检测复合绝缘子老化状态的便携式单边核磁共振传感器研究

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1、检测复合绝缘子老化状态的便携式单边核磁共振传感器研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：吴嘉敏指导教师：徐征副教授学位类别：工程硕士（电气工程领域）重庆大学电气工程学院二O一五年五月PortableUnilateralNMRSensorResearchforDetectingtheAgingStatusofCompositeInsulatorAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeB

2、yWuJiaminSupervisedbyAss.Prof.XuZhengSpecialty：ME(ElectricalEngineeringField)CollegeofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要复合绝缘子在高压输电线路中的应用越来越广泛，但是随着其挂网运行时间的增长，复合绝缘子的老化问题越来越严重。为了避免电力系统由于绝缘子过度老化而带来的线路故障，需要能够及时发现复合绝缘子的运行缺陷，因此开展复合绝缘子老化状态无损检测

3、方法研究对于保障电力系统的安全稳定运行具有重大的意义。针对目前现有复合绝缘子检测方法的不足之处，本文设计了便携式单边核磁共振传感器来实现对复合绝缘子伞裙老化状态进行无损检测，并针对特殊的磁体结构采用目标场法及流函数法设计并优化了相应的射频线圈。本文的主要工作内容如下：①本文根据复合绝缘子伞裙的结构特点，设计并制作了两种单边磁体结构，第一种单边磁体是由直径30mm，高度10mm的圆柱形钕铁硼磁体及铁磁材料（steel_1008）组成，在距离磁体表面上方3mm的最优平面上5mm×5mm的区域内磁场强度为377.52±0.04mT，磁场为轴向分布

4、，即垂直磁体表面。第二种单边磁体是由三个尺寸为10mm×10mm×30mm的钐钴材料的磁体组合而成，在距离磁体表面上方3mm的最优平面上5mm×5mm的区域内磁场强度为120±0.4mT，磁场为水平分布。②研究了射频线圈的目标场法及流函数法设计理论，并以相对信噪比BiR最大化作为优化目标对不同结构的线圈进行优化，得到了在目标区域内1ac磁场水平分布，相对信噪比达到1200~1400的平面射频线圈。(3)使用便携式单边核磁共振传感器对同一输电线路上挂网运行不同年限的复合绝缘子进行测量，并对复合绝缘子的核磁共振回波信号进行分析，得到的等效横向弛

5、豫时间能够表征复合绝缘子的老化程度，即随着老化程度的加剧，等效横向弛豫时间越小。通过实验结果得知，使用本文设计的单边核磁共振传感器测量的复合绝缘等效横向弛豫时间能够灵敏的反映绝缘子伞裙的老化程度，相比静态接触角法具有更高的检测灵敏度。且该传感器可以有效地评估复合绝缘子的使用寿命，能够应用于电力系统中。新型的射频线圈设计方法与传统的射频线圈设计方法相比，能够针对任意结构的主磁体进行相应的设计，不易受磁体结构的束缚，这种射频线圈的设计方法对于核磁共振的发展与应用也具有一定的实用价值。关键字：复合绝缘子，单边核磁共振，目标场法，流函数法，等效横向

6、弛豫时间I英文摘要ABSTRACTThecompositeinsulatorshavebeenmorewidelyusedinhighvoltagetransmissionlines,buttheagingproblemofcompositeinsulatorshasbeenmoreseriouswiththeincreasingofservicetime.Inordertoavoidtransmissionlineaccidentcausedbyoverageofthecompositeinsulators,weshoulddiscove

7、rthedefectofcompositeinsulatorintime.Thestudyonnon-destructiveassessingthedeteriorationofcompositeinsulators,isgreatlysignificanttothesafetyandreliabilityofthepowersupply.Onaccountoftheshortcomingsofexistingcompositeinsulatordetectingmethods,aportableunilateralnuclearmagne

8、ticresonance(NMR)sensorhasbeendesignedtodetecttheagingstatusofcompositeinsulatorsinthispa