[发明专利]一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法及系统

说明书

本发明提供一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法及系统，包括：设置盆式绝缘子检测路径及检测点；设定超声传播距离；向所述盆式绝缘子施加温度载荷；测量各检测点温度，获取所述盆式绝缘子温度分布；获取各超声传播距离对应的超声临界折射纵波通过各检测点次表面的超声传播时间；利用声程差法计算各检测点实际超声传播距离以及对应的超声传播时间；根据应力超声临界折射纵波声弹性公式和环氧绝缘材料的声弹性系数，计算各检测点热应力；根据所述检测路径，获取所述盆式绝缘子的热应力分布。本发明技术方案能够高效无损检测到GIS盆式绝缘子次表面热应力值，并获取热应力分布情况。

技术领域

本发明涉及输变电绝缘设备领域，尤其涉及一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法及系统。

背景技术

物体温度变化时，其体积会产生改变的趋势，但物体受外在约束及其自身各材料分子之间的相互约束，这种体积改变趋势不能自由发生而引发的应力，称之为热应力，又称为温度应力。

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-insulated metal-enclosedswitchgear，简称GIS)中的重要绝缘部件，起到支撑、绝缘和隔离气室的重要作用。盆式绝缘子环氧材料应力分布不均匀，运行时在电场、机械荷载和温度等综合作用下容易应力集中产生微裂纹，严重时导致漏气、局部放电、绝缘闪络和烧蚀等故障。近年来，因盆式绝缘子力学性能欠佳造成破裂故障时有发生，严重威胁电网安全可靠运行。

盆式绝缘子除了在制造过程中，因浇注工艺质量控制不理想而产生较大残余应力、安装运输过程中受到装配应力作用外，在长期带电运行过程中，不同导体电流对应不同温度分布，当温度变化较大时，盆式绝缘子固体绝缘材料由于法兰约束以及内部各材料分子之间的相互约束，导致其不能完全自由胀缩而产生较大热应力，也是盆式绝缘子机械性能劣化的原因之一，对盆式绝缘子安全可靠运行产生威胁，因此，对盆式绝缘子的热应力进行检测对保障电网安全运行起着至关重要的作用。

目前，针对盆式绝缘子的热应力，大多采用有限元仿真分析法来研究盆式绝缘子温度场的应力应变分布情况，尚未有有效检测手段。

发明内容

超声波法因具有检测速度快、对人体无害、成本低、便于携带、检测深度范围大等优点而成为了一种很重要的无损检测手段。基于声弹性效应理论基础，超声无损检测技术在盆式绝缘子应力无损检测方面具有较大发展潜力。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法及系统，属于超声临界折射纵波检测方法，能够高效无损地检测到GIS盆式绝缘子次表面热应力值。

本发明提供一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，具体步骤包括：

设置盆式绝缘子检测路径及检测点；

设定超声传播距离；

向所述盆式绝缘子施加温度载荷；

测量各检测点温度，获取所述盆式绝缘子温度分布；

获取各超声传播距离对应的超声临界折射纵波通过各检测点次表面的超声传播时间；

利用声程差法计算各检测点实际超声传播距离以及对应的超声传播时间；

根据应力超声临界折射纵波声弹性公式和环氧绝缘材料的声弹性系数，计算各检测点热应力；

根据所述检测路径和所述各检测点热应力，获取所述盆式绝缘子的热应力分布。

优选地，所述设置盆式绝缘子检测路径及检测点，具体包括：

选取盆式绝缘子径向区域为检测区域；

各径向检测区域沿径向等圆心角均布；

同一径向检测区域内，相邻两个检测点的间距相同。