基于AR谱估计的瓷支柱绝缘子结构振动声学检测技术研究与试验

振动声学仪器采集到的绝缘子检测信号需要通过频谱分析来得到特征信息,进而判断绝缘子的损伤状态。现有的频谱分析多采用经典谱估计法,存在谱线分辨率低、谱泄露、虚假谱峰等问题,降低了缺陷检测准确率,且误报率偏大。本文采用自回归（AR）模型这种参数化的现代信号处理方法,通过采集220 kV瓷支柱绝缘子振动声学检测信号,建立AR模型,采用Yule-Walker方程计算AR参数,得到了瓷支柱绝缘子检测信号的AR功率谱。实验结果表明：相比于经典谱估计,AR谱估计的绝缘子检测信号处理方法具有更高的谱分辨率,谱线平滑,结合AR谱的对数标尺图,提高了振动声学法检测瓷支柱绝缘子缺陷的准确率。     

超声法在支柱瓷绝缘子探伤中的应用

支柱瓷绝缘子存在的缺陷严重威胁电网的安全运行。介绍了采用超声法对支柱绝缘子进行探伤的基本原理,探伤方法主要有纵波斜角超声波检测和爬波超声波检测两种,纵波斜角超声波检测速度较慢,但可检测瓷件的中心部位;爬波超声波检测速度较快,探测表面下1～15mm的裂纹非常敏感。列举了采用爬波方法在现场检测的实例,建议:在停电时间允许的情况下,应结合爬波和纵波两种方法对支柱绝缘子内部的缺陷进行全面检测。检测时,根据瓷瓶的大小,选择合适尺寸的探头。同时还应根据被检瓷件的材料(高强瓷或普通瓷),选择同类别的试块和探头。     

1000 kV交流系统用棒形支柱瓷绝缘子研究

在国家发展1 000 kV特高压输变电网络的情况下,作为配电设备的关键产品-棒形支柱瓷绝缘子的国产化,是电瓷行业面临的主要任务。根据输变电系统对棒形支柱瓷绝缘子的技术要求,介绍了1 100 kV棒形支柱瓷绝缘子的设计、计算、制造、试验等试制情况。根据产品的使用特点,对瓷绝缘子配方进行了改进;同时,对1 100 kV棒形支柱瓷绝缘子的结构抗震稳定性进行了计算。试验结果表明,产品通过了所要求的定型试验。     

支柱瓷绝缘子金属附件的结构优化设计

目前,支柱瓷绝缘子金属附件的结构尺寸大多是根据工程经验直接确定的,往往存在两方面的问题:一是其安全裕量过高,造成材料浪费;二是安全裕量太小,不能满足使用要求。笔者通过对附件结构进行合理简化,利用计算机数值模拟技术,计算了额定荷载下原始附件尺寸中的等效应力,并根据附件结构两个独立的可设计变量进行循环建模并计算,得到了尺寸缩减后附件中的等效应力,为在保证附件强度高于瓷柱强度的前提下对附件进行结构优化设计提供了定量依据。算例表明,某型号的附件结构优化设计后其重量可减轻32.6%,且强度满足要求。     

动态载荷下支柱瓷绝缘子的应力特征研究

支柱瓷绝缘子的脆性断裂故障给电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响,而支柱瓷绝缘子在动态载荷下的运行条件要更加恶劣,断裂故障亦更加频繁。为分析动态载荷下支柱瓷绝缘子的应力特征分布规律,基于热-结构耦合数学模型建立了支柱瓷绝缘子有限元数值仿真模型,并分别建立了相应的动态风力、短路电动力和地震动态载荷的数学模型,对动态风力、短路电动力和地震波作用下的应力特征及最大拉应力动态变化特征进行计算分析。     

高压支柱瓷绝缘子异常发热原因分析及预防措施

针对某变电站35 kV主变闸刀支柱瓷绝缘子异常发热问题,通过分析加压模拟测温、直流泄漏电流检测、绝缘电阻测试和超声波检测试验的结果,初步认为支柱瓷绝缘子异常发热的原因是瓷绝缘子内部存在疏松或裂纹等结构缺陷。为此,对该瓷绝缘子进行了解剖检查和空隙性吸红试验,结果表明瓷绝缘子内部确实存在疏松(黄芯)、裂纹缺陷。最后,对该瓷绝缘子异常发热问题,提出了一系列预防措施以供借鉴和参考。     

±800kV支柱瓷芯复合绝缘子与瓷绝缘子 仿真计算比较研究

采用有限元计算方法,分别对瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子在静力及地震动作用下进行计算,对比分析了两种绝缘子在静力及地震谱作用下的位移和应力。在相同外载作用下,±800 kV瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子的最大位移基本一致,瓷芯复合支柱绝缘子应力均匀变化,而瓷支柱绝缘子应力变化较大,瓷根部位置以及伞裙根部的应力值均大于70 MPa。     

超声波探伤在高压支柱瓷绝缘子内部缺陷检测中的应用

介绍了超声波检测技术用于支柱瓷绝缘子探伤的原理及应用,重点分析了超声波小角度探伤的实例,认为该方法使用时间不长,积累的经验有限,出现误判的概率很高,需进一步完善.     

