一种绝缘子沿面闪络电压估算方法及估算装置技术领域
本发明涉及高压设备技术领域，尤其涉及一种绝缘子沿面闪络电压估算方法及估
算装置。
背景技术
绝缘子是一种能够架空输电线路的绝缘控件，其在线路运行期间，绝缘子长期和
周围的气体或液体电介质接触，使得绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿，并沿绝缘子
表面放电，这种现象被称为闪络现象，绝缘子周围的气体或液体沿绝缘子表面放电的电压
被称为沿面闪络电压。
当发生闪络现象后，闪络通道中的火花或电弧使绝缘子表面局部过热造成炭化，
损坏绝缘子表面的绝缘层，导致电力事故发生。因此，对绝缘子的沿面闪络电压进行测量极
为重要。但是，目前测量绝缘子沿面闪络电压的方法均会对绝缘子产生损坏，属于破坏性试
验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绝缘子沿面闪络电压估算方法及估算装置，用于在不
损坏绝缘子的情况下，准确估算绝缘子沿面闪络电压。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种绝缘子沿面闪络电压估算方法，包括：
步骤S1：测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电压，得到预设沿面闪络电
压Uf1；
步骤S2：对绝缘子施加不同的试验电压Ui，并控制每次的施加电压时间为ti；其中，
0<Ui≤Uf1；
步骤S3：在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量绝缘子的表面电荷，得到测
试表面电荷σi；以及测量绝缘子的沿面闪络电压，得到测试沿面闪络电压Uf2i；
步骤S4：采用拟合法，拟合不同试验电压Ui下的测试表面电荷σi和测试沿面闪络电
压Uf2i，得到关系曲线；
步骤S5：根据待测绝缘子的表面电荷σ，从关系曲线中确定待测绝缘子的沿面闪络
电压Uf。
与现有技术相比，本发明提供的绝缘子沿面闪络电压估算方法具有如下有益效
果：
本发明提供的绝缘子沿面闪络电压估算方法，通过测量绝缘子在未施加试验电压
时的沿面闪络电压，得到预设沿面闪络电压Uf1，并且，通过对绝缘子施加不同的试验电压
Ui，控制每次的施加电压时间为ti以对绝缘子进行多次试验；其中，0<Ui≤Uf1；然后在每次对
绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量绝缘子的表面电荷，得到测试表面电荷σi；以及测量绝
缘子的沿面闪络电压，得到测试沿面闪络电压Uf2i；本发明通过多次试验测得多个测试表面
电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，然后以此为基础，采用拟合法，拟合不同试验电压Ui下的测
试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到关系曲线。本发明利用得到的关系曲线，即可
在不损坏待测绝缘子的情况下，根据待测绝缘子表面电荷σ定量地估算待测绝缘子的沿面
闪络电压Uf，并且，本发明提供的绝缘子沿面闪络电压估算方法是通过拟合多次试验测得
的测试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到的关系曲线，即，本发明提供的绝缘子沿
面闪络电压估算方法通过多次试验提供了用以拟合关系曲线的大量测试数据，使得拟合曲
线更加贴合实际，这样就能够更加准确地从拟合曲线中估算待测绝缘子的沿面闪络电压。
本发明提供一种绝缘子沿面闪络电压估算装置，包括：
沿面闪络电压测量单元、加压单元、计时器、电荷测量单元和曲线拟合器；所述沿
面闪络电压测量单元的输出端分别与加压单元的输入端和曲线拟合器相连，所述电荷测量
单元的输出端与曲线拟合器相连，所述计时器与加压单元的输入端相连；
所述沿面闪络电压测量单元用于测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电
压，得到预设沿面闪络电压Uf1；
所述加压单元用于对绝缘子施加不同的试验电压Ui；其中，0<Ui≤Uf1；
所述计时器用于对试验电压Ui的施加电压时间ti进行计时；
