CN204203012U - 一种变电站支柱绝缘子强度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，包括采集仪、振动传感器组、计算机和激振力锤，所述的振动传感器组固定于支柱绝缘子上，采集仪通过线缆分别通信连接振动传感器组和计算机，所述的激振力锤的控制端通信连接采集仪并在采集仪的控制下对支柱绝缘子进行激振。本实用新型方法建立了支柱绝缘子强度检测方法，优化检测参数，分别对新支柱绝缘子和在役支柱绝缘子提出检测技术标准，新支柱绝缘子频率比值大于90％、在役支柱绝缘子频率比值大于85％评定为强度合格。该方法通过绝缘子频率变化评判各类缺陷(裂纹、内部烧结缺陷、胶合部位腐蚀等)对其强度的影响，检测可靠性高、效率高。
Description
技术领域
本实用新型属于变电站结构检测技术，具体涉及一种变电站支柱绝缘子强度检测装置。
背景技术
支柱绝缘子强度直接影响支持型母线结构的安全。由于母线防风振设计的不合理，且2000年前生产的支柱绝缘子质量不可靠，目前在役变电站支持式母线结构存在巨大的安全隐患。另外母线停电不易且时间短，对支柱绝缘子开展损伤检测尤为必要！
目前支柱绝缘子无损检测较为成熟的方法为超声波检测。超声波检测有明确的操作规范，见标准JB/T 9674-1999《超声波探测瓷件内部缺陷》。超声检测技术是利用材料本身或内部缺陷对超声波传播的影响来判断结构内部及表面缺陷的大小、形状和分布情况。超声用于无损检测技术中，主要原因是：(1)超声在介质中传播时，遇到界面会发生反射；(2)超声波具有良好的指向性，频率越高，指向性越好；(3)超声的能量大，对各种材料的穿透力较强。其检测适应性较强，检测灵敏度较高，对人体无害、使用灵活、设备比较方便操作、设备较便宜。在用于检测支柱绝缘子时，主要是对法兰盘相邻瓷裙间的扫描。但是超声波检测也存在以下缺点：(1)不能开展带电检测；(2)未胶装时可检测裂纹、气孔、夹渣等缺陷，对胶装之后的绝缘子仅能检测表面裂纹，对其它胶合质量不能有效检测；(3)检测受法兰盘与第一基伞裙间的距离影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种变电站支柱绝缘子强度检测方法，以实现对变电站支柱绝缘子强度的检测。
实现本实用新型目的采用的技术方案是：
一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，包括采集仪、振动传感器组、计算机和激振力锤，所述的振动传感器组固定于支柱绝缘子上，采集仪通过线缆分别通信连接振动传感器组和计算机，所述的激振力锤的控制端通信连接采集仪并在采集仪的控制下对支柱绝缘子进行激振。
所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，所述的振动传感器组包括两个振动传感器。
所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，所述的振动传感器组固定于支柱绝缘子的中部法兰上，且其中一个传感器采集方向为平行于支柱绝缘子的母线方向，另一个传感器采集方向垂直于支柱绝缘子的母线方向。
所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，所述的两个振动传感器布置在支柱绝缘子径向截面的边缘上，且两个振动传感器分别与截面圆心的连线所形成的圆心角的度数为90°。
所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，所述的激振力锤所敲击的水平方向位置为两个振动传感器所形成的圆心角的中点，竖直方向位置为支柱绝缘子下部法兰往上第三个伞裙处。
本实用新型方法建立了支柱绝缘子强度检测方法，优化检测参数，分别对新支柱绝缘子和在役支柱绝缘子提出检测技术标准，新支柱绝缘子频率比值大于90％、在役支柱绝缘子频率比值大于85％评定为强度合格。该方法通过绝缘子频率变化评判各类缺陷(裂纹、内部烧结缺陷、胶合部位腐蚀等)对其强度的影响，检测可靠性高、效率高。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为支柱绝缘子检测装置示意图；
