绝缘子表面灰密的测量影响因素分析摘要:电力系统中一般采用等值盐密和等值灰密来描述绝缘子表面的染污程度｡其中,等值盐密和等值灰密分别表征了绝缘子表面单位面积可溶性污秽和不可溶污秽的量｡试验结果表明,滤纸烘干温度为110℃,烘干时间15min的,可以在提高试验的重复性的同时减少试验时间｡本文对操作人员进行等值灰密测量有一定参考价值｡关键词:绝缘子污秽;灰密;测量方法;影响因素1绝缘子灰密测量流程(a)溶解｡将绝缘子表面污秽物溶解在一定体积的蒸馏水中｡蒸馏水的体积大约为绝缘子的表面积值(单位cm2)*0.2ml｡举例:绝缘子表面为1450cm2,则蒸馏水体积应为290ml左右｡当污秽物中含盐量较大时,可酌情增加水量｡(b)过滤｡过滤有两种方法,一种为常规过滤,另一种使用真空抽滤机装置过滤｡常规过滤实验条件简单,操作简便,但是过滤速度慢｡使用真空抽滤装置过滤的优点是过滤速度快,但实验器材的价格较高｡(c)干燥｡将过滤后的滤纸对折叠成90度后放入恒温干燥箱进行干燥｡在干燥温度设定为90℃时,干燥30分钟即可｡具体以完全干燥为宜｡(d)称重｡过滤前称重滤纸的重量,计为Mf;将干燥后的滤纸带灰一同称重,计为Ms｡(e)计算｡绝缘子表面附灰密度NSDD=(Ms-Mf)/S｡单位mg/cm2｡2正交试验滤纸重量法的影响因素很多,由于在电气设备外表面污秽测量中分为等值盐密和等值灰密,在测量时需要保证溶解充分,因此可以不考虑污秽对测量的影响,可以忽略酸碱度､可溶物､污秽量的影响｡为了能够细化对滤纸重量法的研究,本研究主要对滤纸重量法使用过程中滤纸重量变化影响因素进行考量,即研究滤纸重量法测量时哪些因素将会导致滤纸自身重量变化｡此处将会忽略污秽物对滤纸的影响和污秽物受到环境影响所造成的重量测量误差｡滤纸重量法中,滤纸首先进行干燥,测量滤纸重量,过滤,最后进行二次干燥后测量过滤后滤纸重量｡此过程中,滤纸将会经历一个润湿然后干燥最后测重的过程｡这个过程中,干燥箱的温度,干燥时间会影响到滤纸的干燥程度,进而影响到滤纸的重量｡在测量过程中,由于空气中存在水分子,其拿出后的冷却时间会由于干燥后滤纸存在吸水效应,重量会上升,导致测量结果偏大｡而滤纸本身的重量必然影响到最终的测量结果｡为此,从干燥箱烘干温度､烘干时间､滤纸饱和重量(通过切割滤纸方式设置多个滤纸饱和重量,饱和重量指放置于大气中足够时间使其充分受潮后的重量)及冷却时间(从干燥箱中取出时间)4个影响因素分析滤纸质量法中滤纸干燥程度的影响｡下文将会选取滤纸重量占比(即测量时滤纸重量与滤纸饱和重量的比值)作为试验指标,选取上述4个因素各3个水平,构成4因素3水平共计9组试验的正交表,见表1｡表1正交试验因素水平表在此基础上,通过相应的试验,重点分析了上述4因素对滤纸重量占比的影响｡首先,测量滤纸在80%湿度下的饱和吸水总重量,然后,将滤纸润湿,放置于干燥箱中,在规定的水平时间取出,放置规定的冷却时间后测量其重量;进一步通过计算得出不同因素和不同水平下滤纸的重量占比｡在整个试验过程中,为了保证试验结果的重复性,需要注意以下3方面内容:1)为保证试验初始条件一致,需要使滤纸完全浸润,因此将滤纸放入装满去离子水的烧杯当中浸泡10分钟后取出置于干燥箱中｡2)由于干燥箱温度调节需要一定时间才能升高或降低,因此在放入及取出滤纸时注意快速操作｡3)取出时,以打开干燥箱的阀门为冷却时间开始计时,由于时间15s较短,需要注意保证每一片滤纸取出操作相同,确保测量结果的准确性｡