所述电荷测量单元用于在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量绝缘子的表
面电荷，得到测试表面电荷σi；
所述沿面闪络电压测量单元还用于在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量
绝缘子的沿面闪络电压，得到测试沿面闪络电压Uf2i；
所述曲线拟合器用于采用拟合法，拟合不同试验电压Ui的测试表面电荷σi和测试
沿面闪络电压Uf2i，得到关系曲线。
与现有技术相比，本发明提供的绝缘子沿面闪络电压估算装置具有如下有益效
果：
本发明提供的绝缘子沿面闪络电压估算装置中，由于沿面闪络电压测量单元的输
出端与加压单元的输入端相连，因此，沿面闪络电压测量单元在绝缘子未施加电压时，对绝
缘子进行测量得到预设沿面闪络电压Uf1后，能够将预设沿面闪络电压Uf1传输给加压单元，
使得加压单元根据该预设沿面闪络电压Uf1，准确控制对绝缘子施加不同的试验电压Ui，而
且，由于计时器与加压单元的输入端相连，这样就能够利用计时器控制加压单元的施加电
压时间ti，使加压单元的施加电压时间ti可控化。而由于沿面闪络电压测量单元的输出端和
电荷测量单元的输出端与曲线拟合器相连，这样就能够利用曲线拟合器拟合不同试验电压
Ui的测试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到关系曲线，在此基础上，就可以在不损坏
待测绝缘子的情况下，根据待测绝缘子表面电荷σ定量地估算待测绝缘子的沿面闪络电压
Uf。
而且，本发明通过曲线拟合器拟合不同试验电压Ui的测试表面电荷σi和测试沿面
闪络电压Uf2i，得到关系曲线，使得拟合曲线更加贴合实际，这样就能够更加准确地从曲线
拟合器得到的拟合曲线中估算待测绝缘子的沿面闪络电压。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一提供的绝缘子沿面闪络电压估算方法的流程图；
图2为绝缘子测试表面电荷平均值与测试沿面闪络电压的关系曲线；
图3为本发明实施例二提供的绝缘子沿面闪络电压估算装置的示意图。
附图标记：
100-沿面闪络电压测量单元； 200-计时器；
300-电荷测量单元； 400-加压单元；
500-曲线拟合器； 600-统计器。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估算方法及估算装置，
下面结合说明书附图进行详细描述。
实施例一
请参阅图1，本发明实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估算方法，包括：
步骤S1：测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电压，得到预设沿面闪络电
压Uf1；
步骤S2：对绝缘子施加不同的试验电压Ui，并控制每次的施加电压时间为ti；其中，
0<Ui≤Uf1；
步骤S3：在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量绝缘子的表面电荷，得到测
试表面电荷σi；以及测量绝缘子的沿面闪络电压，得到测试沿面闪络电压Uf2i；
步骤S4：采用拟合法，拟合不同试验电压Ui下的测试表面电荷σi和测试沿面闪络电
压Uf2i，得到关系曲线；
步骤S5：根据待测绝缘子的表面电荷σ，从关系曲线中确定待测绝缘子的沿面闪络
电压Uf。
通过上述具体实施过程可知，本发明实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估算方
法，通过测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电压，得到预设沿面闪络电压Uf1，并
且，通过对绝缘子施加不同的试验电压Ui，控制每次的施加电压时间为ti以对绝缘子进行多
次试验；其中，0<Ui≤Uf1；然后在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量绝缘子的表面
电荷，得到测试表面电荷σi；以及测量绝缘子的沿面闪络电压，得到测试沿面闪络电压Uf2i；
本发明实施例通过多次试验测得多个测试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，然后以此
