复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测的仿真研究
 

徐天勇¹，雷成华²，董晓虎¹，李荣超¹，刘国强³，夏正武³
（1 国网湖北省电力公司检修公司，湖北 武汉 430050；
2 国网湖北省电力公司，湖北 武汉 430077；3 中国科学院电工研究所，北京 100190）
 

    摘 要：利用超声相控阵对高压输电线路中复合绝缘子内部缺陷的带电检测，分辨率高、检测速度快，为了了解相控阵超声检测复合绝缘子内部缺陷的性能，优化相控阵超声探头参数和扫查方法，利用Field-Ⅱ进行仿真，研究了对相控阵超声探头声场分布，以及复合绝缘子超声相控阵检测中单焦点扫描、动态聚焦扫描、幅度变迹技术对成像质量的影响，根据仿真结果，选取了合适的相控阵探头参数及扫描方式，为超声相控阵仪器的设计提供了依据。
    关键词：复合绝缘子；带电检测；超声相控阵；Field-Ⅱ；超声仿真
    中图分类号：TM216     文献标识码：A     文章编号：1007-3175(2017)07-0025-04
 

Simulation Study on Ultrasonic Phased Array Detection for Internal Defect of Composite Insulators

 

XU Tian-yong¹, LEI Cheng-hua², DONG Xiao-hu¹, LI Rong-chao¹, LIU Guo-qiang³, XIA Zheng-wu³
（1 Maintenance Company, State Grid Hubei Electric Power Company, Wuhan 430050, China;
2 State Grid Hubei Electric Power Company, Wuhan 430077, China;
3 Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China）
 

    Abstract: Using ultrasonic phased array to detect the internal defect of composite insulators for high voltage transmission line has the characteristics of high resolution and rapid detection. In order to know the detection performance of using ultrasonic phased array to detect the internal defect of composite insulators, and to optimize parameters of ultrasonic phased array probe and scanning methods, this paper used the Field II ultrasound simulation program to study the acoustic field distribution of ultrasonic phased array probe and the effects of single focal point scanning, dynamic focusing scanning and amplitude apodization on the imaging quality in the composite insulator ultrasonic phased array detection. The simulation results show that the selection of suitable phased array probe parameters and scan mode provides basis for the design of ultrasonic phased array instruments.
    Key words: composite insulator; live detection; ultrasonic phased array; Field-II; ultrasound simulation
 

参考文献
[1] 梁曦东， 高岩峰， 王家福， 等. 中国硅橡胶复合绝缘子快速发展历程[J]. 高电压技术，2016，42(9)：2888-2896.
[2] 赵毅飞，黄金磊，张俊鹏. 交流500 kV复合绝缘子断裂原因分析[J]. 绝缘材料，2014，47(6)：79-82.
[3] 律方成，刘杰，石鹏，等. 复合绝缘子故障检测方法的有效性分析[J]. 高压电器，2013，49(5)：95-100.
[4] 梁曦东，戴建军，周远翔，等. 超声法检测绝缘子用玻璃钢芯棒脆断裂纹的研究[J]. 中国电机工程学报，2005，25(3)：110-114.
[5] YUAN C, XIE C, LI L, et al.Ultrasonic phased array detection of internal defects in composite insulators[J].IEEE Transactions on Dielectrics & Electrical Insulation，2016，23(1)：525-531.
[6] 谢从珍， 袁超， 何子兰， 等. 复合绝缘子典型内部缺陷的相控阵检测[J]. 高电压技术，2014，40(3)：837-842.
[7] 张海兵，黄坤，何庆文. 棒形悬式复合绝缘子端部连接的探讨[J]. 电瓷避雷器，2009(5)：15-20.
[8] SCHMERR Jr L W.Fundamentals of ultrasonic phased arrays[M].Berlin：Springer，2014.
[9] 施克仁. 相控阵超声成像检测[M]. 北京：高等教育出版社，2010.
[10] 王悦民. 超声相控阵检测技术与应用[M]. 北京：国防工业出版社，2014.
[11] 何为. 数字超声成像原理和架构体系设计[M]. 北京：科学出版社，2014.