基于超声波的GIS盆式绝缘子螺栓松动程度监测方法

GIS中的重要组成部分盆式绝缘子主要通过法兰螺栓进行固定,但螺栓松动会导致盆式绝缘子受力不均甚至气体泄漏等问题,严重影响GIS运行的可靠性和安全性。文中提出了一种GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度的超声波监测方法,利用压电传感器进行超声信号的激励与接收,并将压电传感器安装在待测螺栓所连接的法兰两侧,根据超声响应信号的能量衰减率来判断螺栓松动程度。通过实验研究了不同工况下超声响应信号能量及其衰减率的变化规律。结果表明,随着螺栓松动程度的增加,响应信号幅值逐渐下降,信号能量衰减率逐渐增大,单个螺栓松动且松动等级为3时信号能量衰减率可达40.8%;同时发现距离松动螺栓最近的压电传感器接收信号能量衰减率最大。该方法可实现GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度监测,具有一定的工程应用价值。     

基于低频双探头超声波的盆式绝缘子缺陷检测方法研究

盆式绝缘子是气体绝缘封闭组合开关(GIS)设备的重要部件，其质量状况对电网的建设及运行有着重要影响。本文阐述了盆式绝缘子的失效原因，在常见开裂位置上对现有检测方法进行对比分析。依据盆式绝缘子的材料特性和现场检测条件，理论计算得到探头频率、K值、晶片尺寸等数据，研制了一种超声波水浸聚焦斜探头装置，提出利用低频双探头超声波检测技术对盆式绝缘子螺栓孔附近裂纹进行检测的方法，并通过实验室渗透、射线检测等对检测结果进行验证。结果表明：采用型号为2 MHz 18×18 mm、晶片发射声束的轴线与工件界面的法线夹角α_L为24.8°～35.4°的双探头可以在盆式绝缘子中激发出信噪比较高的超声折射横波。采用特定低频双探头超声波检测技术对GIS盆式绝缘子进行缺陷检测具有可行性。     

GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测

盆式绝缘子是GIS设备中故障率较高的部件之一,尤其是盆式绝缘子的沿面闪络,对于GIS运行的安全性威胁极大。因此,对盆式绝缘子上可能引起故障的缺陷,特别是绝缘表面缺陷进行状态检测,以预防绝缘故障的产生,是现阶段研究的热点问题之一。文中以一个存在表面缺陷的实际GIS盆式绝缘子为例,使用多绝缘子对照方法测试了样品在高电压作用下的局部放电特性,并使用光电效应对实验结果进行了验证。根据实验结果对数据进行了分析,发现了放电伴随的光脉冲的强度与放电频率之间的相关性。文中的研究内容对于盆式绝缘子表面缺陷在现场的检测识别,以及绝缘子制造工艺的改进具有重要的参考意义。     

基于超声导波能量的盆式绝缘子裂纹检测方法研究北大核心CSCD

盆式绝缘子作为GIS设备的主要绝缘部件,其裂纹缺陷将直接影响到设备的安全运行。为了实现超声导波对盆式绝缘子的裂纹检测,文章首先研究了兰姆波在盆式绝缘子内部的传播机理并绘制了相应的频散曲线,提出了利用传感器离散电压信号计算超声导波能量的简化公式,进一步通过有限元仿真模型探究了裂纹对超声导波能量传播规律的影响,最后,通过实验对检测方法可行性进行了验证。研究结果表明,在超声发射端不变的情况下,传感器接收信号的能量衰减率将随裂纹尺寸的增大而增大,且距离缺陷位置越近,其能量衰减率变化越大。该检测方法可实现盆式绝缘子的裂纹检测,且提高了超声导波检测微小裂纹时的灵敏度,具有一定的工程实践价值。     