为基础，采用拟合法，拟合不同试验电压Ui下的测试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得
到关系曲线。本发明实施例利用得到的关系曲线，即可在不损坏待测绝缘子的情况下，根据
待测绝缘子表面电荷σ定量地估算待测绝缘子的沿面闪络电压Uf。并且，因为本发明实施例
提供的绝缘子沿面闪络电压估算方法是通过拟合多次试验测得的多个测试表面电荷σi和
测试沿面闪络电压Uf2i，得到的关系曲线，即，本发明实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估
算方法通过多次试验提供了用以拟合关系曲线的大量测试数据，使得拟合曲线更加贴合实
际，这样就能够更加准确地从拟合曲线中估算待测绝缘子的沿面闪络电压。
可以理解的是，上述实施例的步骤S2中，试验电压Ui及施加电压时间ti可根据绝缘
子试验要求或者相关标准进行合理的选择，只要令试验电压Ui在绝缘子的预设沿面闪络电
压Uf1范围内即可，在此不做限定。
此外，上述实施例在步骤S1之前，还需对绝缘子表面进行清洗和干燥，以保证绝缘
子表面无电荷积聚；这样在测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电压时，不会影响
预设沿面闪络电压Uf1的准确性。同理，也不会影响每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，得
到测试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i的准确性。
需要说明的是，上述实施例的步骤S3中，在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，
先测量绝缘子的测试表面电荷σi，然后测量绝缘子的测试沿面闪络电压Uf2i，这样在停止对
绝缘子施加试验电压Ui时，绝缘子表面产生的表面电荷尚未开始消散，能够得到准确的测
试表面电荷σi。
具体的，可以在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，对绝缘子表面电荷进行多
次测量，得到多个测试表面电荷σi，根据多个测试表面电荷σi，得到测试表面电荷平均值
然后在步骤S4中，采用拟合法，拟合不同试验电压Ui下的测试表面电荷平均值和测试沿
面闪络电压Uf2i，得到关系曲线。由于绝缘子不同位置测得的表面电荷具有一定差别，而在
实际试验过程中难以保证对绝缘子表面每一点都进行测量，为了保证试验的准确性及可实
施性，本发明实施例选用绝缘子表面电荷平均值用以拟合关系曲线。
而且，上述实施例中待测绝缘子的表面电荷σ，采用以下方法得到：
统计预设沿面闪络电压Uf1、试验电压Ui，施加电压时间ti，各个试验电压Ui下的测
试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到统计结果；
根据待测绝缘子的工作电压U，工作时间t，从统计结果中确定待测绝缘子的表面
电荷σ。
另外，还可以根据待测绝缘子的工作电压U，工作时间t，从统计结果中确定待测绝
缘子的沿面闪络电压Uf。即，本发明实施例不仅可以利用关系曲线估算待测绝缘子的沿面
闪络电压Uf，而且还可以在不用测量待测绝缘子的表面电荷σ的情况下，直接从统计结果中
估算待测绝缘子的沿面闪络电压Uf，使得待测绝缘子的沿面闪络电压Uf的估算方法更加灵
活。
需要说明的是，由于传统的表面电荷测量方法如粉尘图法、泡克尔斯效应法在对
表面电荷测量时，容易产生影响介质表面电荷分布的现象，因此，在步骤S3中，在每次对绝
缘子施加试验电压Ui停止时，采用静电容探头法测量绝缘子的表面电荷，使得到的测试表
面电荷σi能够在不改变周围介质的条件下被定量测量，保证了绝缘子表面电荷测量的准确
性。
具体的，在施加试验电压Ui的过程中，保证测量探头远离被测绝缘子，在每次对绝
缘子施加试验电压Ui停止时，立即利用静电容探头法测量绝缘子的表面电荷，减少电荷的
消散对试验结果造成的影响，保证试验结果的准确性。
而且，步骤S1中，采用快速升压法测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电
