支柱绝缘子振动声学检测方法的分析

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1、华北电力大学硕士学位论丈图卜l绝缘子样式(a)支柱绝缘子工作方式(b)悬式绝缘子工作方式图1_2支柱绝缘子两种工作形式1．1．2其结构及材料属性支柱绝缘子分为5个部分组成，以AutoCAD绘图方便解释(如图1-3)，从安装顺序来讲从下往上分为下法兰盘、瓷体部分、上法兰盘，其中上、下法兰盘通过水泥胶合剂与瓷体部分胶接，瓷体部分的主体是柱状结构结合片状伞裙。其中下法兰盘是与水泥基座相连并以螺栓固定来支撑整体结构，其中上法兰盘是与下一节绝缘子以螺栓相连，或者直接与隔离刀闸开关相连，其材料见表1一l，瓷体部分为陶瓷绝缘材料，烧结前是一种无机材料，其主要成分通常含有多晶硅

2、酸盐、硅铝酸盐和氧化物如钛酸盐，还有一些非氧化物如氮化铝等，表面为平滑的釉层，见标准gGBT8411-1．2008陶瓷和玻璃绝缘材料一第1部分：定义和分类》，水泥胶合剂见标准《JB／T4207-2004绝缘子胶状用水泥胶合剂》，这罩对材料和结构加以详细描述是为了方便后期的建模和有限元仿真。上法兰盘F法2鼎瓷体部分■!rP_-l_I{

3、唧图卜3支柱绝缘子结构鋈叠羹盘一霪一盘～曼华北电力大学硕±学位论文表卜1支柱绝缘子材料部位瓷体部分上法兰盘下法兰盘水泥胶台剂材料陶瓷材料：电瓷铸铁：QT400铸铁：qT400高强度水泥胶台剂根据电压等级的不同，所使用的支柱绝缘子其长

4、度也不同，由于厂家根据不同的电压等级其设计的爬电距离有所差异，但相同电压等级的绝缘子其瓷体部分的柱体和整体高度比较一致，差别在于厂家设计的伞裙不一样，即有统一伞裙也有大小伞裙相互叠置(如图I-4)，了解这一点方便后期对同一电压等级的绝缘子的振动信息作出分析和解释，即由于主体接近，其模态信息有一定共性，可以在有限元计算的时候加以研究，两种绝缘子同属于110kV等级的支柱绝缘子，高度都在1米3左右，中间圆支柱的半径基本相同，伞裙片数也相同，只是爬电距离后者更大，伞裙样式不同，详细的尺寸见第23节。誊毒匦(日l式样t吣式样2【c)220kV形式图卜4支柱绝缘于结构1．

5、2支柱绝缘子缺陷管理支柱绝缘子有其特有的缺陷形式，本文重点不在于论证支柱绝缘子的断裂原因，因此没有相应的计算内容，直接利用了相关论文的结论，将主要缺陷形式定在下法兰盘与第一瓷群之间，这样可以在有限元计算时和模态实验时加入模型缺陷和人工缺陷柬进行研究。另外提出相关的高压支柱绝缘子的运行管理条例是方便读者了解现有对于支柱绝缘子是如何管理和检测的，以便对比之后提出的振动检测方法。1．2．1两种缺陷机理对于缺陷生成的机理非本论文的主体部分，这里借用其他研究的一些结论，将支柱绝缘子的主要缺陷机理分为两种：1由于带刀闸开关的绝缘子在运行的过程中会受到一定的丌关动作产生的应力

6、，产生疲劳损坏；2在温差变化较大的地区，绝缘子由于其制作工艺的原因．材料的膨胀系数不同带来的法兰盘与瓷体的脱粘，使得产生缺陷。据相关国网的统计数据，支柱绝缘子其损坏形式多90％出现在下法兰到第一瓷裙问的部位，了解这个缺陷位置后我们可以在建模和后期实验中设置这样的缺陷来进行对比总结。华北电力大学硕士学位论文1．2．2高压支柱绝缘子运行管理规定这里引用2005年国网公司的文件《72．5kV及以上电压等级支柱瓷绝缘子运行规范》，抽取其中的主要内容旨在说明目前已经存在详细的支柱绝缘子管理办法。其总则如下：1、为了加强高压支柱瓷绝缘子的运行管理工作，进一步拓宽运行管理工作

7、的范围，延伸运行管理工作的内涵，保证设备安全、可靠、经济运行，特制定本规定。2、本规定是依据国家、行业的有关标准、规程和规范并结合近年来国家电网公司输变电设备评估分析、生产运行情况分析以及设备运行经验而制定的。3、本规定明确了高压支柱瓷绝缘子设备选型、订货、监造、出厂验收、现场安装、验收、运行、检修和设备的缺陷检测、评估、分析、过程工作提出了具体要求。4、本规定适用于国家电网公司系统所辖发电厂、变电站、换流站、串补站，户内和户外72．5kV及以上电压等级的支柱瓷绝缘子的管理。5、各网省电力公司可根据本规定，结合本地区实际情况制定相应的实施细则。其中我们研究的振动

8、声学检测技术主要面向的是地方供电局对支柱绝缘子的安装验收和后来的运行维护上，其相关规定如下。验收管理条例见72．5kV及以上电压等级支柱瓷绝缘子运行规范》第三章第8条(一)中：更换设备验收的项目及要求(1)检查高压支柱瓷绝缘子瓷裙、基座及法兰是否有裂纹。(2)检查高压支柱瓷绝缘子结合处涂抹的防水胶是否有脱落现象，水泥胶装面是否完好。(3)检查高压支柱瓷绝缘子各连接部位是否有松动现象，金具和螺栓是否锈蚀。(4)检查高压支柱瓷绝缘子是否倾斜及各连接部位是否受力。(5)超声波探伤检测。运行管理条例见《72．5kV及以上电压等级支柱瓷绝缘子运行规范》第四章第九条第(三)

9、中：维护方法(1)停电期