(1.国网新疆电力公司检修公司 新疆乌鲁木齐市 830000;
2.大港油田电力公司工程技术中心 天津 300280;
3.辽宁红沿河核电有限公司 辽宁大连 116001;
4.南京卓实电气有限责任公司 江苏南京 210014)
摘要:现代社会的快速发展,国内外对绝缘子带电探伤的研究十分活跃,在20世纪80年代,国内外在带电测量技术的基础上研究出一门新的监测技术,就是电气设备绝缘在线检测与诊断技术。本文对这个技术做了简单的分析研究,给变电站更好的应用此技术提供了理论知识的指导。
关键词:变电站;支柱绝缘子;带电探伤;研究应用
支柱绝缘子是变电站重要的组成设备,对导线、断路器和高压开关起着支撑作用。支柱绝缘子是瓷件、金具和水泥等多种材料组合而成的,其劣化受多方面因素的影响,既与制造厂家选用的材料、配方、工艺流程有关,也与运行环境以及运行中承受的抗电负荷甚至外力的作用有关。断路器和高压开关由于绝缘子的破损造成的故障率是很高的,而伴随绝缘子的老化,特别是使用年限超过10年以上的绝缘子,它们的断裂几率随之增加,工作实践表明,预防的关键是在绝缘子运行过程中,提前检出它们外部和内部各种裂纹及机械强度降低等缺陷,为了避免支柱绝缘子发生断裂造成大面积的停电、设备损坏、人员伤亡等事故发生,减少因为检修而长时间停电,对人们的生活生产造成影响,就必须强化对支柱绝缘子的技术监察,提高对支柱绝缘子的带电探伤技术水平,促进支柱绝缘子无损坏探伤技术更好的应用和发展。
一、支柱绝缘子带电检测技术
支柱绝缘子是一种特殊的绝缘控件,能够对支撑输电线路起到重要作用。其具有机械强度高、分散性小、运行安全可靠等很多优点,但是它是由高温烧结而制成的电瓷产品,因此,支柱绝缘子本身韧性比较差,加上设计、安装和维护等多方面的原因,使得支柱绝缘体容易发生断裂,断裂原因主要是作用在其水泥胶装部位的几种应力即:1、水泥膨胀应力;2、温差应力;3、冰冻应力;4、安装操作应力等,因此,加强支柱绝缘体带电检测技术的应用是势在必行的。
许多电网企业和电站的工作实践表明,防止这类破坏的行之有效的方法是在绝缘子运行过程中,找出它们外部和内部的缺陷。为此,国家电网公司颁发了《72.5kV及以上电压等级支柱绝缘子技术监督规定》。这些《规定》的付诸实施,显著地推动了电力企业及时采取措施和手段去诊断绝缘子的技术状态。根据现场实际运行情况迫切的需要采用现代化的诊断手段,在不停电的条件下能够检测瓷制件机械力学状态的原理和技术方法。
用振动声学方法进行支柱绝缘子刚度(力学性能)检测,这时要么检测自由振荡频率,要么检测绝缘子振动的谐振频率,按绝缘子振动频谱评价其强度。
支柱绝缘子保持其机械强度的基本准则是其特征频率在时间上的不变化特质,可以通过评估支柱绝缘子对激励声波的反应频谱来确定支柱绝缘子是否已经损坏。
最新的振动声学检测设备,具有响应速度快,抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻而且供电电路简单、可方便与PC机通讯等特点[1]。由俄罗斯电力专家最早将其运用到电力系统支柱绝缘子的检测方面,实践证明,通过运用振动探伤这种新技术,能够弥补常规检测手段必须要在停电的前提下才能对支柱绝缘子进行检测的技术缺陷,达到不仅可以对支柱绝缘子进行带电检测,还能极大的减少工作量,及时发现故障,减少损失,提高检修效率。解决传统检修方法带电无法检修支柱绝缘子内部缺陷的问题,使现场检测方式变得简单,检测结果更加准确,在提高检测效率的同时,减少由于检测人员高空作业而发生的高空坠落事故。