压；在步骤S3中，在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，采用快速升压法测量绝缘子的沿
面闪络电压。
其中，快速升压法的升压步长及升压速度可根据不同绝缘子或不同试验的标准进
行合理的选择，在此不做限定。
下面举例说明绝缘子沿面闪络电压估算方法的具体实施过程，所选用的绝缘子为
盆式绝缘子：
首先，对盆式绝缘子进行清洗和干燥处理，使绝缘子表面没有电荷积聚。具体的，
采用无水乙醇对绝缘子进行清洗，然后，将绝缘子放入干燥箱中进行干燥，放置30min后，采
用静电容探头检测绝缘子的表面电荷，若测得绝缘子表面仍有电荷，继续对绝缘子进行清
洗，若测得绝缘子的表面电荷为0，进行下面步骤：
请参阅图1，在0.4MPa的SF6密闭条件下，利用可调式电压源对绝缘子快速升压，测
量绝缘子在未施加试验电压时的预设沿面闪络电压Uf1＝60.5kV。
在0～Uf1的范围内，选取两个不同的试验电压U1＝38kV，U2＝42kV，并控制每次的
施加电压时间为t1＝30min，t2＝60min，组成a、b、c、d四种试验条件，具体见表1，在这四种试
验条件下，测量绝缘子的表面电荷和沿面闪络电压，电荷测量结果及沿面闪络电压结果见
表2。
在试验条件a下，对绝缘子表面电荷进行多次测量，根据多次测量结果计算得到测
试表面电荷平均值然后采用快速升压法，得到测试沿面闪络电压为Uf21＝
59.1kV；
在试验条件b下，对绝缘子表面电荷进行多次测量，根据多次测量结果计算得到测
试表面电荷平均值然后采用快速升压法，得到测试沿面闪络电压为Uf22＝
54.3kV；
在试验条件c下，对绝缘子表面电荷进行多次测量，根据多次测量结果计算得到测
试表面电荷平均值然后采用快速升压法，得到测试沿面闪络电压为Uf23＝
50.2kV；
在试验条件d下，对绝缘子表面电荷进行多次测量，根据多次测量结果计算得到测
试表面电荷平均值然后采用快速升压法，得到测试沿面闪络电压为Uf24＝
47.0kV。
表1试验条件
表2测试表面电荷测量结果及测试沿面闪络电压测量结果表
最后，采用拟合法，根据表1和表2所列出的数据，拟合a、b、c、d四种试验条件下得
到的测试表面电荷平均值和与测试沿面闪络电压Uf21、Uf22、Uf23和Uf24，得
到如图2所示的关系曲线。然后即对表面电荷在2.97μC/m2～9.03μC/m2范围内的待测绝缘子
的沿面闪络电压进行准确地估算，而避免对待测绝缘子进行损坏性试验。
实施例二
请参阅图3，本发明实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估算装置，包括：沿面闪络
电压测量单元100、加压单元400、计时器200、电荷测量单元300和曲线拟合器500；沿面闪络
电压测量单元100的输出端分别与加压单元400的输入端和曲线拟合器500相连，电荷测量
单元300的输出端与曲线拟合器500相连，计时器200与加压单元400的输入端相连；
沿面闪络电压测量单元100用于测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电
压，得到预设沿面闪络电压Uf1；
加压单元400用于对绝缘子施加不同的试验电压Ui；其中，0<Ui≤Uf1；
计时器200用于对试验电压Ui的施加电压时间ti进行计时；
电荷测量单元300用于在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量绝缘子的表
面电荷，得到测试表面电荷σi；
沿面闪络电压测量单元100还用于在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，测量
绝缘子的沿面闪络电压，得到测试沿面闪络电压Uf2i；
曲线拟合器500用于采用拟合法，拟合不同试验电压Ui下的测试表面电荷σi和测试
沿面闪络电压Uf2i，得到关系曲线。
具体实施时，请参阅图1，首先，利用沿面闪络电压测量单元100测量绝缘子在未施
加试验电压时的沿面闪络电压，得到预设沿面闪络电压Uf1，然后利用加压单元400对绝缘子
施加不同的试验电压Ui；其中，0<Ui≤Uf1；与此同时，利用计时器200对试验电压Ui的施加电
压时间ti进行计时。在每次对绝缘子施加试验电压Ui停止时，利用电荷测量单元300测量绝
缘子的表面电荷，得到测试表面电荷σi，并再次利用沿面闪络电压测量单元100测量绝缘子