支柱瓷绝缘子的超声波探伤检测方法和探头

<正>专利申请号:CN200510030426.2公开号:CN1948962申请日:2005.10.12公开日:2007.04.18申请人:华东电力试验研究院本发明公开了一种支柱瓷绝缘子的超声波探伤检测方法,包括:a)向被检工件的检测面发射SH波;b)使用横波耦合剂将探头与被检工件的待检测面耦合;c)用探头在待检测面上进行扫查;d)使用瓷绝缘     

一起220kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂事故的原因分析

分析表明,造成某变电站一支220 kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂的主要原因是制造质量不良,恶劣气象条件的作用和普通石英质瓷的特性则是此次断裂事故的诱因.超声探伤(爬波)检测对于发现支柱瓷绝缘子缺陷存在一定的局限性,对于怀疑存在机械性能缺陷的支柱瓷绝缘子,条件许可时,应通过机械破坏负荷试验以及孔隙性试验进行确认.     

1000 kV交流特高压支柱瓷绝缘子制造技术

根据晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程对支柱瓷绝缘子机械、电气、耐地震等性能的要求,首次采用污耐压法对其进行了污秽外绝缘设计、耐地震计算分析和耐地震性能评价、成功地研制了结构高度10m、额定弯曲破坏负荷16kN、扭转破坏负荷10 kN.m、爬电距离30 250 mm的1 000 kV特高压工程用支柱瓷绝缘子。该支柱绝缘子由五个单元件组成,具有优良的机械强度特性、污耐压特性和耐地震能力,可运行于c级污秽等级。试验验证和运行经验皆表明研制的支柱瓷绝缘子的电气、机械特性等满足晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程的要求。     

基于动态应变表征支柱瓷绝缘子弯矩等效性的研究

选用252 k V下元件和126 kV支柱瓷绝缘子,利用动态电阻应变仪研究支柱瓷绝缘子弯矩试验等效性问题,试验结果表明:等同弯矩下,两种支柱瓷绝缘子应变变化规律类似,都是表现出随着施力高度的增加,以样品高度和延长杆高度两者总高为换算基准时,拉压应力状态下对应的应变值都逐渐增大,以施力点距应变片粘贴处高度为换算基准时,应变值基本不变;按照国标进行弯曲负荷试验时,等同弯矩下,随着施力高度的增加,除最底部外,其余位置的弯矩并不等效,且随着距底部越远,弯矩值增加幅度越大。126 kV支柱瓷绝缘子等同弯矩试验下的断裂现象,表明支柱瓷绝缘子单一向的顶端弯曲负荷试验存在一定程度的局限性,为全面考核样品的整体机械性能,尝试给出三点建议。     

35kV支柱瓷绝缘子机械性能研究

高压支柱瓷绝缘子是发电厂和变电站常用电气设备之一,其质量直接影响着电网安全运行。支柱瓷绝缘子主要对刀闸支柱和硬管母线起机械支撑和绝缘作用,弯曲破坏负荷和扭转破坏负荷是支柱绝缘子重要的性能指标。以35 k V支柱瓷绝缘子为样品,对绝缘子样品进行弯曲破坏验、扭转破坏试验和冻融循环试验以及瓷柱的微观结构分析。试验结果表明:支柱瓷绝缘子扭转破坏负荷和弯曲破坏负荷试验后,发生断裂的瓷柱断面位置和形状有明显的不同;冻融循环试验后支柱瓷绝缘子的扭转破坏负荷未见明显变化,而弯曲破坏负荷明显降低;通过XRD图谱发现,试品支柱绝缘子的瓷柱材料为硅质瓷; SEM测试结果发现瓷柱中有较多的分布不均的带状气孔,气孔的形状和数量不仅影响绝缘子的机械性能,还与其抗温度变化的性能有一定的相关性。     

盘形悬式绝缘子瓷头厚度对陡波性能的影响

对４种不同瓷头厚度下的同类盘形悬式绝缘子进行了各种闪络与击穿电压试验；根据试验结果，分析了瓷头厚度与击穿电压的关系，指出了产品耐受陡波能力与内、外绝缘比值Ｘ有关，Ｘ值越大，耐受陡波能力越强，而瓷头厚度增加，使Ｋ值增大，因而耐受陡波能力增强。     

