基于太赫茲技術(shù)的硅橡膠復(fù)合絕緣子老化檢測

張學(xué)敏，皇劍，王子豪，苗琛，吳振升，程義彬

摘? 要：復(fù)合絕緣子長期運(yùn)行后易老化，導(dǎo)致絕緣性能降低，可能危及電網(wǎng)安全.因此，研究如何及時跟蹤絕緣狀態(tài)存活量，簡單快速獲取復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)顯得極為重要.本文選用華北地區(qū)10 kV～110 kV線路電壓等級11支絕緣子樣品，使用光學(xué)顯微鏡對樣品表面進(jìn)行觀察，隨后結(jié)合局部放電實(shí)驗(yàn)定量分析，對樣品老化程度進(jìn)行標(biāo)定與分類.為探究復(fù)合絕緣子老化程度對太赫茲波傳輸參數(shù)的影響，采用太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對已標(biāo)定的各組樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，建立了基于太赫茲信號傳輸特性的復(fù)合絕緣子老化檢測模型，并用一種小型太赫茲傳感器在玉溪進(jìn)行現(xiàn)場測試.結(jié)果表明，絕緣子老化程度與回波損耗參數(shù)成正比，使用太赫茲波對復(fù)合絕緣子進(jìn)行非接觸式老化程度檢測是可行的.

關(guān)鍵詞：復(fù)合絕緣子;太赫茲波;回波損耗;絕緣老化;非接觸式檢測

中圖分類號：TM855? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2021.04.001

0 引言

復(fù)合絕緣子因其重量較輕、憎水性及憎水遷移性能優(yōu)異、防污閃能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)輸配電系統(tǒng)中[1-2].目前，復(fù)合絕緣子老化測試方法主要分為兩大類：基于電特性的檢測方法與基于非電特性的檢測方法.電特性檢測法主要依據(jù)泄漏電流、表面電阻率以及材料的陷阱電荷量來表征復(fù)合絕緣子老化程度[3].非電特性檢測法通過憎水性、材料官能團(tuán)、電子能量譜、核磁譜等非電特征來表征復(fù)合絕緣子老化程度[4].

文獻(xiàn)[5]利用水囊柔性耦合的超聲相控陣對絕緣子進(jìn)行非接觸式檢測，對比復(fù)合絕緣子在不同缺陷下的超聲脈沖回波反射圖像與相控陣扇形掃描圖像，檢測材料內(nèi)部出現(xiàn)的裂紋與缺陷，但是，當(dāng)用于在線檢測時，該方法易被電暈現(xiàn)象產(chǎn)生的噪音嚴(yán)重干擾.文獻(xiàn)[6]采用正交試驗(yàn)法制作老化樣本，對樣品進(jìn)行TSC測試、掃描電鏡實(shí)驗(yàn)以及傅里葉紅外光譜實(shí)驗(yàn)，研究濕度及氣壓等變量對復(fù)合絕緣子老化過程的影響，結(jié)果表明，熱刺激電流實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠有效判定老化程度，且老化程度與濕度及氣壓有關(guān).文獻(xiàn)[7]基于顯微紅外光譜技術(shù)對現(xiàn)場運(yùn)行的硅橡膠復(fù)合絕緣子進(jìn)行了老化深度測試，結(jié)果表明，在同一電壓等級下，傘裙高壓側(cè)的老化深度最大且同一傘裙的老化深度不均勻，但有效信息率較低，背景復(fù)雜，有譜峰重疊，分析較困難.文獻(xiàn)[8]利用低磁場核磁共振傳感器測量掛網(wǎng)運(yùn)行不同時間的復(fù)合絕緣子，以橫向弛豫時間作為反映復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)的特征量，但是，復(fù)合絕緣子老化程度不僅與時間有關(guān)，且沒有控制變量，同時檢測儀器成本較高，掃描速度慢，需要同樣品進(jìn)行接觸，不利于戶外快速檢測.非接觸式測量相比于同試品接觸，現(xiàn)場測量可行性更強(qiáng)，效率更高.

