本發(fā)明屬于輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測，尤其涉及一種基于超聲波法的gis電纜終端環(huán)氧套管界面缺陷的檢測方法。

背景技術：

1、氣體絕緣組合電器gis是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中廣泛應用的一種開關設備，尤其適用于高壓輸配電系統(tǒng)。gis設備集成高壓開關、互感器、電壓互感器、隔離開關以及斷路器等，采用sf6氣體作為絕緣介質，由于其體積小、運行可靠、耐候性好、維護量低等優(yōu)勢，被廣泛應用于城市變電站、發(fā)電廠以及需要高可靠性和高安全性的電力設施中。

2、gis電纜終端一般由金屬導體、絕緣、環(huán)氧套管、應力錐、金屬插入件等部件組成。其中，應力錐的硅橡膠材料直接與電纜的交聯(lián)聚乙烯xlpe絕緣相匹配，而環(huán)氧套管則直接與應力錐的外表面相接。因此，gis電纜終端內(nèi)部存在兩個復合界面：環(huán)氧樹脂和硅橡膠界面、以及硅橡膠和xlpe界面。在低溫環(huán)境中，由于金屬和環(huán)氧樹脂的膨脹率不同，兩者接合面處容易產(chǎn)生缺陷，從而導致局部放電，甚至擊穿故障。近年來，gis電纜終端故障頻繁發(fā)生，包括環(huán)氧套管的裂紋、應力錐燒蝕孔洞以及應力錐下端電纜的擊穿等。特別是在寒冷環(huán)境中，gis電纜終端故障的概率更高。為了確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，對gis電纜終端的檢測至關重要。目前，gis電纜終端的檢測方法主要包括紅外檢測、高頻局部放電檢測、超高頻局部放電檢測。這些方法基于不同的傳感器，通過檢測局部放電發(fā)生時的物理、化學或電信號，來判斷是否存在缺陷。局部放電檢測是判斷高壓電纜狀態(tài)的重要手段，但該方法僅對空氣作為主要絕緣介質的設備中的點放電和懸浮放電敏感，對于其他類型的缺陷信號存在局限性，不利于全面的缺陷判斷。因此，亟需采取有效措施對gis電纜終端進行缺陷檢測，以確保設備的安全穩(wěn)定運行。

3、近年來，超聲檢測技術因其多項優(yōu)點，在國內(nèi)外電力設備運行狀態(tài)檢測中得到了廣泛的研究和應用。超聲波無損檢測是一種有效的缺陷檢測手段。超聲波是指頻率高于20khz的機械波，具有良好的方向性、較強的穿透力、寬廣的檢測范圍、高效的檢測能力以及設備簡單等特點。超聲波攜帶了大量材料信息，例如材料結構、均勻性、內(nèi)部缺陷或局部放電和劣化等信息。超聲波檢測方法具有高檢測精度和快速檢測的優(yōu)勢，因此被廣泛應用。

4、目前，針對gis電纜終端的檢測主要針對環(huán)氧套管內(nèi)部缺陷，并且環(huán)氧套管與應力錐界面存在缺陷的情況無法有效觀測及檢測。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，以解決gis電纜終端環(huán)氧套管與應力錐界面缺陷無法有效檢測的問題。

2、本發(fā)明采取的技術方案是，包括下列步驟：

3、s1：多超聲波傳感器的布置

4、在gis電纜終端環(huán)氧套管表面安裝超聲波傳感器，包括發(fā)射器和接收器，超聲波發(fā)射器和接收器布置在環(huán)氧套管環(huán)氧套管表面的不同位置；

5、s2：超聲波激勵信號的發(fā)射

6、通過超聲波傳感器發(fā)射一定頻率范圍內(nèi)的超聲波激勵信號，該激勵信號為脈沖波、連續(xù)波或調制波形；

7、s3：超聲波信號的接收

8、通過超聲波傳感器接收傳播過gis電纜終端界面的超聲波信號，該超聲波信號包含與界面缺陷相關的信息；

9、s4：信號處理與確定缺陷位置

10、對接收到的超聲波信號進行處理，通過分析處理后的超聲波信號反射波之間的時間差和衰減情況，確定界面缺陷的具體位置。

11、本發(fā)明所述步驟s1超聲波傳感器選取共用型超聲傳感器，既負責發(fā)射超聲波激勵信號，也接收從界面反射回來的超聲波信號。

12、本發(fā)明所述超聲波傳感器采用壓電貼片傳感器，其緊貼gis電纜終端環(huán)氧套管表面，在套管的圓周方向間隔布置，環(huán)繞套管一周，形成多點覆蓋。

13、本發(fā)明所述超聲波發(fā)射器和接收器布置在貼近界面可能產(chǎn)生缺陷的區(qū)域，以確保信號傳播路徑覆蓋所有可能的缺陷部位。

14、本發(fā)明所述步驟s2中超聲波激勵信號的頻率范圍根據(jù)檢測需求進行調節(jié)，選用在20khz至500khz范圍內(nèi)的超聲波激勵信號，以兼顧檢測的穿透深度和分辨率。

