CN113848375B - 一种油绝缘变压器内部器件带电检测装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油绝缘变压器内部器件带电检测装置及其应用方法，本发明装置包括扫查架和活动布置于扫查架上的相控阵检测探头，扫查架包括主支架和设于主支架上的滑轨机构，相控阵检测探头安装在滑轨机构上，主支架的底部设有用于吸附安装到油绝缘变压器外壁上的吸附组件。本发明运用超声相控阵带电检测技术，可在油绝缘变压器带电运行状态下对内部器件的位置和状态进行检测，根据不同的声波反射深度以及界面回波进行测量，在带电状态下实现油绝缘变压器内部器件的状态感知，能够快速高效检测油绝缘变压器内部器件的位置和状态，大大提高检测效率，减少运维检修工作量。
Description
技术领域
本发明涉及油绝缘变压器内部器件的无损故障检测技术，具体涉及一种油绝缘变压器内部器件带电检测装置及其应用方法。
背景技术
目前主变压器大多采用油绝缘，日常的运维检修以及故障隐患排查需要将油绝缘变压器内部的绝缘油排出，并对结构进行解体检修，需要耗费大量的人力物力。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种油绝缘变压器内部器件带电检测装置及其应用方法，本发明运用超声相控阵带电检测技术，可在油绝缘变压器带电运行状态下对内部器件的位置和状态进行检测，根据不同的声波反射深度以及界面回波进行测量，在带电状态下实现油绝缘变压器内部器件的状态感知，为设备的状态评价和故障识别提供依据，能够快速高效检测油绝缘变压器内部器件的位置和状态，大大提高检测效率，减少运维检修工作量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种油绝缘变压器内部器件带电检测装置，包括扫查架和活动布置于扫查架上的相控阵检测探头，所述扫查架包括主支架和设于主支架上的滑轨机构，所述相控阵检测探头安装在滑轨机构上，所述主支架的底部设有用于吸附安装到油绝缘变压器外壁上的吸附组件。
可选地，所述吸附组件包括高度调节螺栓和设于高度调节螺栓端部的吸附头。
可选地，所述吸附头为吸盘或磁铁。
可选地，所述滑轨机构包括相互配合的轨道、滑块以及用于驱动滑块沿着轨道方向滑动的驱动电机，所述驱动电机为同步电机或伺服电机，所述轨道、滑块之间设有用于检测滑块位移的位移检测编码器。
可选地，所述滑块上设有安装座，所述相控阵检测探头安装在安装座上。
可选地，所述安装座上设有连接臂，所述相控阵检测探头通过连接臂安装在安装座上。
此外，本发明还提供一种前述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，包括：
1)在被检测的油绝缘变压器外壁上的检测目标位置划线，记为检测轨迹线；
2)将扫查架通过吸附组件吸附安装到被检测的油绝缘变压器上，使扫查架的长度方向与检测轨迹线两者相互平行布置；
3)控制滑轨机构带动相控阵检测探头，调试相控阵检测探头的检测轨迹，确保相控阵检测探头的检测轨迹覆盖检测轨迹线；
4)控制滑轨机构带动相控阵检测探头，并定时获取检测轨迹线上对应采样点的检测数据，得到最终的相控阵检测结果；
5)分析获取最终的相控阵检测结果中油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系，基于油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系、油绝缘变压器内部部件之间的标准位置关系判断油绝缘变压器内部部件是否发生变形。
可选地，步骤2)中还包括在被检测的油绝缘变压器外壁上的检测轨迹线涂覆耦合剂。
可选地，步骤2)中将扫查架通过吸附组件吸附安装到被检测的油绝缘变压器上时，滑轨机构上未安装相控阵检测探头；步骤2)之后、步骤3)之前还包括在滑轨机构上安装相控阵检测探头的步骤。
可选地，步骤5)基于油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系、油绝缘变压器内部部件之间的标准位置关系判断油绝缘变压器内部部件是否发生变形包括：根据最终的相控阵检测结果计算油绝缘变压器内部部件之间的像素距离，将像素距离通过预先标定的坐标转换矩阵转换得到油绝缘变压器内部部件之间的物理距离，计算物理距离、油绝缘变压器内部部件之间的标准距离之间的距离差值，若距离差值的绝对值超过预设阈值，则判定油绝缘变压器内部部件发生变形；否则判定油绝缘变压器内部部件未发生变形。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明装置包括扫查架和活动布置于扫查架上的相控阵检测探头，扫查架包括主支架和设于主支架上的滑轨机构，相控阵检测探头安装在滑轨机构上，主支架的底部设有用于吸附安装到油绝缘变压器外壁上的吸附组件。本发明运用超声相控阵带电检测技术，可在油绝缘变压器带电运行状态下对内部器件的位置和状态进行检测，根据不同的声波反射深度以及界面回波进行测量，在带电状态下实现油绝缘变压器内部器件的状态感知，为设备的状态评价和故障识别提供依据，能够快速高效检测油绝缘变压器内部器件的位置和状态，大大提高检测效率，减少运维检修工作量，具有简单、安全、高效的特点。
