1、基于共振聲學(xué)的瓷支柱絕緣子帶電檢測研究基于共振聲學(xué)的瓷支柱絕緣子帶電檢測研究引言國內(nèi)外通常利用無損檢測診斷技術(shù)來判斷瓷支柱絕緣子是否完好。目前，用于檢測高壓瓷支柱絕緣子斷裂的無損檢測診斷技術(shù)有：紫外線檢測、紅外熱波、超聲波檢測、共振聲學(xué)檢測。前三種方法普遍存在平安性能低、測量工作復(fù)雜、測量本錢高、測量不精細(xì)及抗干擾才能差等缺點。而共振聲學(xué)檢測法具有可帶電檢測、檢測效率高、操作簡便等優(yōu)點。通過向絕緣子底部發(fā)射特殊鼓勵振動波，同時接收其振動反響波，經(jīng)專用軟件分析該反響波形的頻譜，即可判斷該絕緣子是否有裂紋、裂紋大概部位，機械強度是否降低或喪失。因此為保證帶電檢測絕緣子的準(zhǔn)確性、平安性和易操作性，本

2、文提出了一種基于共振聲學(xué)的高壓瓷支柱絕緣子帶電檢測技術(shù)。通過Slidrks建立典型瓷支柱絕緣子的模型并將其導(dǎo)入ANSYS進展模態(tài)和功率譜分析，研究了瓷支柱絕緣子有無缺陷及缺陷所在位置與其共振頻率之間的關(guān)系。1檢測原理模態(tài)是機械構(gòu)造的固有振動特性，每個模態(tài)擁有其特定的固有頻率。這些模態(tài)參數(shù)可以由計算或試驗得到，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析，這個過程可以由ANSYS軟件獲得。模態(tài)分析是構(gòu)造設(shè)計及設(shè)備故障診斷的主要方法。將支柱絕緣子響應(yīng)看作承受著隨時間快速變化的動態(tài)載荷，包括彎曲、縱向和改變振動，三種振動方式的固有頻率方程如下：彎曲振動：由頻率方程得到；縱向振動：，E為彈性模量有關(guān)；改變振

3、動：，這里G為剪切彈性模量。從三種振動的固有頻率公式不難發(fā)現(xiàn)，固有頻率與材料的特有屬性和待檢部件的形狀和安裝形式是嚴(yán)密相關(guān)的。假設(shè)有缺陷存在本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理的話，勢必會使得某些參數(shù)的變化，最終導(dǎo)致固有頻率改變。由于同一電壓等級絕緣子規(guī)格和安裝總體根本一致，即所謂的容差較小，只需要比照完好與有缺陷支柱絕緣子的固有頻率信息即可對整體的剛度做出判斷。利用頻率的改變可以在絕緣子的任何一種振動形式中發(fā)現(xiàn)損傷。2基于共振聲學(xué)的支柱絕緣子頻率偏移檢測模型2.1瓷支柱絕緣子的Slidrks模型如表1所示為南京瓷瓶廠的一款典型110kV瓷支柱絕緣子尺寸，根據(jù)該尺寸在Slidrks中建立其三維模型。

4、表2是完好狀態(tài)的典型110kV瓷支柱絕緣子Slidrks模型圖。2.2缺陷的設(shè)置支柱絕緣子的主要缺陷機理分為兩種：1.帶刀閘開關(guān)的絕緣子在運行的過程中受到一定開關(guān)動作產(chǎn)生的應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞損壞；2.在溫差變化較大的地區(qū)，絕緣子由于制作工藝的原因，材料的膨脹系數(shù)不同帶來的法蘭盤與瓷體的脫粘而產(chǎn)生缺陷。本文主要研究支柱絕緣子中裂紋缺陷的探測，缺陷為在支柱絕緣子的不同位置設(shè)定了裂紋。本文設(shè)置的仿真缺陷如下：1、下端瓷體缺陷：設(shè)置在下法蘭上邊沿與下端第一瓷裙之間，間隔 下法蘭上邊沿30位置。寬10，深度為5的整圓周裂紋；2、上端瓷體缺陷：設(shè)置在上法蘭下邊沿與上段第一瓷裙中間，間隔 上法蘭下邊沿30位置。