15、本發(fā)明選用超聲波激勵信號為經(jīng)過漢寧窗調制的正弦波信號，頻率為50khz。

16、本發(fā)明所述步驟s3中超聲波信號包括信號的反射、衰減和時延特性，多個接收器同步工作，以捕捉到不同傳播路徑上的信號。

17、本發(fā)明所述步驟s4中超聲波信號處理包括以下步驟：

18、濾波：采用帶通濾波器去除背景噪聲，提升信噪比；

19、時延計算：比較發(fā)射信號與接收信號的時間延遲，以推斷信號經(jīng)過界面的傳播時間差，并定位界面缺陷是否存在；

20、特征提?。禾崛〕暡ㄐ盘柕年P鍵特征，包括信號的幅值、衰減率、相位變化特性，以指示界面是否存在缺陷以及缺陷的性質和嚴重程度。

21、本發(fā)明的優(yōu)點是：采用了多接收器同步工作的方式，可實現(xiàn)對界面狀態(tài)的全面監(jiān)測，在環(huán)氧套管表面布置多個超聲波傳感器，從不同的角度和路徑接收經(jīng)過界面?zhèn)鞑サ某暡ㄐ盘?。每個接收器捕捉到的信號可能會有不同的傳播路徑和特性，通過對來自多個接收器的信號進行綜合分析，可以更加全面地了解界面的整體狀況。多接收器的設計能夠顯著提高檢測的可靠性，減少單個接收器可能存在的盲區(qū)，確保所有潛在的界面缺陷都能夠被有效捕捉到。

22、本發(fā)明采用超聲波法對gis電纜終端環(huán)氧套管與應力錐界面缺陷進行檢測，有效識別界面上可能存在的各種缺陷，包括裂紋、氣隙、空洞等缺陷，可對缺陷進行精確定位，采用多傳感器進行檢測，提高檢測缺陷覆蓋率。傳統(tǒng)的帶電檢測方法往往難以在電纜終端裝配完成后及gis設備組裝前對gis電纜終端的潛在缺陷進行無損檢測，尤其是由于安裝工藝不當或材料應力導致的細微缺陷。通過該方法的應用，解決了gis電纜終端裝配后，針對安裝過程產(chǎn)生的缺陷無法有效檢測的問題。通過該發(fā)明可確保設備的安全運行水平，減少故障發(fā)生的概率，為設備的安全運行提供了有力的保障。

技術特征：

1.一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于：所述步驟s1超聲波傳感器選取共用型超聲傳感器，既負責發(fā)射超聲波激勵信號，也接收從界面反射回來的超聲波信號。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于：所述超聲波傳感器采用壓電貼片傳感器，其緊貼gis電纜終端環(huán)氧套管表面，在套管的圓周方向間隔布置，環(huán)繞套管一周，形成多點覆蓋。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于：所述超聲波發(fā)射器和接收器布置在貼近界面可能產(chǎn)生缺陷的區(qū)域，以確保信號傳播路徑覆蓋所有可能的缺陷部位。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于：所述步驟s2中超聲波激勵信號的頻率范圍根據(jù)檢測需求進行調節(jié)，選用在20khz至500khz范圍內(nèi)的超聲波激勵信號，以兼顧檢測的穿透深度和分辨率。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于：選用超聲波激勵信號為經(jīng)過漢寧窗調制的正弦波信號，頻率為50khz。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于：所述步驟s3中超聲波信號包括信號的反射、衰減和時延特性，多個接收器同步工作，以捕捉到不同傳播路徑上的信號。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲波法的gis電纜終端界面缺陷的檢測方法，其特征在于：所述步驟s4中超聲波信號處理包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及一種基于超聲波法的GIS電纜終端界面缺陷的檢測方法。屬于輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測技術領域。包括多超聲波傳感器的布置，超聲波激勵信號的發(fā)射，超聲波信號的接收，信號處理與確定缺陷位置。優(yōu)點是：采用了多接收器同步工作的方式，可實現(xiàn)對界面狀態(tài)的全面監(jiān)測，在環(huán)氧套管表面布置多個超聲波傳感器，從不同的角度和路徑接收經(jīng)過界面?zhèn)鞑サ某暡ㄐ盘?，每個接收器捕捉到的信號可能會有不同的傳播路徑和特性，通過對來自多個接收器的信號進行綜合分析，可以更加全面地了解界面的整體狀況，多接收器的設計能夠顯著提高檢測的可靠性，減少單個接收器可能存在的盲區(qū)，確保所有潛在的界面缺陷都能夠被有效捕捉到。

技術研發(fā)人員：劉春博,趙春明,楊代勇,于群英,張賽鵬,劉丹,劉俊博,李守學,陳捷元,趙天成,鐘昱堯,李巖,葛志成,司昌健,董洪達,祝英杰,劉赫,李成鋼,李彥陽,李嘉帥
受保護的技術使用者：吉林省電力科學研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9