附图说明
图1为本发明实施例装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中A相的相控阵检测结果。
图3为本发明实施例中B相的相控阵检测结果。
图4为本发明实施例中C相的相控阵检测结果。
图例说明：1、扫查架；11、主支架；12、滑轨机构；121、安装座；13、吸附组件；31、高度调节螺栓；32、吸附头；2、相控阵检测探头。
具体实施方式
下文将以某500Kv油绝缘变压器的2号主变A、B、C三相为例，对本发明油绝缘变压器内部器件带电检测装置及其应用方法进行进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例油绝缘变压器内部器件带电检测装置包括扫查架和活动布置于扫查架上的相控阵检测探头(图中未绘出)，扫查架包括主支架1和设于主支架1上的滑轨机构2，相控阵检测探头安装在滑轨机构2上，主支架1的底部设有用于吸附安装到油绝缘变压器外壁上的吸附组件3。本实施例运用超声相控阵带电检测技术，可在油绝缘变压器带电运行状态下对内部器件的位置和状态进行检测，根据不同的声波反射深度以及界面回波进行测量，在带电状态下实现油绝缘变压器内部器件的状态感知，为设备的状态评价和故障识别提供依据，能够快速高效检测油绝缘变压器内部器件的位置和状态，大大提高检测效率，减少运维检修工作量，具有简单、安全、高效的特点。
本实施例中，主支架1采用金属制成，结构强度大。
本实施例中，滑轨机构2包括相互配合的轨道、滑块以及用于驱动滑块沿着轨道方向滑动的驱动电机，驱动电机为同步电机或伺服电机，轨道、滑块之间设有用于检测滑块位移的位移检测编码器。其中，轨道、滑块之间可根据需要采用摩擦或齿轮/齿条啮合。
如图1所示，滑块上设有安装座21，相控阵检测探头安装在安装座21上。
考虑到油绝缘变压器表面不是规则平面问题，为了提高对油绝缘变压器表面的适应性，如图1所示，吸附组件3包括高度调节螺栓31和设于高度调节螺栓31端部的吸附头32。
本实施例中，吸附头32为吸盘，此外也可以根据需要采用磁铁。
相控阵检测探头为现有设备，主要由许多小型超声换能器组成，每个超声换能器均可独立脉冲。通过改变定时，例如通过使来自每个换能器的脉冲逐渐延迟沿线路向上，来建立相长干涉的模式，该模式导致根据渐进时间延迟以设定角度辐射准平面超声波束。通过改变渐进时间延迟，可以电子控制光束。它可以像探照灯一样扫过被检查的组织或物体，并将来自多束光束的数据放在一起，以形成显示穿过物体的切片的可视图像。
本实施例中，相控阵检测探头检测参数包括：探头的频率参数为2.25MHz，晶片间距为0.6mm，晶片数为32个，探头长度10mm，不使用契块，采用防磨片防止划伤探头，聚焦深度为300mm(工件厚度设置为800mm)，超声波声速为1450mps，探头延迟约为0.50Ms，中心偏移20mm，探头角度为90°。
此外，本实施例还提供前述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，包括：
1)在被检测的油绝缘变压器外壁上的检测目标位置划线，记为检测轨迹线；本实施例中，针对被检测的油绝缘变压器内部器件下边缘到底面高度，用卷尺初步确定下边缘的位置，并在油绝缘变压器外壳上进行标记；同时用尺子初步划一条纵向线作为检测轨迹线，便于扫查。
2)将扫查架通过吸附组件3吸附安装到被检测的油绝缘变压器上，使扫查架的长度方向与检测轨迹线两者相互平行布置，以便滑轨机构2能够移动整个检测面的长度；
3)控制滑轨机构2带动相控阵检测探头，调试相控阵检测探头的检测轨迹，确保相控阵检测探头的检测轨迹覆盖检测轨迹线；例如，本实施例中检测轨迹线长度为1000mm，调试相控阵检测探头的检测轨迹前包括按照标准要求连接位移检测编码器，并控制滑轨机构2带动相控阵检测探头进行校验，确保检测长度不小于1000mm且覆盖检测轨迹线。
4)控制滑轨机构2带动相控阵检测探头，并定时获取检测轨迹线上对应采样点的检测数据，得到最终的相控阵检测结果(超声图像)；本实施例中，该油绝缘变压器2号主变A、B、C三相的相控阵检测结果分别如图2、图3和图4所示。
5)分析获取最终的相控阵检测结果中油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系，基于油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系、油绝缘变压器内部部件之间的标准位置关系(可基于油绝缘变压器内部器件的设计图纸确定)判断油绝缘变压器内部部件是否发生变形。例如图2、图3和图4中，a、b分别为油绝缘变压器内部的绝缘筒、烟锅体下圆弧，根据绝缘筒a、烟锅体下圆弧b之间的检测位置关系以及标准位置关系，即可确定绝缘筒a、烟锅体下圆弧b之间是否发生变形。
为了提高相控阵检测探头的检测灵敏度，步骤2)中还包括在被检测的油绝缘变压器外壁上的检测轨迹线涂覆耦合剂，要求耦合剂流动性小，粘度稍大，本实施例中耦合剂呈纵向点状分布，间隔约为50mm。
