绝缘监视仪原理

电气绝缘油在高强度电场的作用下，部分烃分子会发生裂解而产生气体，这部分气体以微小的气泡从油中释放出来。如果小气泡量增多，它们会互相连接而形成大气泡。由于气体与油的电导率有很大的差异，在高压电场的作用下，油中会产生气隙放电现象，而有可能导致绝缘的破坏，这种现象在超高压输变电设备中显得尤为突出。为克服这种倾向，用于超高压设备的变压器应满足析气性指标要求。 绝缘油的吸气性又称为气稳定性，是指油在高电场强的作用下，烃分子发生物理/化学变化时，吸收气体或放出气体的特性，如果绝缘油易放出气体，那么就会形成气体穴存在油中，会发生局部放电或过热，严重的会导致油击穿。因此，希望绝缘油是吸气的，芳香烃是吸收气体的，为改变绝缘油的吸气性，一般采用往油中添加浓缩芳烃或人工合成的芳香烃化合物。

研究背景变压器油是变压器内部重要的绝缘材料，油品质量直接影响到变压器的电气性能和运行寿命。在运行中，变压器油在电气设备中因受湿度、光线、金属催化、水分及电场等因素的影响，会生成羧酸、醇等亲水极性物质在油－水界面的定向排列会改变界面上分子排列状况，从而降低界面张力。因此，界面张力是变压器油标准中的一项重要指标，能够反映新油在精炼时的纯净程度和在运行中油的氧化程度。实验仪器仪器：本文采用德国KRÜ SS力学法表界面张力仪K11测定界面张力。最新款表界面张力仪型号Tensíío。KRÜ SS 力学法表面张力仪Tensíío方法：不同产品标准所采用的界面张力检测方法不同，具体如表1和2所示。可以看出，各方法的测量原理相同，测定绝缘油的界面张力的方法大都采用的是圆环法，主要区别就是界面形成后即非平衡条件、接近平衡条件及平衡条件下测试的保持时间不同。表1 变压器油界面张力检测方法表2 不同界面张力检测方法试验条件对比结论与讨论由表3和图1可得，界面张力均随界面保持时间延长而降低。其中，新变压器油的酯类油比矿物油的界面张力低很多，这是由于酯类油的分子结构具有亲水性，使其界面张力相应减小。 表3 新油不同试验条件界面张力检测结果对比 图1 新油的界面张力随时间变化曲线表4和图2试验结果表明，老化后的矿物油和酯类油的界面张力也随界面保持时间延长而降低。与新油比，老化后变压器油的界面张力均比新油的界面张力低，尤其是矿物油D油的界面张力从新油46mN/m左右降至16mN/m左右。表3数据显示该样品抗老化、氧化性较差，因此容易生成醛、酮、羧酸等老化产品，而这些老化产物均为极性物质，在油水界面上做定向排列，从而使油品老化后油水间界面张力降低。E和F油为合成酯变压器油，虽然本身界面张力不高，但其氧化稳定性较好，老化前后界面张力变化不明显。表4 老化油不同试验条件界面张力检测结果对比 图2 老化油的界面张力随时间变化曲线对比图3和图4发现，老化油界面张力随着两相界面的保持时间呈较明显下降趋势，说明这一过程在老化变压器油中比在新变压器油中更为明显。图3 新矿油和老化矿油的界面张力随时间的变化曲线 图4 新酯类变压器油和老化酯类变压器油界面张力随时间变化的曲线IEC62961:2018方法介于ASTMD971方法和EN14210方法之间，在界面形成180s时测量界面张力更加符合实际，同时测量时间对测量结果影响较小。从图3和图4也可以看出，老化油的界面张力随时间变化较为明显，主要表现在界面张力曲线从30s到180s的变化斜率较大，而在界面形成的180s时测量界面张力数值与300s的测量数据很接近，可以提供一个较为真实的界面张力值，并且检测时间相对较短。新颁布的变压器油国际标准IEC60296:2020《电工流体电气设备用矿物绝缘油》，其界面张力检测规定采用ASTMD971-2020方法和IEC62961:2018两种方法，为了得到更有效的数据和满足实验室快速高效的日常检测工作，推荐采用IEC62961:2018方法为宜。结论界面张力是反映变压器油精制过程中洁净程度的指标，并与油品的老化程度密切相关。国内外检测变压器油界面张力方法的主要区别在于界面形成后的保持时间不同。实验室通过采用圆环法考察测量时间对界面张力值的影响，结果表明老化油的界面张力受时间影响较为明显，同时也说明变压器油的界面张力与油的劣化程度密切相关。通过考察不同方法测量时间对测量结果的影响，推荐采用IEC62961:2018方法对变压器油进行界面张力的检测，该方法既能减小因测试时间不同而引起的误差，又能快速进行检测。参考文献[1]张绮,张昱,周东等.不同检测方法对电气绝缘油界面张力的影响[J].润滑油,2024,39(01):43-47.DOI:10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2024.01.009.

12月13日，国网青海电力运维检修人员正在研究编制的“无人机+光谱图像分析”绝缘子污秽检测系统的技术导则，为新型绝缘子污秽检测系统后续在全国范围输电线路推广应用打下坚实基础。“无人机+光谱图像分析”绝缘子污秽检测系统是国内首套以机载多光谱成像技术为依托研发的绝缘子污秽等级检测分析系统。该系统将无人机不受地域限制的特点和高光谱图像技术置信度高、可视化的优势有机融合，应用图像处理、特征提取等技术，有效降低环境光线、采集角度等因素干扰，实现绝缘子污秽快速、无损、非接触式检测。员工应用“无人机+光谱图像分析”检测系统开展绝缘子污秽检测工作。苟斌 摄据悉，该成果是国网青海双创示范中心成立后的第二批双创项目孵化成果，也是国家电网公司第一期双创孵化培育资金支持的重点项目，于2022年7月通过验收。绝缘子污秽是影响输电线路稳定运行的重要原因之一，运维检修人员必须定期开展绝缘子污秽检测并根据其污秽程度对绝缘子进行清洗或更换，以保证其绝缘性能。“开展绝缘子污秽检测，通常采用人工爬塔的方式取样，然后将样品送至实验室进行检测，平均一基铁塔的登塔取样及检验用时5小时，不仅耗时长、效率低，而且具有一定的地域局限性。”国网青海超高压公司智能运检管控中心副主任赵云龙介绍。运用“无人机+光谱图像分析”检测系统后，作业人员只需在地面控制无人机飞行至规定位置，对绝缘子进行多角度、全方位拍摄，再利用软件完成污秽等级分析即可。一基铁塔的飞行拍摄及软件分析时间，可以控制在25分钟以内，有效提高了检测效率和安全性。为验证系统应用效果，今年7～8月，项目组选取330千伏唐玛线等16条位于青海省内各州县不同环境、气候的300余基杆塔线路上不同材质、不同颜色的绝缘子进行实地测试。通过对传统人工取样送检分析结果和“无人机+光谱图像分析”检测结果的对比分析，发现应用该系统检测的绝缘子污秽等级准确率在90%以上。目前，该系统已通过验收和现场试运行验证，将率先在青海省内输电线路进行试点应用。