盘形悬式瓷绝缘子的在线检测

讨论了检测盘形悬式瓷绝缘子的火花间隙法、电压分布法、测量绝缘电阻法、航测法和地面初判法。认为采用火花间隙法和电压分布法检测绝缘子,有漏检、误判等现象;采用在线绝缘电阻法进行测试,可靠性较高。同时指出,航测法和地面初判法是今后在线检测的发展方向。     

超、特高压直流棒形支柱瓷绝缘子关键技术研究

直流输电对绝缘子的防污秽性能提出了较高的要求,导致超、特高压直流棒形支柱瓷绝缘子的制造难度加大。根据超、特高压直流输变电系统对棒形支柱瓷绝缘子的技术要求,介绍了在瓷材料配方中引入工业氧化铝和调整K2O、Na2O的配比,开发出满足直流瓷绝缘子的瓷配方;选用高低参差不齐的深棱伞型,以提高防污性能,解决了生产过程中大直径毛坯的压制、成型、装烧等关键工艺问题;选用高强度水泥进行胶装,更好发挥瓷材料的强度;研究了直流瓷绝缘子污秽试验、特殊的电气试验。研究结果表明:国内超、特高压直流棒形支柱瓷绝缘子制造技术处于国际领先水平,基本可以满足超、特高压直流工程的技术要求。     

带附件系统瓷支柱绝缘子的电位和电场计算

为了研究安装附件系统对绝缘子电位和电场分布的影响,以110kV瓷支柱绝缘子为研究对象。利用有限元分析软件,分别考虑了在干燥和存在湿污层的情况下,计算并比较了有无附件系统时支柱绝缘子的电位和电场分布。最后通过干闪和污闪试验比较了有无附件系统时绝缘子的闪络电压。结果表明:在干燥情况下,安装在高压侧的附件内部电势衰减变慢,附件内部的电场降低,安装附件使得电场最大值降低了26. 6%。有湿污层存在时,第一个伞裙前端附近的场强下降最多,距离高压侧较近的其余伞裙前端附近的场强也有不同程度的下降。安装附件使泄漏电流值减少了17. 27%。安装附件之后,工频干闪电压提高了5. 9%,污闪电压提高了22. 06%。仿真结果与试验结果表现出良好的一致性。     

1000kV交流变电站用支柱、空心绝缘子存在的问题及解决办法

根据我国1000kV交流输变电工程对高压支柱绝缘子和空心绝缘子技术参数的要求,综合分析国外成功的制造经验、技术参数、500kV运行经验及国内制造能力,提出了国内支柱瓷绝缘子和空心绝缘子在按Ⅲ级污秽等级设计中,额定机械弯曲破坏负荷为10kN和16kN的支柱瓷绝缘子的高度应在(10000～120000)mm之间,如受制造设备限制,高度至少不小于8800mm,主体直径为(280～320)mm,爬电距离为(27500～33275)mm,并且应在其瓷表面涂PRTV、RTV;空心绝缘子的长度为(11000～13000)mm,最低高度不应小于9600mm,主体直径为(900～1200)mm,爬电距离为(40000～50000)mm。阐述了空心复合绝缘子可以解决空心瓷绝缘子不能解决的污秽和机械强度问题,建议在我国1000kV交流输变电工程中大量使用。     

盘形悬式瓷绝缘子陡冲击波耐受性能的探讨

阐述了盘形悬式瓷绝缘子通过陡波试验的必要性，探讨了陡冲击波击穿瓷绝缘材料的机理，分析产品的瓷质微观结构、宏观缺陷与其陡波耐受性能的关系，指出了解决此问题的关键所在，探讨了使悬式绝缘于通过该试验的途径。     

支柱瓷绝缘子带有加强筋金属法兰的受力分析与设计

支柱瓷绝缘子的加强筋金属法兰结构尺寸一般由设计经验给定,然后由绝缘子的机械性能试验进行判定.这种设计方法不能真实反映金属附件实际受力情况,实际使用过程中会出现两种问题:一是安全裕量过高,造成材料浪费;二是安全裕度不足,导致发现问题延迟.笔者利用AN-SYS平台对带有坚强筋的金属法兰进行设计,以金属附件实际应用的绝缘子所受额定荷载为基准,计算金属法兰各部位所承受的应力,相同规格的加筋金属法兰比无筋金属法兰内部最大等效应力减小44.37％,针对带有加强筋金属法兰的设计变量进行分析计算,得到了带有加强筋金属法兰尺寸调整后的等效应力数值.在保证绝缘子稳定运行的情况下,对带有加强筋金属法兰的设计提供了数据基础.试验结构表明,在满足绝缘子强度的要求下,某型号的带有加强筋的金属法兰重新设计后其重量可减轻13.90％～14.41％,有效的提高了带有加强筋金属法兰的经济性.