为了简化扫查架的安装，本实施例中采用了分体式结构的扫查架，即：步骤2)中将扫查架通过吸附组件3吸附安装到被检测的油绝缘变压器上时，滑轨机构2上未安装相控阵检测探头；步骤2)之后、步骤3)之前还包括在滑轨机构2上安装相控阵检测探头的步骤。通过上述方式，先安装扫查架、再安装相控阵检测探头，可起到保护相控阵检测探头的目的。在扫查架上安装相控阵检测探头后，测试扫查架高度是否便于相控阵检测探头上下移动，然后即可将相控阵检测探头调整到初始测量点的位置。调整好仪器后，沿扫查装置的方向匀速向下移动探头。
步骤5)基于油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系、油绝缘变压器内部部件之间的标准位置关系判断油绝缘变压器内部部件是否发生变形包括：根据最终的相控阵检测结果计算油绝缘变压器内部部件之间的像素距离，将像素距离通过预先标定的坐标转换矩阵转换得到油绝缘变压器内部部件之间的物理距离，计算物理距离、油绝缘变压器内部部件之间的标准距离之间的距离差值，若距离差值的绝对值超过预设阈值，则判定油绝缘变压器内部部件发生变形；否则判定油绝缘变压器内部部件未发生变形。
综上所述，本实施例装置及方法可利用超声波纵波穿透能力，实现带电快速检测油绝缘变压器内部器件的安装位置及是否变形，本实施例装置及方法无需停电便可以直接快速检测500Kv油绝缘主变压器内部器件安装是否符合要求，是否存在变形，具有简单、安全、高效的特点，是一种安全、便捷、高效的检测装置及方法。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为：为了实现相控阵检测探头的检测角度的调控，本实施例中安装座21上设有连接臂，相控阵检测探头通过连接臂安装在安装座21上。该连接臂可以根据需要采用现有的多段式连接臂，此外也可以采用单段连接臂和万向关节来实现相控阵检测探头的检测角度的调控。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，所述油绝缘变压器内部器件带电检测装置包括扫查架和活动布置于扫查架上的相控阵检测探头，所述扫查架包括主支架（1）和设于主支架（1）上的滑轨机构（2），所述相控阵检测探头安装在滑轨机构（2）上，所述主支架（1）的底部设有用于吸附安装到油绝缘变压器外壁上的吸附组件（3）；
所述应用方法包括：
1）在被检测的油绝缘变压器外壁上的检测目标位置划线，记为检测轨迹线；
2）将扫查架通过吸附组件（3）吸附安装到被检测的油绝缘变压器上，使扫查架的长度方向与检测轨迹线两者相互平行布置；
3）控制滑轨机构（2）带动相控阵检测探头，调试相控阵检测探头的检测轨迹，确保相控阵检测探头的检测轨迹覆盖检测轨迹线；
4）控制滑轨机构（2）带动相控阵检测探头，并定时获取检测轨迹线上对应采样点的检测数据，得到最终的相控阵检测结果；
5）分析获取最终的相控阵检测结果中油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系，基于油绝缘变压器内部部件之间的检测位置关系、油绝缘变压器内部部件之间的标准位置关系判断油绝缘变压器内部部件是否发生变形，包括：根据最终的相控阵检测结果计算油绝缘变压器内部部件之间的像素距离，将像素距离通过预先标定的坐标转换矩阵转换得到油绝缘变压器内部部件之间的物理距离，计算物理距离、油绝缘变压器内部部件之间的标准距离之间的距离差值，若距离差值的绝对值超过预设阈值，则判定油绝缘变压器内部部件发生变形；否则判定油绝缘变压器内部部件未发生变形。
2.根据权利要求1所述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，所述吸附组件（3）包括高度调节螺栓（31）和设于高度调节螺栓（31）端部的吸附头（32）。
3.根据权利要求2所述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，所述吸附头（32）为吸盘或磁铁。
4.根据权利要求1所述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，所述滑轨机构（2）包括相互配合的轨道、滑块以及用于驱动滑块沿着轨道方向滑动的驱动电机，所述驱动电机为同步电机或伺服电机，所述轨道、滑块之间设有用于检测滑块位移的位移检测编码器。
5.根据权利要求4所述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，所述滑块上设有安装座（21），所述相控阵检测探头安装在安装座（21）上。
6.根据权利要求5所述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，所述安装座（21）上设有连接臂，所述相控阵检测探头通过连接臂安装在安装座（21）上。
7.根据权利要求1所述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，步骤2）中还包括在被检测的油绝缘变压器外壁上的检测轨迹线涂覆耦合剂。
8.根据权利要求1所述的油绝缘变压器内部器件带电检测装置的应用方法，其特征在于，步骤2）中将扫查架通过吸附组件（3）吸附安装到被检测的油绝缘变压器上时，滑轨机构（2）上未安装相控阵检测探头；步骤2）之后、步骤3）之前还包括在滑轨机构（2）上安装相控阵检测探头的步骤。
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