的沿面闪络电压，得到测试沿面闪络电压Uf2i。之后，以此为基础，利用曲线拟合器500采用
拟合法，拟合不同试验电压Ui下的测试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到关系曲线；
根据待测绝缘子的表面电荷σ，从关系曲线中确定待测绝缘子的沿面闪络电压Uf。
与现有技术相比，本发明实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估算装置中，由于沿
面闪络电压测量单元100的输出端与加压单元400的输入端相连，因此，沿面闪络电压测量
单元100在绝缘子未施加电压时，对绝缘子进行测量得到预设沿面闪络电压Uf1后，能够将预
设沿面闪络电压Uf1传输给加压单元400，使得加压单元400根据该预设沿面闪络电压Uf1，准
确控制对绝缘子施加不同的试验电压Ui，而且，由于计时器200与加压单元400的输入端相
连，这样就能够利用计时器200控制加压单元400的施加电压时间ti，使加压单元400的施加
电压时间ti可控化。而由于沿面闪络电压测量单元100的输出端和电荷测量单元300的输出
端与曲线拟合器500相连，这样就能够利用曲线拟合器500拟合不同试验电压Ui的测试表面
电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到关系曲线，在此基础上，就可以在不损坏待测绝缘子
的情况下，根据待测绝缘子表面电荷σ定量地估算待测绝缘子的沿面闪络电压Uf。
而且，本发明实施例通过曲线拟合器500拟合的是不同试验电压Ui的测试表面电
荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到关系曲线，使得拟合曲线更加贴合实际，这样就能够更
加准确地从曲线拟合器500得到的拟合曲线中估算待测绝缘子的沿面闪络电压。
需要补充的是，上述实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估算装置还包括统计器
600；统计器600的输入端分别与沿面闪络电压测量单元100的输出端、电荷测量单元300的
输出端、加压单元400的输出端和计时器200的输出端相连，这样就能够利用统计器600来统
计预设沿面闪络电压Uf1、试验电压Ui、施加电压时间ti、各个试验电压Ui下，绝缘子的测试表
面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i，得到统计结果，然后就可以在不用电荷测量单元300测
量待测绝缘子的表面电荷σ的情况下，根据待测绝缘子的工作电压U，工作时间t，从统计器
600得到的统计结果中确定待测绝缘子的表面电荷σ，并且，统计器600的输出端与曲线拟合
器500相连，这样就能够将确定的待测绝缘子的表面电荷σ直接传输给曲线拟合器500，从而
从曲线拟合器500拟合的关系曲线中，定量估算待测绝缘子的沿面闪络电压。
另外，由于统计器600的输入端分别与沿面闪络电压测量单元100的输出端、电荷
测量单元300的输出端、加压单元400的输出端和计时器200的输出端相连，这样就可以在不
用电荷测量单元300测量待测绝缘子的表面电荷σ的情况下，直接从统计器600得到的统计
结果中估算待测绝缘子的沿面闪络电压Uf，极大的简化了绝缘子的沿面闪络电压的估算装
置。
此外，需要注意的是，本发明实施例提供的绝缘子沿面闪络电压估算装置还包括
清洗器和干燥箱；清洗器用于对绝缘子表面进行清洗，使绝缘子表面无电荷积聚；干燥箱用
于对清洗后的绝缘子进行干燥处理。这样在测量绝缘子在未施加试验电压时的沿面闪络电
压时，不会影响预设沿面闪络电压Uf1的准确性。同理，也不会影响每次对绝缘子施加试验电
压Ui停止时，得到测试表面电荷σi和测试沿面闪络电压Uf2i的准确性。
可选的，本发明实施例提供的加压单元400为可调式电压源，电荷测量单元300为
静电容探头，采用静电容探头测量绝缘子的表面电荷，使得到的测试表面电荷σi能够在不
改变周围介质的条件下被定量测量，保证了绝缘子表面电荷测量的准确性。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多
个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。