二、支柱绝缘子带电检测技术的应用
(一)理论和实践依据
支柱绝缘子的损伤状况可以按照其机械强度即承载能力(支柱绝缘子破坏时的最小受力)来判断,而支柱绝缘子的机械强度值可以通过对绝缘子施加的一定频率激励声波,评估绝缘子随机械振动作用的反应功率频谱加以判断。
支柱绝缘子的承载能力或发生破坏极限载荷,按照以下公式计算:
P1/P0=(ω1/ω0)2
其中:P0----未破损的绝缘子的极限载荷;
P1----破损的绝缘子的极限载荷;
ω0----未破损的绝缘子的振动反应频谱的中心频率;
ω1----破损的绝缘子的振动反应频谱的中心频率;
频率特性不发生变化是保证支柱绝缘子机械强度的基本标准,特别是支柱绝缘子振动并伴有白噪声性光谱,对该反应的功率谱密度进行评估。
1、 支柱绝缘子机械状况良好
在功率谱密度4000-5000赫兹频率范围内具有一个最大值(基频或确定4500赫兹的频率,这是支柱绝缘子内部的驻波频率)。
2、支柱绝缘子机械状况不良
2.1在频率范围4000-5000赫兹之间有一最大值,在频率范围1000-3000赫兹之间有同样或小一些的最大值;在频率范围1000-3000赫兹之间有一最大值。
2.2在频率范围4000-5000赫兹之间有一最大值,在频率范围8000-10000赫兹之间有同样或小一些的最大值;在频率范围8000-10000赫兹之间有一最大值。
(二)工作原理
支柱绝缘子带电检测主要采用独特详实的物体力学测试理念,通过向绝缘子底部法兰施加动态力载荷,激发绝缘子振动,采集并记录下它对此激发的反应,从而得到有关绝缘子动态性能全部且完整的信息,以音频文件的形式进行存储,通过专用频谱分析软件显示其振动频谱图。支柱绝缘子保持机械强度的基本判据是它振幅-频率特性的不变性.高于和低于绝缘子振动频率的副振动的存在表明在上部或下部法兰存在缺陷,从而可通过观察支柱绝缘子振动频谱的方法,对其优劣进行评判。
(三)系统工作图
图4.3:110kV状况不良的支柱绝缘子振动功率谱密度评定图
结束语
电力设备的支柱绝缘子在运行过程中,可能会受到电、热、机械应力、环境应力的影响,导致其性能逐渐下降,绝缘状态变得劣化,最终丧失掉绝缘功能。电力设备绝缘子的老化是一个逐渐发展的过程,如果不能及时发现,就会使电力设备出现故障,甚至会引起突发性的电力事故,在一定程度上间接或者直接造成巨大的经济损失。因此,应用这种新型的电气设备绝缘在线检测与诊断技术是非常必要的,在运用的同时还要积累现场测试的经验,总结其具有的规律,并且应该培养一大批具有现场检测技术经验与判断分析实际经验的技术骨干人员,为新检测技术能够更好的运用奠定基础。
参考文献:
[1]朱伟.变电站瓷支柱绝缘子公司探伤探讨[J].大科技,2015,(2):66.
[2]陈旭.变电站瓷瓶带电探伤的研究与应用[J].文摘版:工程技术,2014,(5):299-299.
[3]张欣,黄荣辉,姚森敬等.振动声学探伤方法对瓷支柱绝缘子进行检测的验证方法研究[J].华东电力,2013,41(9):1965-1967.
论文作者:李洪渊1,黄志强1,杨继红1,郑双建2,王洵3,刘
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签:绝缘子论文; 支柱论文; 频率论文; 频谱论文; 最大值论文; 应力论文; 机械论文; 《电力设备》2016年第24期论文;