5、寬10，深度為5的整圓周裂紋；3、上端法蘭缺陷：設(shè)置為間隔 上法蘭下邊沿20位置的局部不規(guī)那么穿透；4、下端法蘭缺陷：設(shè)置為間隔 下法蘭上邊沿20位置的局部不規(guī)那么穿透。接收反響信號的位置在距支柱絕緣子底面0.10處下法蘭的位置。2.3模型導(dǎo)入ANSYS將slidrks建立的模型導(dǎo)入ANSYS，添加材料參數(shù)。逐個添加材料屬性，完成邊界條件設(shè)置，對地面進展約束后劃分網(wǎng)格?？紤]實際工程中支柱絕緣子的聯(lián)結(jié)狀態(tài)，底端通過法蘭固定在支撐立柱上，頂端用于支承帶電部件。因此，支柱絕緣子的仿真模型中邊界條件設(shè)置為：底端4個安裝孔對應(yīng)區(qū)域與地面位移保持為零，絕緣子頂端面設(shè)置為自由狀態(tài)。在做支柱絕緣子功率譜響應(yīng)分

6、析前，需先進展絕緣子振動模態(tài)分析，以理解絕緣子主要振動模態(tài)的頻率范圍，以設(shè)置適宜的隨機振動頻率。3仿真結(jié)果分析3.1模態(tài)分析求解模型，考慮到后期實驗室實物狀態(tài)下的模態(tài)數(shù)，設(shè)置模態(tài)階數(shù)為40，選取起始頻率設(shè)為1Hz，上截止頻率設(shè)置為3000Hz，要求模態(tài)較明晰且邊界的模態(tài)間距較大，以方便測量與分析。完好與上、下瓷體缺陷三種狀態(tài)瓷支柱絕緣子的前40階振動模態(tài)，對正常絕緣子及兩種瓷體缺陷的支柱絕緣子進展仿真模態(tài)分析，比較固有頻率的變化。為更清楚的觀察正常和缺陷支柱絕緣子的頻率差異，單獨繪制了12-17階次的振動模態(tài)，比照發(fā)現(xiàn)其波形范圍有明顯的差異，各階頻率隨著階次呈增加趨勢，互相階層的頻率差距較大。

7、制造了缺陷之后的振動模態(tài)會發(fā)生一定的變化，相差最大的頻率可以到達(dá)100-150Hz，根據(jù)此頻率差異可以作為缺陷評判的手段。3.2功率譜分析由上述仿真結(jié)果可知，存在缺陷的支柱絕緣子振動模態(tài)發(fā)生了改變，但同階的變化較校為了更清楚分辨出正常與缺陷支柱絕緣子瓷柱，本文又采用了仿真模擬輸入加速度的標(biāo)準(zhǔn)譜求解得到響應(yīng)譜的方法，來觀察不同情況下絕緣子反響信號的變化情況。仿真頻率從1Hz到10KHz。為了方便的觀察變化，將4種缺陷與正常狀態(tài)絕緣子的功率譜響應(yīng)進展比照，不難發(fā)現(xiàn)，缺陷設(shè)置離底部法蘭越近，所造成的響應(yīng)差異越顯著。下方的瓷體及法蘭缺陷對支柱絕緣子的響應(yīng)譜產(chǎn)生的影響非常顯著，上方的瓷體及法蘭缺陷對支柱絕緣子響應(yīng)譜的影響較校缺陷本身并不影響固有頻率峰值的分布，影響主要表達(dá)在幅值上面較大變化。當(dāng)缺陷發(fā)生在遠(yuǎn)離下法蘭的一側(cè)時，其傳遞給下法蘭接收裝置的振動信息必然較弱。根據(jù)某些頻率振動信號的特征可以較好的斷定支柱絕緣子有沒有缺陷和缺陷的位置。4結(jié)語本文通過對完好和設(shè)置不同缺陷的支柱絕緣子進展模態(tài)和功率譜分析得知，下方瓷體及法蘭缺陷對支