支柱絕緣子振動聲學(xué)檢測ppt課件

1、支柱絕緣子振動聲學(xué)檢測黑龍江省電力科學(xué)研究院東北電網(wǎng)公司豐滿發(fā)電廠一、項目背景一、項目背景 電力設(shè)備的絕緣在運行中受到電、熱和機械應(yīng)力以及環(huán)境應(yīng)力的作用，其性能會逐漸下降，絕緣狀態(tài)會劣化，最終喪失絕緣功能。電力設(shè)備絕緣的老化是一個漸變的過程，如果不及時發(fā)現(xiàn)，就可能導(dǎo)致電力設(shè)備發(fā)生故障，甚至引發(fā)突發(fā)性的電力事故，造成巨大的直接和間接經(jīng)濟損失。 運行電力設(shè)備的絕緣狀態(tài)對電力系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要，長期以來電力系統(tǒng)沿用傳統(tǒng)的定期試驗方式稱預(yù)防性試驗來檢測高壓設(shè)備的絕緣。但由于預(yù)防性試驗電壓遠遠低于實際運行電壓，往往不能發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷。且定期的電網(wǎng)斷電，將給國民經(jīng)濟造成損失。20世紀(jì)80年代以來，國

2、內(nèi)外在帶電測量技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起一門新的監(jiān)測技術(shù)-電氣設(shè)備絕緣在線檢測與診斷技術(shù)。它能對被監(jiān)測設(shè)備的絕緣參數(shù)隨時進行測量，大大地縮短了運行設(shè)備的檢測時間，為電力系統(tǒng)的安全運行提供可靠的保證。 一、項目背景一、項目背景 許多電網(wǎng)企業(yè)和電站的工作實踐表明，防止這類破壞的行之有效的方法是在絕緣子運行過程中，找出它們外部和內(nèi)部的缺陷。為此，國家電網(wǎng)公司頒發(fā)了72.5kV及以上電壓等級支柱瓷絕緣子技術(shù)監(jiān)督規(guī)定。 這些的付諸實施，顯著地推動了電力企業(yè)及時采取措施和手段去診斷絕緣子的技術(shù)狀態(tài)。 工程實際迫切的需要采用現(xiàn)代化的診斷手段，在使用的條件下能夠詳細(xì)地檢測瓷制件機械力學(xué)狀態(tài)的原理和技術(shù)方法。 一、項目

3、背景一、項目背景 用振動聲學(xué)方法進行絕緣子剛度力學(xué)性能檢測，這時要么檢測自由振蕩頻率，要么檢測絕緣子振動的諧振頻率，按絕緣子振動頻譜評價其強度。 支柱絕緣子保持其機械強度的基本準(zhǔn)則是其特征頻率在時間上的不變化特質(zhì)，我們可以通過評估支柱絕緣子對激勵聲波的反應(yīng)頻譜來確定支柱絕緣子是否已經(jīng)損壞。一、項目背景一、項目背景 首先來討論使用振動聲學(xué)方法診斷支柱式絕緣子的正確性、合理性。為此，討論運行中絕緣子的機械載荷與絕緣子振動特性的關(guān)系，再討論絕緣子的受迫振動。 運行過程中支柱式絕緣子受到風(fēng)力載荷和斷路器切換時產(chǎn)生的載荷，風(fēng)力載荷導(dǎo)致絕緣子彎曲載荷，斷路器切換導(dǎo)致絕緣子扭曲的載荷。 柱形裝置里歸納出來的

4、各項機械應(yīng)力函數(shù)和柱形裝置的那些固有自有振動頻率相同的自變量，由此可得出結(jié)論，柱形裝置絕緣子的機械強度和它的頻率特性緊密相關(guān)。 我們來研究彎曲時強度的變化和絕緣子頻率特性的關(guān)系，對于瓷材質(zhì)，和任何別的材質(zhì)一樣，均有應(yīng)力極限，超過這個極限會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞極限強度）。對應(yīng)極限強度的力叫做極限載荷。我們可以推導(dǎo)出絕緣子固自有振動頻率和極限載荷的關(guān)系。 二、國內(nèi)外研究水平綜述二、國內(nèi)外研究水平綜述 在80年代，人們就已經(jīng)開始研究振動聲學(xué)檢測技術(shù)了。振動聲學(xué)檢測技術(shù)是和紅外、紫外探測技術(shù)幾乎是齊頭并進發(fā)展起來電力設(shè)備檢測技術(shù)，但是當(dāng)時紅外、紫外探測技術(shù)走在了前面。直到2000年以后，俄羅斯率先開發(fā)出了振