本文選取華北某地區(qū)變配電電壓等級為10 kV～110 kV中11支不同運(yùn)行年限的復(fù)合絕緣子串制作樣本，通過顯微鏡觀察微觀形貌，采用局部放電實(shí)驗(yàn)對11組樣本老化程度進(jìn)行標(biāo)定并分類.之后，使用太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對各組樣本實(shí)驗(yàn)分析，以太赫茲波在介質(zhì)中傳播的[S11]參數(shù)為表征，數(shù)據(jù)處理后對[S11]參數(shù)與絕緣子老化程度關(guān)系進(jìn)行擬合，將復(fù)合絕緣子的老化程度由輕到嚴(yán)重分為5個等級.最后，根據(jù)太赫茲實(shí)驗(yàn)結(jié)果及樣本老化分類，建立基于太赫茲波傳輸特性的檢測模型，并使用一種THz傳感器對老化樣本進(jìn)行現(xiàn)場測試，驗(yàn)證了利用太赫茲信號進(jìn)行非接觸式檢測的可能性.

1? ? 太赫茲信號測量原理

1974年Fleming在描述光譜線頻率范圍時首次提出太赫茲波，其波長介于微波與紅外光之間，頻率范圍在0.1 THz～10 THz[9-11]，輻射強(qiáng)度測得的信噪比大于104，遠(yuǎn)高于傅里葉變換紅外光譜，因此，太赫茲時域光譜技術(shù)對降低背景噪聲的干擾效果很好[12].根據(jù)源的不同，太赫茲波可以分為兩種：連續(xù)太赫茲波與脈沖太赫茲波.脈沖太赫茲波可以獲取所測樣品的光譜信息，頻域范圍寬，能夠獲得物品上每一點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù).但該方法檢測耗時較長，對小面積樣品的成像需十幾個小時以上，而且實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜，需要激光發(fā)射裝置以及大量光學(xué)元件、透鏡等.因此，脈沖太赫茲波只適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境.連續(xù)太赫茲波通過檢測樣品強(qiáng)度信號進(jìn)行分析，所需輻射源功率低，成像速度快，成本較低，信噪比較高，數(shù)據(jù)獲取能力迅速，適合戶外在線檢測[13-14].

根據(jù)材料學(xué)相關(guān)理論，分子的極性與分子偶極矩有關(guān)，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

[μ=qd]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式（1）中：[μ]是偶極矩矢量，[d]是分子正、負(fù)電荷中心間的距離，[q]是電荷中心的帶電量.

太赫茲信號是一種較高頻率的電磁波，波矢量[К]是描述電磁波傳輸特性的一個重要參數(shù)，波在理想介質(zhì)中的傳輸有：

[k=enk=enωμε]? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式（2）中：[ω]為角頻率，[μ]為磁導(dǎo)率，[ε]表示介電常數(shù)，[en]是波傳播方向的單位矢量，波矢量的大小為波數(shù)[k]，波矢量可表征電磁波的相位、相速、波長以及衰減等參數(shù)[15].由上式可知，當(dāng)波在理想介質(zhì)中傳輸時，波的幅值不會發(fā)生衰減.若理想傳輸介質(zhì)變?yōu)橛袚p介質(zhì)，此時波矢量[kc]則表示為：

[kc=enωμεc=enωμ（ε-jσω）]? ? ?（3）

式（3）中：[εc]表示復(fù)介電常數(shù)，[σ]為電導(dǎo)率，? ? ? ?[j=-1].可以看出，當(dāng)介質(zhì)的電導(dǎo)率不為0時，介質(zhì)變?yōu)橛袚p介質(zhì)[16]，有損介質(zhì)中的波阻抗[η]可表? 示為：

[η=με[1+（σωε）2]-14ej12arctan（σωε）]? ? ? ? （4）

當(dāng)電磁波在分界面上從介質(zhì)1垂直入射到介質(zhì)2 時，若它們的波阻抗分別為[η1]和[η2]，則反射系數(shù)[Γ]為：

[Γ=η2-η1η2+η1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

透射系數(shù)[τ]為：

[τ=2η2η2+η1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（6）

因此，當(dāng)太赫茲波在老化的絕緣子介質(zhì)中傳播時，其傳輸特性將不同于信號在未經(jīng)老化的絕緣子中的傳輸，老化后的絕緣子電導(dǎo)率和介電常數(shù)會發(fā)生一定的改變，波在其中會有一定的能量損失，且最后的反射波和入射波幅值相位也會不同[17-18].