图2支柱绝缘子示意图；
图3传感器布置投影图；
图中：1为支柱绝缘子、2为力锤、3为采集仪、4为微机、5为传感器、6为中部法兰、7为伞裙。
具体实施方式
本实用新型所采用的装置包括采集仪、振动传感器组、计算机和激振力锤，振动传感器组固定于支柱绝缘子上，采集仪通过线缆分别通信连接振动传感器组和计算机，激振力锤的控制端通信连接采集仪并在采集仪的控制下对支柱绝缘子进行激振。
本实施例中采用的采集仪应符合性能稳定、采集精度高，同时携带轻便的特点，采样频率应达到50kHz以上，同时应具备频谱分析功能，通道数大于等于8。
选用的激振力锤量程应不超过5000N，谐振频率应大于22kHz，为了不对支柱绝缘子产生过大的刚性冲击而造成结构损坏，可优先选用尼龙锤头的激振力锤。
振动传感器组包括两个振动传感器，传感器优先选用高频传感器，频响范围在1～10kHz左右，灵敏度为1mv/ms-2，接口为ICP型。
为了达到较好的采集效果，振动传感器组固定于支柱绝缘子的中部法兰上，且其中一个传感器采集方向为平行于支柱绝缘子的母线方向，另一个传感器采集方向垂直于支柱绝缘子的母线方向。两个振动传感器布置在支柱绝缘子径向截面的边缘上，且两个振动传感器分别与截面圆心的连线所形成的圆心角的度数为90°。其中提及的母线是固定在支柱绝缘子顶部的一根细长杆件，和绝缘子的轴向是垂直的。由于支柱绝缘子上部的支撑母线有垂直母线方向的振动，也有垂直母线方向的振动，一般母线在70m左右，故垂直母线方向的振动较平行母线方向的振动更易发生，也即垂直母线方向为支柱绝缘子和母线结构的弱轴方向。而在支柱绝缘子中部法兰固定两个方向的传感器，可以测试得到弱轴和强轴方向的振动特性，节省检测工作量的同时使得测试结果更具可判别性。
为了激振力锤在敲击后所产生的振动能够被两个振动传感器分别准确的采集到，激振力锤所敲击的水平方向位置为两个振动传感器所形成的圆心角的中点，竖直方向位置为支柱绝缘子下部法兰往上第三个伞裙处。选择在锤击点位于两传感器形成1/4圆弧的中间部位激振，由于激振力可以沿两个传感器方向进行分解，故可同时对垂直母线和平行母线两个方向激振，达到两个传感器有效采集两个方向振动量的目的。
变电站支柱绝缘子强度检测方法，其检测对象是尚未投入使用的新支柱绝缘子，采用上述装置进行检测，包括以下步骤：
步骤1：随机挑选多个未使用的新支柱绝缘子进行检测，在支柱绝缘子上设置传感器，然后使用激振力锤敲击支柱绝缘子，得到每个支柱绝缘子在垂直母线方向和平行母线方向的两个振动频率fi1或fi2；
步骤2：将检测得到的所有支柱绝缘子的垂直母线方向振动频率和平行母线振动频率分别计算算术平均值和然后分别计算每个测量值fi1或fi2与相应的平均值或的比值或
步骤3：两个振动频率中任一或二的比值小于90％的支柱绝缘子判定为不合格。
为了达到较为准确的检测效果，步骤1中所挑选的支柱绝缘子数量不少于8个。
变电站支柱绝缘子强度检测方法，其检测对象是已投入使用的支柱绝缘子，采用上述装置进行检测，包括以下步骤：
步骤1：随机挑选多个在役的设置于中间母线或背风部位的支柱绝缘子进行检测，在支柱绝缘子上设置传感器，然后使用激振力锤来敲击支柱绝缘子，得到每个支柱绝缘子在垂直母线方向和平行母线方向的两个振动频率；
步骤2：在得到的两个振动频率中分别挑选频率数据最大值fmax1和fmax2；
步骤3：对位于风口或母线边缘的在役的支柱绝缘子进行检测，获取相应的垂直母线方向频率数据fi1和平行母线方向频率数据fi2；
步骤4：分别计算每个测量值fi1或fi2与相应的最大值的比值fi1/fmax1或fi1/fmax1；
步骤5：两个振动频率中任一或二的比值小于85％的支柱绝缘子判定为不合格。
为了得到较为准确的结果，步骤1中，挑选的设置于中间母线或背风部位的支柱绝缘子的数量不少于6个。步骤3中只选取位于风口或母线边缘的支柱绝缘子进行检测，由于一般使用中，出现损坏较多的都是处于不利位置的支柱绝缘子，出于检测成本的考虑，故只选取处于不利位置的支柱绝缘子进行检测。
上述得到振动频率的步骤包括：步骤一：使用激振力锤敲击支柱绝缘子，敲击的次数至少为一次；步骤二：将所有收集到的垂直母线方向和平行母线方向的两个振动频率分别求平均值，作为每个支柱绝缘子在垂直母线方向和平行母线方向的两个振动频率。
