[發(fā)明專利]基于超聲相控陣列的GIS盆式絕緣子密度分布成像方法

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• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111812462A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李進(jìn);趙仁勇;杜伯學(xué);陳允;梁虎成;姚航
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明公開了基于超聲相控陣列的GIS盆式絕緣子密度分布成像方法。首先，設(shè)置相控陣儀器的各種參數(shù)，定義掃描聚焦法則，調(diào)整增益，并將掃描類型設(shè)置為A掃描和S掃描；將盆式絕緣子固定于桌面，表面清理干凈并涂抹耦合劑?甘油，以保證探頭與絕緣子密切結(jié)合而不存在空氣，減少超聲波在空氣中的損耗；然后把超聲探頭放置在盆式絕緣子表面進(jìn)行檢測，輸入起點(diǎn)數(shù)值與范圍顯示參數(shù)，以使傳回來的掃描圖像中出現(xiàn)來自不同密度處的反射信號；最后，根據(jù)掃描結(jié)果中不同位置所成掃描圖像顏色深淺不同可以判斷出密度差異。本發(fā)明對提高GIS的運(yùn)行穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)的安全性有著重要的理論價(jià)值和工程意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電壓設(shè)備制造中質(zhì)量控制和狀態(tài)檢測領(lǐng)域，并涉及一種基于超聲相控陣列的GIS盆式絕緣子密度分布成像方法。

背景技術(shù)

氣體絕緣金屬封閉組合電器(gas insulated switchgear,GIS)是電力網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵設(shè)備，由于其具有占地面積小、運(yùn)行可靠性高、檢修周期長等優(yōu)勢,已被廣泛應(yīng)用于各類電壓等級的變電站中。盆式絕緣子是GIS內(nèi)部重要的絕緣部件，起到支撐兩側(cè)母線以及母線對地或相間絕緣的作用，應(yīng)具有足夠的絕緣水平和機(jī)械強(qiáng)度。

一般認(rèn)為，在GIS盆式絕緣子制造過程中，由于固化工藝或者固化時(shí)間等的不同，盆式絕緣子的密度分布不均勻，不同位置的密度偏差較大，這就會(huì)影響絕緣子的絕緣性能以及機(jī)械強(qiáng)度，在運(yùn)行過程中可能導(dǎo)致絕緣失效或者形成機(jī)械損傷，嚴(yán)重威脅GIS的安全運(yùn)行和電網(wǎng)的可靠性。

將聲學(xué)領(lǐng)域的超聲波應(yīng)用于電氣絕緣領(lǐng)域，通過研究不均勻組織超聲傳播特性，得出超聲反射能量與盆式絕緣子密度分布之間的關(guān)系，即超聲波反射能量隨著密度的提高而增加，進(jìn)而采用超聲相控技術(shù)檢測盆式絕緣子，根據(jù)掃描結(jié)果中不同位置所成掃描圖像顏色深淺不同反映盆式絕緣子不同區(qū)域的密度水平。將超聲相控陣檢測技術(shù)應(yīng)用于盆式絕緣子密度分布檢測，具有操作簡便、易于控制、檢測靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，為盆式絕緣子密度分布檢測提供了全新的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于介紹一種基于超聲相控陣列的GIS盆式絕緣子密度分布成像方法。通過研究不均勻組織超聲傳播特性，得出超聲反射能量與盆式絕緣子密度分布之間的關(guān)系，即超聲波反射能量隨著密度的提高而增加，進(jìn)而采用超聲相控陣檢測技術(shù)檢測盆式絕緣子，根據(jù)掃描結(jié)果中不同位置所成掃描圖像顏色深淺不同反映盆式絕緣子不同區(qū)域的密度水平，提高GIS運(yùn)行可靠性和電力系統(tǒng)的安全性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于超聲相控陣列的GIS盆式絕緣子密度分布成像方法，如下：

1)設(shè)置相控陣儀器的各種參數(shù)，定義掃描聚焦法則，調(diào)整增益，并將掃描類型設(shè)置為A掃描和S掃描。

2)將盆式絕緣子固定于桌面，表面清理干凈并涂抹耦合劑-甘油，以保證探頭與絕緣子密切結(jié)合而不存在空氣，減少超聲波在空氣中的損耗。

3)把超聲探頭放置在盆式絕緣子表面進(jìn)行檢測，輸入起點(diǎn)數(shù)值與范圍顯示參數(shù)，以使傳回來的掃描圖像中出現(xiàn)來自不同密度處的反射信號。

4)根據(jù)掃描結(jié)果中不同位置超聲波反射信號幅度的高低可以判斷出密度差異：若不同位置圖像顏色分布較均勻，則說明密度分布均勻，絕緣子整體性能好；反之，若不同位置圖像顏色差距較大，則說明密度分布不均勻，整體性能較差。

使用的盆式絕緣子與實(shí)際特高壓GIS盆式絕緣子的制作材料和制作工藝相同。

通過超聲反射S掃描方法實(shí)現(xiàn)盆式絕緣子密度分布檢測，且使用的儀器為CTS-PA22B相控陣超聲儀，中心頻率為5MHz的16陣元相控陣探頭，陣元間距為0.6mm，陣元長度為8mm。

所使用的耦合劑為甘油。

根據(jù)不同位置所成掃描圖像顏色深淺不同可以判斷出密度差異。

有益效果