當(dāng)入射波從空氣入射到一定厚度的介質(zhì)中，在介質(zhì)與空氣的分界面上會出現(xiàn)反射波和透射波.不同特性的傳輸介質(zhì)會對相同的輸入信號表現(xiàn)出不同的散射程度，這種不同的散射程度就可以用來描述該介質(zhì)的特性. [S]參數(shù)中常用到的是[S11]參數(shù)和[S12]參數(shù)，分別稱為回波損耗和插入損耗，表達(dá)式可寫為：

[S11=b1a1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（7）

[S12=b2a1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（8）

式中：[a1]為輸入功率，[b1]為反射功率，[b2]為透射功率.由于[S]參數(shù)是以比值的形式表示，因此，[S]是一個小于1的正數(shù)，為了方便對比，常以dB的形式描述.二者轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

[SdB=20×1gS]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（9）

2? ? 實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析

本節(jié)將對11組樣本依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，探究不同老化等級下的THz信號傳輸特性.

實(shí)驗(yàn)樣品來自10 kV～110 kV線路電壓等級的棒形懸式復(fù)合絕緣子，所選取的絕緣子來自同一廠家，型號為FXBW4-110/100，共選取11支樣品，除2支為全新絕緣子外，其他樣品運(yùn)行年限均在10 a以上.圖1由左往右分別為未老化樣本、老化樣本和嚴(yán)重老化樣本.

為了測量絕緣子的整體老化程度，將這11支硅橡膠復(fù)合絕緣子依次標(biāo)號后，分別在每支絕緣子的高壓側(cè)、遠(yuǎn)離高壓側(cè)以及中間部分用刀割下相同數(shù)量的傘裙樣本;再利用切片機(jī)將樣本進(jìn)行切片處理，每個樣本切成長30 mm、寬20 mm、厚3 mm的薄片.每支絕緣子制作10份樣品，共11組.

實(shí)驗(yàn)過程分為兩部分：一是在實(shí)驗(yàn)室中探究硅橡膠絕緣子的老化分類及其對太赫茲波傳輸參數(shù)的影響，首先通過硅橡膠的微觀表面分析，結(jié)合局部放電實(shí)驗(yàn)的放電電壓及脈沖電流波形對復(fù)合絕緣子老化程度進(jìn)行標(biāo)定，然后通過太赫茲矢網(wǎng)分析儀探究老化程度對回波損耗參數(shù)的影響;二是現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，通過太赫茲傳感器及上位機(jī)軟件對玉溪地區(qū)掛網(wǎng)運(yùn)行絕緣子進(jìn)行非接觸式檢測，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的分析結(jié)果，最終判斷太赫茲波用于復(fù)合絕緣子非接觸式檢測是可行的.

2.1? ?樣本處理

將切好的樣品用無水乙醇浸泡后，用去離子水擦拭清洗掉表面污穢，靜置于真空烘干機(jī)中烘干，最后將所有樣本封裝在標(biāo)好序號的樣品袋中，在無塵環(huán)境中密封保存以備使用.

2.2? ?樣品老化程度標(biāo)定

為了標(biāo)定所選的11組絕緣子的老化程度，利用光學(xué)顯微鏡觀察處理好的樣本表面[19].實(shí)驗(yàn)所用光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)見圖2，其目鏡放大倍數(shù)10X，物鏡放大倍數(shù)63X，共放大倍數(shù)630X.

根據(jù)觀察到的絕緣子表面的微觀形貌，將這11組樣品的老化程度進(jìn)行分類，共5類，即：

Ⅰ類：樣本1#和9#，沒有出現(xiàn)老化或者老化程度非常低;

Ⅱ類：樣本2#、4#、7#和8#，絕緣子出現(xiàn)可檢測性老化，表面憎水性逐漸下降，出現(xiàn)孔洞等;

Ⅲ類：樣本3#和6#，孔洞面積增大，老化逐漸嚴(yán)重;

Ⅳ類：樣本5#和10#，材料表面缺陷增多，老化進(jìn)一步加深;

Ⅴ類：樣本11#，材料表面粉化嚴(yán)重，老化延伸到材料內(nèi)部[20].

