支柱瓷绝缘子表面缺陷振动声学法检测的研究

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1、第l8卷(2016年第3期)电力安全技术Y霈支柱瓷绝缘子表面缺陷振动声学法检测的研究张昕，高健，苗兴，李军，杨景建，李辉，王炳慧(1．国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃兰州730050；2．国电靖远发电有限公司，甘肃白银730919)[摘要]阐述了支柱瓷绝缘子带电和非带电检测方法及其原理，并就其对表面缺陷的检测效果进行了对比分析，指出采用超声相控阵检测表面缺陷为目前非带电检测时的最佳选择。分析了表面缺陷对支柱瓷绝缘子纵向振动模式下固有频率的影响程度，探讨了该检测方法对支柱瓷绝缘子特定缺陷进行

2、检测的可行性。[关键词]支柱瓷绝缘子；表面缺陷；振动声学法；检测0引言1检测方法简介自开展高压电力设备部件一隔离开关支柱瓷1．1带电检测绝缘子(简称“绝缘子”)的检测工作以来，检测手1．1．1红外成像检测段在不断地丰富、更新。从生产阶段的装配前超声红外成像检测是通过对设备自身温度变化引起波检测(铸铁法兰未装配前的两侧端头进行)、机红外辐射能量的改变，对其进行监测来实现诊断的。械性能试验和着色渗透检测，到基建安装和运行阶绝缘子发热主要是由于电压致热造成的，而电压致段开展的常规超声波爬波检测、紫外电

3、晕成像检测、热主要与泄漏电流有关，一般受湿度、雨雪和风速红外热成像检测，以及近几年推出的超声相控阵检等影响。电压致热型设备的热像与电流致热型设备测和振动声学检测，尽管各种检测手段工作原理和的热像有所不同，其发热点温度与正常点温度差别检测时机不同，但在一定程度上为保证电力设备安较小，因此对电压致热型设备的检测必须使用精确全运行发挥了作用。检测。按检测时机，所有检测技术可分为2大类：带1．I．2紫外电晕成像检测电和非带电检测，除红外成像、紫外电晕成像和振紫外电晕成像检测也是一种带电检测方法，但动声学

4、法检测为带电检测外，其余均为非带电检测。受到检测原理的限制，仅可适用于存在电晕放电的绝缘子一般由铸铁法兰、水泥和瓷体胶装而成。设备。然而，产生电晕放电的原因复杂，有时绝缘据统计，国内95％以上绝缘子断裂发生在法兰口子存在的缺陷并不一定能够产生电晕，有时设备产内30I'fllTl到第l伞群之间。因此，相关的检验检生电晕放电并不是因瓷瓶缺陷引起的，而且缺陷所测标准或规范均将重点检测区域定义为上述范围。处位置及气象条件影响很大，一般无法检出位于绝绝缘子受力主要来自导线、自身重量、运行操缘子下部的裂纹，

5、这都对绝缘子自身缺陷判断造成作以及各种气象条件下的载荷(如温差、风载、覆一定的困难。冰等)。从力学角度分析，所有载荷作用力最大点然而，在实际检测中，绝缘子表面缺陷只是造均在重点检测区域的外表面。通过大量的事故分析成温升和电晕放电的一种原因；影响温升和电晕放数据得知，绝缘子事故断裂主要由表面缺陷引起。电的因素很多，除湿度、雨雪外，污秽也是一个重因此，对绝缘子外表面缺陷的检测显得尤为重要。要影响因素，有时甚至是多种因素共同作用的。一一Y电力安全技术第18卷(2016年第3期)1．1．3振动声学法检测

6、2振动声学法检测表面缺陷的可行性分析振动声学法检测同样是一种带电检测方法，工作原理是将绝缘子及其安装附件视为1个单自由度2．1理论基础的振动整体结构，采用压电型激发器对绝缘子底部绝缘子振动声学法检测是基于结构振动模态频施加1个频率为l000-10000Hz的随机振动(白域分析的一种无损检测方法。模态分析是研究结构噪声)，并保证具有足够的功率加载于绝缘子，接动力特性的一种方法，是系统辨别方法在工程振动收单元采用压电式加速度传感器来接受其频响信领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，号。测量、数

7、字化、识别和存储绝缘子对1000每一个模态都具有特定的固有频率、阻尼比和模态10000Hz范围内激发随机振动的反应信息，由软振型。根据俄罗斯斯涅任斯科公司生产的MMK—l件对该信息进行处理，即可得出用于判断绝缘子质振动探测仪操作手册，得知该检测方法中承载强度量的判据。极限与其固有频率存在如下关系：1．2非带电检测尸1／1／So=((c，】／(c)0)(1)1．2．1常规超声波爬波检测其中：代表未损坏绝缘子的极限负载；相控阵技术引入绝缘子检测之前，常规超声波P代表损坏绝缘子的极限负载；爬波检测是绝

8、缘子表面缺陷非带电检测的最常用手厶代表未损坏绝缘子危险截面力矩；段。当超声波入射角接近第一临界角时，被检工件Jr代表损坏绝缘子危险截面力矩；表面会产生沿工件表面下传播的爬波，其传播过程(c，代表未损坏绝缘子固有振动频率；中如遇表面缺陷，会产生反射回波，通过测量回波，cc，代表损坏绝缘子固有振动频率。可实现对绝缘子表面缺陷的检测。式(1)是该检测方法的理论基础。反向推理，超声波爬波检测波形始终伴随着杂波的存在。只有能够引起绝缘子承载能力下降的缺陷，才是振在实际检测过程中，超声波束在工件内部的传播过