文档介绍：支柱绝缘子振动声学检测
黑龙江省电力科学研究院
东北电网公司丰满发电厂
一、项目背景
电力设备的绝缘在运行中受到电、热和机械应力以及环境应力的作用,其性能会逐渐下降,绝缘状态会劣化,最终丧失绝缘功能。电力设备绝缘的老化是一个渐变的过程,如果不及时发现,就可能导致电力设备发生故障,甚至引发突发性的电力事故,造成巨大的直接和间接经济损失。
运行电力设备的绝缘状态对电力系统的安全运行至关重要,长期以来电力系统沿用传统的定期试验方式(称预防性试验)来检测高压设备的绝缘。但由于预防性试验电压远远低于实际运行电压,往往不能发现设备绝缘缺陷。且定期的电网断电,将给国民经济造成损失。20世纪80年代以来,国内外在带电测量技术的基础上发展起一门新的监测技术--------电气设备绝缘在线检测与诊断技术。它能对被监测设备的绝缘参数随时进行测量,大大地缩短了运行设备的检测时间,为电力系统的安全运行提供可靠的保证。
一、项目背景
许多电网企业和电站的工作实践表明,防止这类破坏的行之有效的方法是在绝缘子运行过程中,找出它们外部和内部的缺陷。为此,***颁发了《》。
这些《规定》的付诸实施,显著地推动了电力企业及时采取措施和手段去诊断绝缘子的技术状态。
工程实际迫切的需要采用现代化的诊断手段,在使用的条件下能够详细地检测瓷制件机械力学状态的原理和技术方法。
一、项目背景
用振动声学方法进行绝缘子刚度(力学性能)检测,这时要么检测自由振荡频率,要么检测绝缘子振动的谐振频率,按绝缘子振动频谱评价其强度。
支柱绝缘子保持其机械强度的基本准则是其特征频率在时间上的不变化特质,我们可以通过评估支柱绝缘子对激励声波的反应频谱来确定支柱绝缘子是否已经损坏。
一、项目背景
首先来讨论使用振动声学方法诊断支柱式绝缘子的正确性、合理性。为此,讨论运行中绝缘子的机械载荷与绝缘子振动特性的关系,再讨论绝缘子的受迫振动。
运行过程中支柱式绝缘子受到风力载荷和断路器切换时产生的载荷,风力载荷导致绝缘子弯曲载荷,断路器切换导致绝缘子扭曲的载荷。
柱形装置里归纳出来的各项机械应力函数和柱形装置的那些固有自有振动频率相同的自变量,由此可得出结论,柱形装置(绝缘子)的机械强度和它的频率特性紧密相关。
我们来研究弯曲时强度的变化和绝缘子频率特性的关系,对于瓷材质,和任何别的材质一样,均有应力极限,超过这个极限会导致结构的破坏(极限强度)。对应极限强度的力叫做极限载荷。我们可以推导出绝缘子固自有振动频率和极限载荷的关系。
二、国内外研究水平综述
在80年代,人们就已经开始研究振动声学检测技术了。振动声学检测技术是和红外、紫外探测技术几乎是齐头并进发展起来电力设备检测技术,但是当时红外、紫外探测技术走在了前面。直到2000年以后,俄罗斯率先开发出了振动声学检测设备,振动声学检测也因此而获得广泛的应用。
高灵敏度、低噪声是振动声学检测技术的关键。而俄罗斯研究的最新振动声学检测设备,它具有响应速度快,抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻且供电电路简单、可方便与PC机通讯等特点。
二、国内外研究水平综述
振动声学检测原理由俄罗斯电力专家于 最早发现并应用于电力系统支柱绝缘子检测,因此该设备集中了近 20 年的专业使用经验并形成了一套完整的检测规范和方法,附有详实具体的操作方法指导,除原理阐述外,检测前的准备、组织和技术措施、操作程序、检测误差及其消除方法、判断标准、检测结果总结等也尽收其中。
振动声学检测目前在我国仍处于空白阶段,没有成形的理论指导和实践基础,也没有成形的仪器设备,需要开展一系列的研究工作。
三、振动声学检测原理
支柱绝缘子的损伤状况可以按照其机械强度即承载能力(支柱绝缘子破坏时的最小受力)来判断,而支柱绝缘子的机械强度值可以通过对绝缘子施加的一定频率激励声波,评估绝缘子随机械振动作用的反应功率频谱加以判断。
三、振动声学检测原理
支柱绝缘子的承载能力或发生破坏极限载荷,按照以下公式计算:
P1/P0=(ω1/ω0)2
其中:P0----未破损的绝缘子的极限载荷;
P1----破损的绝缘子的极限载荷;
ω0----未破损的绝缘子的振动反应频谱的中心频率;
ω1----破损的绝缘子的振动反应频谱的中心频率;
四、分步试验—1激励随机振动噪音信号频谱