5、動聲學(xué)檢測設(shè)備，振動聲學(xué)檢測也因此而獲得廣泛的應(yīng)用。 高靈敏度、低噪聲是振動聲學(xué)檢測技術(shù)的關(guān)鍵。而俄羅斯研究的最新振動聲學(xué)檢測設(shè)備，它具有響應(yīng)速度快，抗電磁干擾能力強、體積小、重量輕且供電電路簡單、可方便與PC機通訊等特點。二、國內(nèi)外研究水平綜述二、國內(nèi)外研究水平綜述 振動聲學(xué)檢測原理由俄羅斯電力專家于 最早發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于電力系統(tǒng)支柱絕緣子檢測，因此該設(shè)備集中了近 20 年的專業(yè)使用經(jīng)驗并形成了一套完整的檢測規(guī)范和方法，附有詳實具體的操作方法指導(dǎo)，除原理闡述外，檢測前的準(zhǔn)備、組織和技術(shù)措施、操作程序、檢測誤差及其消除方法、判斷標(biāo)準(zhǔn)、檢測結(jié)果總結(jié)等也盡收其中。 振動聲學(xué)檢測目前在我國仍處于空白階段

6、，沒有成形的理論指導(dǎo)和實踐基礎(chǔ)，也沒有成形的儀器設(shè)備，需要開展一系列的研究工作。 三、振動聲學(xué)檢測原理 支柱絕緣子的損傷狀況可以按照其機械強度即承載能力支柱絕緣子破壞時的最小受力來判斷，而支柱絕緣子的機械強度值可以通過對絕緣子施加的一定頻率激勵聲波，評估絕緣子隨機械振動作用的反應(yīng)功率頻譜加以判斷。 三、振動聲學(xué)檢測原理 支柱絕緣子的承載能力或發(fā)生破壞極限載荷，按照以下公式計算： P1/P0=(1/0)2 其中：P0-未破損的絕緣子的極限載荷； P1-破損的絕緣子的極限載荷； 0-未破損的絕緣子的振動反應(yīng)頻譜的中心頻率； 1-破損的絕緣子的振動反應(yīng)頻譜的中心頻率； 四、分步試驗1激勵隨機振動噪音

7、信號頻譜 激勵隨機振動噪音信號頻譜 結(jié)論 激發(fā)的原始聲波時域信號是隨機的雜亂噪聲信號； 激發(fā)的原始聲波信號頻譜幾乎是一條直線 從激發(fā)的原始聲波信號頻幅響應(yīng)曲線上看，信號的頻率為1000Hz10000 Hz,符合檢測要求。 四、分步試驗2接收隨機振動噪音信號頻譜 激勵隨機振動噪音信號頻譜 接收的原始聲波時域信號是隨機的雜亂噪聲信號； 接收的原始聲波信號頻譜幾乎是一條直線 從接收的原始聲波信號頻幅響應(yīng)曲線上看，信號的頻率為900Hz11000 Hz,符合檢測要求。 四、分步試驗3接收隨機振動噪音信號頻譜接收隨機振動噪音信號頻譜接收隨機振動噪音信號頻譜接收隨機振動噪音信號頻譜接收隨機振動噪音信號頻譜

8、四、分步試驗4不同種類裂紋的振動聲學(xué)檢測信號分析 110 Kv11萬伏室外配電設(shè)備正常絕緣子振動功率譜密度評定圖 不同種類裂紋的振動聲學(xué)檢測信號分析不良狀況的絕緣子單項值報廢）。底法蘭有缺陷損傷的絕緣子，在振動功率譜密度圖上，除了頻率4500赫芝的基本決定性的峰外，還有在1000-3000赫芝頻率區(qū)域的峰值 不同種類裂紋的振動聲學(xué)檢測信號分析頂部法蘭有缺陷損傷的絕緣子，在振動功率譜密度圖上，除了頻率4500赫芝的基本決定性的峰外，還有在8000-10000赫芝頻率區(qū)域的峰值 不同種類裂紋的振動聲學(xué)檢測信號分析室外配電設(shè)備不良狀況絕緣子振動功率譜密度評定圖。缺陷出在底部法蘭區(qū)域 不同種類裂紋的振