特高压GIS局部放电超声波传播特性仿真

超声波法是一种非破坏性的电力设备局部放电检测方法,运用数值计算方法可以有效地分析超声波的声场特性。为明确特高压GIS局部放电超声波信号的传播特性,采用有限元计算方法仿真研究了特高压GIS不同位置发生局部放电时超声波信号的传播特性。按照某1 100 k V特高压GIS实际尺寸,建立了特高压GIS三维仿真模型,设置单极子声源分别位于GIS中心导体和盆式绝缘子处,布置多个超声波传感器位于GIS外壳不同位置用于接收局部放电产生的超声波信号。仿真得到了GIS壁面上接收的来自不同位置单极子声源产生的超声波声压分布图,以及传感器上超声波信号的时频域特性。分析了超声波信号不同传播路径之间的博弈过程,通过对比不同传感器接收到的超声波信号的先后顺序确定了单极子声源在不同位置时超声波信号的传播路径。仿真结果表明,当单极子声源位于中心导体远离盆式绝缘子时,超声波率先到达距离单极子声源直线距离最近的GIS外壳,然后向两侧传播;当单极子声源位于中心导体靠近盆式绝缘子或者单极子声源位于盆式绝缘子时,超声波将沿着盆式绝缘子传播至GIS外壳,然后向两侧传播。传感器接收到的超声波频谱主要集中在30~40 k Hz,在更高的频率范围内(60~80 k Hz),超声波信号迅速衰减。随着传感器到局放源距离的增加,超声波信号近似以指数规律衰减,在经过盆式绝缘子时,衰减更为严重。     

组合电器盆式绝缘子内部气隙缺陷的带电检测与分析

笔者通过局部放电超高频检测、缺陷定位、模式识别以及解体等,分析了一起组合电器GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷,阐述了基于信号能量衰减法和到达时延法的缺陷精确定位过程,又根据超高频信号PRPD谱图特征对缺陷类型进行了识别,最后通过解体查找到了该内部气隙缺陷。     

基于X射线三维成像技术的在役GIS盆式绝缘子缺陷检测北大核心CSCD

在役GIS盆式绝缘子因材质性能欠佳、机械操作振动等原因会引入气隙、金属微粒等各类缺陷,若不通过诊断提前预警并及时处理,极有可能引起突发性故障。X射线检测作为一种重要的可视化检测方法,在应用于在役GIS盆式绝缘子时存在检测效率低、结果不直观、存在检测盲区等问题。文中设计了在役GIS盆式绝缘子的X射线检测智能定位装置,开发了GIS盆式绝缘子缺陷检测的三维成像技术。结果表明,文中开发的X射线三维成像技术,可实现成像板及射线机的自动升降和多角度旋转控制、三维图像的智能重构以及GIS盆式绝缘子的全覆盖照射,避免缺检漏检,有效地识别出盆式绝缘子异物和划痕等各类缺陷,对于GIS盆式绝缘子缺陷的现场检测具有重要指导意义。     

一起252kV组合电器局放异常信号分析处理

特高频检测技术作为一种有效的局部放电检测技术,目前已在组合电器(GIS)检测中广泛应用。在带电检测过程中检测到一处252 k V GIS盆式绝缘子有特高频异常信号。对盆式绝缘子进行X光探伤检测,发现内部存在数厘米长度气孔,该结果与特高频法检测及定位结论相一致。对该盆式绝缘子进行工频耐压试验及脉冲电流法局部放电试验,却均满足出厂试验的要求,说明厂内传统的检测方法有其一定的局限性。针对这个情况,提出了增设盆式绝缘子出厂前特高频局部放电检测等建议,从而进一步提高盆式绝缘子的出厂质量。     

GIS盆式绝缘子均压环特高频接收特性研究

随着带屏蔽环式盆式绝缘子的大量应用以及设备尺寸的不断小型化,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电特高频法(ultra-high frequency method,UHF)传感器的使用受到了极大限制,局部放电UHF检测日渐困难。针对该问题,以盆式绝缘子均压环作为UHF天线,测试环形天线(盆式绝缘子均压环)接收特性与局部放电视在放电量、传感器位置、传感器接地方式等因素的关系,并比较分析了各种UHF传感器的频率响应特性。结论认为,GIS盆式绝缘子均压环具有良好的UHF接收性能,用其作为UHF天线进行GIS内局部放电测试是可行的。     