為了驗(yàn)證上述根據(jù)絕緣子表面微觀形貌判定的老化分類是否準(zhǔn)確，對11組不同程度老化的絕緣子進(jìn)行了局部放電實(shí)驗(yàn).當(dāng)絕緣子老化到一定程度時，沿面閃絡(luò)電壓會降低[21]，因此，通過局部放電實(shí)驗(yàn)可定量分析不同樣本發(fā)生局部放電時所加電壓的變化，進(jìn)而判定絕緣子的老化程度.本文使用的板對板局部放電實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示.

局部放電檢測系統(tǒng)主要由工頻交流電源、板板電極局部放電裝置、局部放電測量系統(tǒng)、可調(diào)升壓變壓器、限流電阻以及計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)組成，系統(tǒng)原理見圖4，其中升壓變壓器可通過調(diào)壓器控制，最大可輸出電壓為27.5 kV，限流電阻的阻值大小為50 MΩ.整套系統(tǒng)除了局部放電裝置外，還配有高頻電流傳感器（HCFT）.

搭建好整套模型并完成接線，將處理后的11組絕緣子樣本切片依次放入下極板的正中間，極板間距設(shè)置為40 mm，最后將局部放電裝置放于水平地面上，接通電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn).由于局部放電具有隨機(jī)性，為準(zhǔn)確體現(xiàn)樣本的整體老化表現(xiàn)，每次實(shí)驗(yàn)中每組樣本測量并記錄3次放電數(shù)據(jù)，將每組樣品中絕緣子不同部位的切片局部放電數(shù)據(jù)取平均值.表1為每組絕緣子3次局部放電平均數(shù)據(jù)，如表1所示.

結(jié)合絕緣子切片的總體平均局部放電電壓，再次對這11組樣本進(jìn)行分類，綜合分析，可以得出，這11組樣本的老化排序與利用顯微鏡觀察到的表面微觀形貌而得出的排序基本一致.最終的11組樣本的老化程度排序如圖5所示.

2.3? ?太赫茲探測絕緣子實(shí)驗(yàn)分析

本文選擇在射頻領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行太赫茲實(shí)驗(yàn)，其頻率分辨率為1 Hz，源功率最大范圍為-90 dBm ～ +20 dBm.此系統(tǒng)由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)、擴(kuò)頻控制機(jī)和[S]參數(shù)測試模塊組成[22-23]，設(shè)備主機(jī)與[S]參數(shù)模塊如圖6所示.

為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、減少測量誤差，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前需要對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn);校準(zhǔn)完畢后，連接好設(shè)備，依次排查接線是否穩(wěn)定，確保周圍環(huán)境無噪聲和電場干擾;將主機(jī)與測量模塊置于同一平面，使兩個[S]參數(shù)測量模塊的端口位于同一條直線上，每個端口都安裝上天線接頭;將硅橡膠絕緣子切片放于兩個測量端口之間，確保天線接頭與樣本切片的表面貼緊以便太赫茲信號垂直入射到樣本中，同時最大程度接收到反射波.最終搭建好的測量模型如圖7所示.

一切就緒后將分析儀調(diào)至反射測量模式，本次實(shí)驗(yàn)在0.17 THz ～ 0.22 THz頻段進(jìn)行.測量并記錄下太赫茲信號在硅橡膠切片中傳輸過程中的[S11]參數(shù)，每組樣品記錄10條曲線后取均值，依次將11組樣品進(jìn)行反射測量，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得所有11組樣本的[S11]參數(shù)曲線經(jīng)過EMD去噪后整體如圖8所示.

硅橡膠絕緣子的老化程度與THz信號的回波損耗成正比.觀察圖8可知，曲線由下到上排序表示[S11]參數(shù)依次減小，此時對應(yīng)的絕緣子切片的老化也越嚴(yán)重，因而這11組樣品的老化排序與上節(jié)中經(jīng)顯微鏡觀察與局部放電實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的順序是一致的.