根据上述方法，选取某一变电站更换后的220kV母线支柱绝缘子进行检测分析。该批次绝缘子共计9组，编号为#1～#9，运行时间约20年。
检测装置附图所示。在支柱绝缘子中间法兰连接处布置两个加速度传感器，一个传感器布置在母线平行方向，另一个传感器与前一传感器成90°布置，分别测量顺母线和垂直母线两个方向绝缘子的频率值。在两个传感器之间的半角方向采用力锤敲击。
各绝缘子第一阶频率值如下表所示。
表1 支柱绝缘子一阶频率(Hz)
由表可知，所有绝缘子在两个方向上频率存在显著差异，垂直母线方向频率低于顺母线方向频率，这是由于绝缘子在运行中承受母线的微风振动，其垂直母线方向损伤远大于顺母线方向的损伤。
#1支柱绝缘子由于存在平行与母线方向的裂纹，两个方向的频率均远远低于其他绝缘子。
顺母线方向频率最大值为81.13Hz，可将此值认为是该批次绝缘子的初始频率值，则各绝缘子垂直母线方向频率比值见下表，其中编号为#1、#3、#5、#6的绝缘子频率比值低于90％，除了#1绝缘子已经发现裂纹，其它绝缘子超声波检测均为发现超标缺陷，这说明绝缘子还存在其它损伤，如胶合松动、内部裂纹等。
表2 支柱绝缘子垂直母线方向频率与初始频率比值
| 编号 | #1 | #2 | #3 | #4 | #5 | #6 | #7 | #8 | #9 |
| 比值 | 60.79％ | 93.89％ | 80.65％ | 97.50％ | 86.66％ | 84.72％ | 93.65％ | 91.36％ | 96.46％ |
同一绝缘子垂直母线方向和顺母线方向的损伤量值可以通过振动频率值体现出来。同时，通过振动检测可以发现存在裂纹支柱绝缘子，充分说明振动检测支柱绝缘子裂纹缺陷是可行的。
Claims (5)
1.一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，其特征在于，包括采集仪、振动传感器组、计算机和激振力锤，所述的振动传感器组固定于支柱绝缘子上，采集仪通过线缆分别通信连接振动传感器组和计算机，所述的激振力锤的控制端通信连接采集仪并在采集仪的控制下对支柱绝缘子进行激振。
2.根据权利要求1所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，其特征在于，所述的振动传感器组包括两个振动传感器。
3.根据权利要求2所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，其特征在于，所述的振动传感器组固定于支柱绝缘子的中部法兰上，且其中一个传感器采集方向为平行于支柱绝缘子的母线方向，另一个传感器采集方向垂直于支柱绝缘子的母线方向。
4.根据权利要求2所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，其特征在于，所述的两个振动传感器布置在支柱绝缘子径向截面的边缘上，且两个振动传感器分别与截面圆心的连线所形成的圆心角的度数为90°。
5.根据权利要求4所述的一种变电站支柱绝缘子强度检测装置，其特征在于，所述的激振力锤所敲击的水平方向位置为两个振动传感器所形成的圆心角的中点，竖直方向位置为支柱绝缘子下部法兰往上第三个伞裙处。
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| CN (1) | CN204203012U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104374651A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-25 | 国家电网公司 | 一种变电站支柱绝缘子强度检测装置及方法 |
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2014
- 2014-10-31 CN CN201420642920.9U patent/CN204203012U/zh active Active
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