GIS盆式绝缘子局部放电缺陷定位分析

GIS盆式绝缘子局部放电缺陷定位采用的特高频、超声波定位方法均基于到达时间差(TDOA)的平分面法,受GIS设备传感器检测位置、信号传播路径的影响,导致常规TDOA声电组合定位法定位偏差较大。通过超声波、特高频传感器的声电联合定位建模、求解完成局部放电缺陷的高精度定位。试验证明,GIS设备带电检测过程中采用声电联合定位法的定位精度较现有声电组合定位法高,适用于GIS内部局部放电的故障诊断。     

工业CT/DR检测系统在盆式绝缘子检测中的应用研究

盆式绝缘子是GIS重要的绝缘部件,一旦发生绝缘故障将影响GIS的安全运行。现有DR成像技术由于在检测时存在图像重叠的缺陷,常会导致漏检。通过试验,对工业CT/DR检测系统进行参数设置与检测流程优化,将工业CT/DR检测系统应用于GIS盆式绝缘子内部缺陷检测。试验结果证明所提工业CT/DR监测系统优化方法在GIS盆式绝缘子内部检测的有效性和可行性,为盆式绝缘子内部缺陷检测提供了新的方法。     

盆式绝缘子开裂故障的无损检测技术研究

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的重要部件,文中将对盆式绝缘子的裂纹检测技术进行研究。主要进行振动检测技术在盆式绝缘子裂纹缺陷检测方面的可行性研究,对独立的盆式绝缘子进行尺寸较大的径向贯穿型裂纹制造,对比进行完好和损坏状态下的盆式绝缘子振动模态实验,分析固有频率值差值以及频率图谱的变化情况,提出基于机械振动技术的盆式绝缘子裂纹故障判断方法,为机械振动检测技术的后续研究和应用推广提供了重要依据。     

基于电场计算及模态分析的220 kV GIS盆式绝缘子裂纹缺陷检测方法研究

特高频局部放电法和振动法是GIS盆式绝缘子缺陷检测的重要工具,为了研究特高频局部放电法和振动法的适用性,需要对缺陷盆式绝缘子电场分布和振动模态研究。该文建立了含有正常或缺陷盆式绝缘子的直线型GIS间隔的三维模型,采用有限元法计算了盆式绝缘子的表面电场分布和振动模态,并研究裂纹缺陷对表面电场强度和振动模态的影响。研究结果表明,当盆式绝缘子有裂纹时,裂纹附近出现明显的电场畸变,靠近母线的裂纹端部电场畸变更为严重,靠近外壳的裂纹有可能无法用特高频局部放电法进行检测。当盆式绝缘子存在裂纹时,前10阶模态频率均呈下降趋势。     

基于特高频时频分析的GIS盆式绝缘子缺陷分析

为更有效在现场开展GIS局部放电检测,及时准确发现设备内部缺陷,特别是盆式绝缘子局部放电缺陷,文中研究了基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法。将多通道时延定位法和多通道小波时频分析法联合应用,通过局部放电特高频信号的时域和频谱变化特征,结合设备内部结构、装配工艺等情况,实现GIS局部放电综合精确定位。该方法在某500kV变电站220kV GIS带电检测中进行了应用,精确定位一处盆式绝缘子表面放电缺陷。表明文中研究的基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法有助于准确定位GIS内部缺陷,针对性指导设备检修工作,缩短检修时间,有效提高检修效率。     

GIS盆式绝缘子结构对局部放电特高频信号泄漏特性的影响研究

外置式特高频传感器是实现GIS局部放电带电检测的主要手段,分析GIS盆式绝缘子与浇筑孔结构对特高频信号泄漏特性的影响具有重要意义。文中基于端口系数法仿真与实测了特高频信号的泄漏特征,考察了敞开式与浇筑孔式盆式绝缘子泄漏特性的差异,分析了浇筑孔形状与尺寸的影响规律,并利用脉冲注入法测试了某特高压GIS内外置特高频信号的特性。结果表明,仿真的泄漏端口参数频带与实验结果一致,敞开式盆式绝缘子的泄漏频带与螺栓数目有关,随螺栓数增加而提高,绝缘子处电场分布情况为垂直于盆式绝缘子电场分量最大,且两个螺栓中间位置电场最大;屏蔽式绝缘子的泄漏频带与浇筑孔形状与尺寸有关,对于矩形浇筑孔,随着浇筑孔长度的增大,基本谐振频率会变小;对于圆形浇筑孔,随着半径的增加,泄漏出更多的电磁波,Sp曲线的谐振频率点更加密集,并且谐振的幅值也会变大。     