從圖8中提取1#和9#兩個樣本的[S11]曲線如圖9所示.由于1#和9#兩個樣本來自新絕緣子，二者的[S11]參數(shù)曲線相差不大，在不同的頻率段各有交叉，在0.19 THz ～ 0.2 THz頻段兩條曲線幾乎重疊.緊接著是8#、2#、7#和4#樣本，如圖10所示.

觀察圖10，在0.19 THz ～ 0.20 THz頻段，這? ? 4條曲線比較緊湊，有的幾乎重疊，在此頻段上觀察老化程度區(qū)分度不大.在0.17 THz～0.19 THz處，8#和2#區(qū)分比較明顯，而在0.20 THz～0.22 THz處二者相差很小，7#和4#剛好相反.從整體來看，8#和2#樣品老化程度近似，相比之下4#和7#曲線總體偏上，老化更加嚴(yán)重一些.接著是6#、3#、5#、10#和11#樣本，如圖11所示，老化程度依次遞增，除了在0.195 THz和0.220 THz左右曲線集中在一起，在其他頻段都具有良好的區(qū)分度.最后的11#老化樣本與前4條曲線差距較大，其[S11]參數(shù)相比未老化的1#和9#來說增加了接近0.6 dB，區(qū)分度顯而易見.

從整個頻率段來看這11組樣本的[S11]參數(shù)曲線，對于老化程度接近的樣本，實(shí)驗(yàn)測得曲線會有不同程度的交叉甚至出現(xiàn)重疊.同時，2個老化程度不同的樣本，其[S11]參數(shù)曲線并不是完全的上下平移的關(guān)系，這可能是由于實(shí)驗(yàn)誤差干擾或者樣本自身關(guān)系，但是老化更嚴(yán)重的樣品整體上測得回波損耗會更大一些.從橫向來看，總體上所有曲線在整個頻段內(nèi)，隨著頻率的增加，[S11]參數(shù)呈現(xiàn)出下降的變化趨勢.從縱向來看，在頻段0.18 THz ～ 0.19 THz和0.20 THz ～ 0.21 THz之間，各曲線之間[S11]參數(shù)具有不錯的區(qū)分度，靈敏度較高.

考慮到誤差以及理論與實(shí)際的不同，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得[S11]參數(shù)和樣本老化程度的變化規(guī)律，對這11組樣品所對應(yīng)的[S11]參數(shù)同樣進(jìn)行了大致的劃分，如圖12所示.

將不同老化等級下對應(yīng)的0.17 THz ～ 0.22 THz信號[S11]參數(shù)匯總?cè)绫?所示.

由此建立了基于太赫茲信號傳輸特性的硅橡膠復(fù)合絕緣子老化檢測模型，通過測量太赫茲信號垂直入射絕緣子后得到的回波損耗，可大致判斷復(fù)合絕緣子所處老化等級.

2.4? ? 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

本文選取了一種頻率接近、收發(fā)一體式的小型便攜式太赫茲信號傳感器進(jìn)行現(xiàn)場測試，該傳感器可發(fā)射信號頻率約在0.12 THz～0.13 THz之間，采樣方式為混頻之后用ADC采樣，如圖13所示.

為了便于現(xiàn)場測試，本文根據(jù)傳感器的相關(guān)接口編寫了基于LabVIEW的信號采集界面.傳感器在工作時信號將從探頭發(fā)出，遇到障礙物發(fā)生折反射，其中反射回的信號經(jīng)FFT變換后由探頭接收，并在信號采集界面上形成一個顯著的波峰，該波峰所處位置和振幅會顯示在界面左下角.

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選擇玉溪供電局110 kV玉蒙電鐵輸電線路.在線路檢修時，進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，將傳感器與編寫好的上位機(jī)軟件連接.由專業(yè)人員協(xié)助，將傳感器探頭對準(zhǔn)現(xiàn)場的復(fù)合絕緣子，二者間隔設(shè)定為20 cm.整個測試確保信號傳輸路徑上除樣品外無其他障礙物，以防止其他反射波干擾.將界面程序調(diào)試完畢后控制下位機(jī)，開始采集數(shù)據(jù).由于該傳感器信號頻率較高使得波束角很小，因此，測量前慢慢調(diào)整探頭角度以接收到最大幅度的回波.依次選擇不同的掛式絕緣子進(jìn)行測試，共隨機(jī)測試6組，以1#絕緣子為例，傳感器接收到的回波曲線如圖14所示.