3试验结果分析3.1试验数据统计性分析根据表1中正交试验因素水平表进行试验9组试验,试验指标选取烘干后的滤纸质量占比,烘干后滤纸质量占比的高低代表了在灰密测量过程中,滤纸吸水对测量结果的影响,为了保证测量结果的准确性,烘干程度越高,滤纸吸水对污层测量结果的影响越小,因此选择滤纸质量占比最高值所对应的水平作为最佳方案｡9组试验中的滤纸占比在92.19%~95.77%之间,其中滤纸重量占比最低的为第9组,而滤纸重量占比最高的为第3组试验,二者之间相差超过3%｡考虑到滤纸质量占比越高,对绝缘子表面灰密的测量结果影响越小,因此,最佳方案为烘干温度110℃,烘干时间为45min,滤纸质量选择2.294g(饱和重量),冷却时间为15s｡对9组正交试验方案试验结果进行进一步分析,计算参数A(烘干温度)､B(烘干时间)､C(滤纸质量)､D(冷却时间)分别在表1所示的1,2,3三个水平下所对应的正交试验指标K1,K2,K3和极差R｡然后对所获得的结果进行方差统计,并利用极差分析后因素影响最小的误差值作为随机因素,进一步分析烘干温度､烘干时间､滤纸质量和冷却时间对正交试验的试验指标的影响｡所以,烘干温度和冷却时间显著影响试验指标,而烘干时间在15min以上时,滤纸重量以及烘干时间对试验指标的影响很小｡据上述结论,为了进一步研究上述影响因素的作用,下面将对烘干温度和冷却时间两个显著影响因素进行单独分析｡3.2烘干温度为了研究烘干温度对滤纸质量占比的影响,笔者将质量相近的滤纸放置于干燥箱内,通过控制变量法,分别测量烘干时间为15min､30min以及45min后,冷却时间为15s的滤纸质量,再计算出最后的滤纸质量占比｡不同烘干温度下的滤纸质量占比结果与正交试验得到的结果相符｡值得关注的是烘干时间在温度较低时对滤纸质量占比的影响较大,随着温度升高其响应大大减小,当温度达到110℃时,烘干15min和烘干45min,滤纸质量占比结果已经没有太大区别,且大于110℃后烘干温度提高烘干程度提高有限｡3.3冷却时间为了研究冷却时间对滤纸质量占比的影响,将1/4滤纸,1/2滤纸及全滤纸放置于干燥箱内,通过控制变量法,测量测烘干温度分别为90℃,烘干时间为45min 后不同冷却时间下的滤纸质量,再计算出最后的滤纸质量占比,其结果见图1｡图1不同冷却时间下的滤纸质量占比图通过控制变量法得到的结果(图1),与正交试验得到的结果相符,随着冷却时间的增加,滤纸质量占比增加,且上升速度逐渐减缓,说明测量时间越慢所测得的结果差别越大,因此应该在取出滤纸后尽快进行滤纸重量测量｡4结论1)滤纸质量对试验指标影响很小,也说明了增加滤纸质量会提高吸水量,但不会影响滤纸的吸水性能｡2)烘干温度对试验指标影响显著,说明随着温度提升,滤纸将能够得到进一步干燥｡3)冷却时间的结果与实际相符,放置于大气中时间越长,滤纸质量将会逐渐增大｡4)烘干时间对滤纸的烘干程度影响不大,而通过控制变量法说明了烘干时间在温度较低时影响较大,说明在所选取的3个水平的条件下,烘干时间的影响远小于烘干温度的影响｡参考文献:[1]毕晓甜,高嵩,刘洋,陈杰.一起重金属粉尘地区复合绝缘子闪络故障分析[J].电瓷避雷器,2020(4):221-227.[2]毛颖科,关志成,王黎明,乐波.基于BP人工神经网络的绝缘子泄漏电流预测[J].中国电机工程学报,2007,27(27):7-12.[3]万康鸿,吴昊,韩彦华,等.交流330kV分段式复合绝缘子均压特性研究[J].电网与清洁能源,2021,37(3):31-37,46.。