GIS盆式绝缘子表面缺陷及其诊断方法研究综述

盆式绝缘子作为气体绝缘组合电器（GIS）最薄弱的绝缘环节,其表面缺陷是提高GIS设备绝缘强度研究中的关键问题。本文首先介绍了气泡缺陷、异物缺陷、表面脏污以及裂纹缺陷等盆式绝缘子常见表面缺陷的产生和发展机理;其次分析总结了盆式绝缘子表面缺陷诱发闪络的发生机制,明确了盆式绝缘子表面电场分布及表面电荷积聚是影响绝缘子沿面闪络...     

550 kV GIS盆式绝缘子多气泡放电的测试与诊断

为了提高现场气体绝缘全封闭组合电器(GIS)绝缘缺陷的诊断能力,提升特高频(UHF)法在现场的检测经验,该文对一起550 kV GIS盆式绝缘子多气泡放电开展了详细的测试与诊断。首先在现场利用UHF法检测发现了550 kV GIS盆式绝缘子的异常信号,该信号呈气隙放电特征。对该盆式绝缘子更换返厂后开展了耐压、局部放电、雷电冲击、X射线探伤等试验,同时采用UHF法和脉冲电流法对盆式绝缘子局放信号进行检测,并对比了雷电冲击试验前后放电特性的变化。最后利用时差定位统计和多源放电分离方法开展了进一步的诊断分析。结果表明:该盆式绝缘子内部存在8个气泡,呈线性状分布,UHF和脉冲电流法两者信号幅值正相关;随着电压的升高,放电谱图逐渐由单气隙放电转为多气隙放电特征;在耐受雷电冲击后,盆式绝缘子的局部放电起始电压下降,熄灭电压不变,相同电压下UHF信号幅值与局放量变大;时差统计和多源分离表明,该盆式绝缘子UHF信号呈多源时差和聚类特征,与X射线结果一致。该文研究结果可为GIS UHF检测与诊断提供现场经验。     

GIS内典型绝缘缺陷的局部放电信号超声特性分析

为了研究组合电器(GIS)典型绝缘缺陷局部放电信号的超声波特性,在一段110kV GIS试验段上,设计和模拟了GIS中的母线金属尖刺缺陷、筒壁金属尖刺缺陷、悬浮电位缺陷、盆式绝缘子内部气泡缺陷、自由金属颗粒缺陷等5种典型局部放电模型和铁心电磁振动模型,使用超声波法对其放电和振动信号进行检测。结果表明,不同缺陷的局部放电或超声信号在幅值、相位特征、相位分布(PRPD)谱图特征等方面会呈现不同的特点,为缺陷的模式识别提供了试验依据。     

GIS盆式绝缘子应力超声检测技术应用与展望

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的重要部件,其应力集中引发微裂纹是导致GIS绝缘故障的原因之一;研究盆式绝缘子应力检测技术对预防绝缘子开裂、保障GIS设备安全运行具有重要意义。为此,分析GIS盆式绝缘子应力来源,介绍GIS盆式绝缘子表面应力应变检测技术,阐述材料在单轴应力、平面应力状态下的声弹性方程,研究2种应力超声检测技术——纵波法和临界折射纵波法的特点及其在GIS盆式绝缘子应力检测中的应用前景,最后对GIS盆式绝缘子应力超声检测的研究方向进行了展望。     

基于超声波法的GIS盆式绝缘子内部气隙放电特性研究

为了研究GIS盆式绝缘子内部气隙放电特性,采用三层环氧板构建了绝缘子内部气隙缺陷模型,使用超声波方法对其局部放电信号进行检测。实验结果表明,随外加电压的升高,气隙放电的放电谱图表现出"兔耳"状特点,随气隙体积和外加电压的增加,其放电幅值会随之增加,采用三电容模型对其进行了解释。检测结果为GIS局部放电的现场检测、故障定位及模式识别奠定了实验基础。