9、動聲學(xué)檢測信號分析110 Kv11萬伏室外配電設(shè)備，在上部法蘭區(qū)域有裂紋的絕緣子振動功率譜密度評定圖 不同種類裂紋的振動聲學(xué)檢測信號分析絕緣子的振動功率譜密度圖，當(dāng)每晝夜平均溫度從正過渡到負(fù)時，在底部法蘭區(qū)域出現(xiàn)了顯著的損傷，該絕緣子的承載能力減少9倍 變電站內(nèi)支柱絕緣子振動聲學(xué)檢測 按照測量結(jié)果建立評估支柱絕緣子的機械強度狀況準(zhǔn)則。未破損的絕緣子在激勵聲波頻率范圍內(nèi)的測量反應(yīng)頻譜只有一個最大值應(yīng)出現(xiàn)在激勵頻率左右；而破損的絕緣子在激勵聲波頻率范圍內(nèi)的測量反應(yīng)頻譜有多個最大值其中一個應(yīng)出現(xiàn)在1/2激勵頻率左右，一個應(yīng)出現(xiàn)在1倍激勵頻率左右。 振動聲學(xué)檢測檢測結(jié)果總結(jié)與展望振動聲學(xué)檢測也是一種以

10、聲波激勵物體振動通過檢測物體固有頻率為物理基礎(chǔ)的一種新型高效率的檢測方法，本研究項目是將這種方法應(yīng)用到了變電站支柱絕緣子在役損傷檢測領(lǐng)域。第一部分主要介紹了立項背景及絕緣子損傷和事故形勢，以及現(xiàn)有無損檢測方法的不足，進而提出了振動聲學(xué)的檢測方法，并從對國內(nèi)外的研究概況的綜述介紹了該領(lǐng)域內(nèi)的研究水平和應(yīng)用狀況；第二部分主要介紹振動聲學(xué)的基本理論；并以絕緣子的機械載荷與絕緣子振動特性的關(guān)系為依據(jù)論證柱形裝置絕緣子的機械強度和它的頻率特性緊密相關(guān) ；第三部分和第四部分分別從數(shù)值計算和實驗的角度，闡述了絕緣子的振動在大多數(shù)情況下出現(xiàn)在駐波頻率上；.絕緣子底部法蘭的振動，當(dāng)向其加動態(tài)力非運動力載荷時，該

11、振動包含絕緣子動態(tài)特性的完整信息，與此同時，絕緣子底部法蘭區(qū)域有缺陷裂紋時，導(dǎo)致出現(xiàn)低于基礎(chǔ)頻率的頻率分量，而在上部法蘭區(qū)域有缺陷裂紋時-導(dǎo)致出現(xiàn)高于基礎(chǔ)頻率的頻率分量。第五部分介紹了振動聲學(xué)檢測儀器的構(gòu)成、特點及信號的采集與處理；后幾部分介紹了實際檢測的內(nèi)容如檢測工藝及現(xiàn)場檢測結(jié)果等，并得出以下結(jié)論:總結(jié)與展望1.用振動聲學(xué)方法進行絕緣子剛度力學(xué)性能檢測，這時要么檢測自由振蕩頻率，要么檢測絕緣子振動的諧振頻率，按絕緣子振動頻譜評價其強度；2.柱形裝置里歸納出來的各項機械應(yīng)力函數(shù)和柱形裝置的那些固有振動頻率有相同的自變量，由此可得出結(jié)論，柱形裝置絕緣子的機械強度和它的頻率特性緊密相關(guān)。絕緣子的損壞程度可用損壞絕緣子極限載荷和未損壞絕緣子極限載荷之比的形式表示 P1/P0=I1/I0=(i1/i0)2, ；3.研究絕緣子的數(shù)學(xué)模型能夠得出如下結(jié)論：絕緣子的振動在大多數(shù)情況下出現(xiàn)在駐波頻率上；絕緣子底部法蘭的振動，當(dāng)向其加動態(tài)力非運動力載荷時，該振動包含絕緣子動態(tài)特性的完整信息，與此同時，絕緣子底部法蘭區(qū)域有缺陷裂紋時，導(dǎo)致出現(xiàn)低于基礎(chǔ)頻率的頻率分量，而在上部法蘭區(qū)域有缺陷裂紋時-導(dǎo)致出現(xiàn)高于基礎(chǔ)頻率的頻率分量。 4.采用的小型便攜式振動聲學(xué)檢測儀，體積小