35/70,FXBW3-110/70;
(2)检测时间:
如2005-01-1512:
30;
(3)检测位置:
记录要具体到×
×
省×
市×
线×
塔×
相×
片上侧还是下侧,如河南省平顶山平徐线72#塔中相低压侧第二片上侧;
(4)检测时天气:
如晴,多云转晴,阴转小雨,大雾,雨雪;
(5)检测时温度:
如20℃;
(6)检测时湿度:
如40%;
(7)污染情况:
绝缘子所运行地区的污染等级,也可定性描述一下该绝缘子的污层厚度等;
(8)投运时间:
是指复合绝缘子在塔上安装完毕的时间,如2003-03-18;
(9)运行时间:
是指到目前检测时间为止,该复合绝缘子共运行的天数,如1000天。
记录这些背景信息,是因为复合绝缘子的憎水性是一个不断变化的量,我们所测到的只能是一个瞬间值,而且有利于我们对某些绝缘子进行跟踪检测,其最终憎水等级的确定,是对多种天气情况下检测到的憎水性综合分析的结果,是一个统计量。
这些背景信息只要在一个界面(主观或客观)下记录了,那么在另一个界面下就会自动生成,不需要重复记录。
4、查询历史记录
图6查询界面
只要输入查询条件:
检测日期、检测位置和绝缘子型号或其中任何一个,都可以查询到复合该条件的历史记录,并可以对历史记录进行统计分析。
该数据可导出为Excel格式。
双击任何一条历史记录都可以查询到该记录当时的数据具体状态,如下图:
图7查询结果
5、历史趋势
图8历史趋势
输入查询条件;
检测日期、检测位置、生产厂家和绝缘子型号都必须输入,这样所的生的历史趋势曲线才具有参考价值。
图表可导出为Excel格式
6、用户管理
图9用户管理
此界面左侧上方是角色定义,可以添加删除修改角色,右侧是该角色对应的权限。
打上勾表示该角色具有某功能的使用权限。
左侧下方是选中的角色下的用户名,也就是登录用户,可以添加修改删除
7、数据压缩
随着软件的使用时间增加,速度也会变慢,使用该功能可有修正数据库内部的问题,保证您的正常使用
五、复合绝缘子憎水性检测操作细则
1、复合绝缘子憎水性检测应选择良好天气下进行,不易在雷、雨、雪、雾等天气下进行,同时环境湿度应尽量不大于80%。
2、复合绝缘子憎水性检测时,为了防止喷水装置储水瓶中的水结冰以及喷出的水雾在绝缘子表面结冰,环境温度应高于0℃。
3、复合绝缘子憎水性检测时,风力应不大于3级。
4、待测杆塔的三相复合绝缘子串均应进行憎水性测量;
对于每支待测复合绝缘子,可选择靠近接地侧1-3个大伞裙的上表面进行憎水性带电测量,但尽量不选择接地侧第一伞。
5、复合绝缘子憎水性检测需3名及以上工作人员,其任务分工是:
塔上喷水操作1名,塔上拍摄操作1名,地面指挥1名。
6、登塔前,喷水操作人员在喷水装置的储水瓶中装满去离子水,并检察装置是否漏水,电源电量是否充足;
拍摄操作人员检查摄像机的电池的电量是否充足,记忆棒和磁带是否正确装入摄像机。
7、塔上操作人员携带喷水装置和拍摄装置登塔至悬挂待测绝缘子的横担上或其附近,也可以在登塔后用定滑轮将装置吊上。
8、两名塔上操作人员在横担上或靠近横担处距离绝缘子挂点1.5米以内的范围内选择合适的操作位置(如图5-1所示),至少需要保证拍摄操作人员满足上述要求。
图5-1憎水性带电检测操作图片
9、拍摄操作人员打开数码摄像机电源,摄像机镜头对准待测伞裙,并使拍摄角度尽量大;
10、喷水操作人员调节喷头的出水方向使其与待测伞裙基本平行,使喷水装置的喷头距离待测伞裙约10cm左右但喷头略高于待测伞裙。
11、拍摄操作人员打开录像开关并指示喷水操作人员开始喷水;
喷水操作人员点动喷水装置的控制按钮对待测伞裙进行30ml定量喷水;
如果现场风力较大或喷水距离不满足(10)要求,可适当增加喷水量,以伞裙表面水分状态不再发生明显变化为止;
喷水操作结束10秒后,录像结束。
12、一片伞裙憎水性测量结束后,两名塔上操作人员重复(9)-(11)步骤,开始对下一片伞裙进行憎水性测量。
13、一相绝缘子憎水性测量结束后,两名塔上操作人员重复(8)-(12)步骤,开始对下一相绝缘子进行测量。
14、一基杆塔测量结束后,两名塔上操作人员返回地面;
回放每片伞裙的喷水录像,并将喷水操作结束后2秒区间中的画面截取一桢转拍至记忆棒中;
也可以用数据线将拍摄装置与计算机连接并使用相关截图软件截取。
15、记录检测的背景信息,包括:
绝缘子型号、安装日期、检测时间、检测位置、检测时的天气、光照、温度、湿度和污染情况等。
16、将记忆棒中的憎水性图像通过USB电缆输入到笔记本电脑中并通过憎水性分析软件进行憎水性状态的判断,存储判断结果,同时存储测量时的背景信息。
17、工作人员转移至下一待测杆塔进行憎水性测量。
18、如果现场无风,或风力很小,可以考虑直接用静像拍摄模式来获取憎水性图片,拍摄时间为喷水操作结束后10秒内。
六、基于憎水性检测结果的复合绝缘子维护策略
为准确评价运行复合绝缘子的憎水性,建议利用本装置进行复合绝缘子憎水性的动态巡视,并建议采用如下的动态巡视方案:
1、憎水性丧失特性,可在冬末春初第一场降雨到来前并且环境温度上升至0℃时进行测量,测量时刻为中午前后,测量应进行多次。
通过这个参数可以获知运行复合绝缘子在一年中憎水性最差的情况。
2、憎水性恢复特性,可在每年最热的6~8月进行,测量尽量选择晴好天气,测量时刻为早晨或傍晚,同样测量应进行多次,通过这个参数可以得出现场复合绝缘子在一年中憎水性最好的时候,若这个时候现场的某支复合绝缘子的憎水性还比较差,那说明这复合支绝缘子在一年中的其他时候憎水性也难以恢复,就需要对这支复合绝缘子的运行状况进行关注。
对于冬季憎水性达到HC6级及以上的复合绝缘子,建议进行等值盐密的测量,并基于等值盐密测量结果决定是否对运行复合绝缘子进行清扫或水冲。
对于夏季憎水性达到HC6级及以上的复合绝缘子,根据DL/T864-2004的规定,建议退出运行。
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