從圖14中可以看到，回波曲線在0.2 m處有一個最大的波峰，是信號在樣品上反射而得，此后的其他回波可能由周圍噪聲干擾所致.經(jīng)過現(xiàn)場測量，得到不同樣本對應(yīng)的幅值變化如表3所示.

從表3可見，當(dāng)老化程度屬于同一級別的樣本之間，回波曲線幅值變化很小，幾乎沒有差別，老化程度屬于不同級別的樣本之間幅值變化較明顯.

3 結(jié)論

本文選取了華北地區(qū)11支絕緣子樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，對11組[S11]參數(shù)曲線進(jìn)行比較后得出：對于老化程度不同或者接近的樣本，其曲線在不同頻段會有不同程度的交叉甚至出現(xiàn)重疊，所有曲線在整個頻段內(nèi)，隨著頻率的增加，[S11]參數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和樣本的老化分類，建立了復(fù)合絕緣子老化檢測模型，將絕緣子的老化狀態(tài)分為5個等級，通過測量太赫茲信號的回波損耗，可大致得出復(fù)合絕緣子所處老化等級，判斷老化狀態(tài).最后選取了一種便攜式的小型傳感器進(jìn)行現(xiàn)場測試，以回波的幅值變化為表征對樣本進(jìn)行了非接觸式檢測分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了其對老化狀態(tài)的檢測具備可行性.

本文探究了太赫茲波在復(fù)合絕緣子中的傳輸特性，該方法精度較高，可有效辨別樣本老化等級，并體現(xiàn)出THz信號在硅橡膠中的頻率特性.目前在微觀上研究較多的方法是FITR光譜、核磁共振、XPS表征等方法，相比核磁共振法，太赫茲技術(shù)用于檢測絕緣老化可以對絕緣設(shè)備進(jìn)行非接觸式檢測.此外，也可以在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下直接檢測，不需要對絕緣設(shè)備進(jìn)行拆卸，避免了FITR法和XPS法繁雜的檢測操作.不足的是，信號易受周圍環(huán)境干擾，回波波形波動較大，實(shí)現(xiàn)有效檢測需大量數(shù)據(jù)支撐，同時在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用中還有可能受到強(qiáng)電磁場的影響.因此，需要進(jìn)一步提高傳感器探頭的信噪比，減少或屏蔽外來信號的干擾，提升該方法的現(xiàn)場實(shí)用性，可作為更進(jìn)一步的研究目標(biāo).

參 考 文 獻(xiàn)

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Aging detection of silicon rubber composite insulator based on

terahertz technology

ZHANG Xuemin1， HUANG Jian1， WANG Zihao1， MIAO Chen1， WU Zhensheng*2， CHENG Yibin2

（1. Yuxi Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co.， Ltd.， Yuxi 653100， China;

2. School of Electrical Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： Composite insulators are prone to aging after long-term operation， resulting in reduced? ? ? ?insulation performance， which may endanger the safety of the power grid. Therefore， it is extremely important to study how to track the survival of the insulation state in time and obtain the aging state of composite insulators simply and quickly. This paper selects 11 insulator samples of 10 kV-110 kV line voltage level in North China， using an optical microscope to observe the surface of the samples， and then combines the partial discharge experiment quantitative analysis， and calibrates and classifies the aging degree of the samples. In order to explore the effect of composite insulator aging on the? ? ? ? ?transmission parameters of terahertz waves， this paper uses a terahertz vector network analyzer to? ? conduct experimental tests on the calibrated samples， and establishes a composite insulator aging? ? ? ? detection model based on the transmission characteristics of terahertz signals， and a small terahertz? sensor is used for field testing in Yuxi. The results show that the aging degree of insulators is? ? ? ? ? ? ?proportional to the return loss parameters， and it is feasible to use terahertz waves to detect the? ? ? ? ? non-contact aging degree of composite insulators.

Key words： composite insulator; terahertz wave; return loss; insulation aging; non-contact detection

（責(zé)任編輯：黎? 婭）