復合絕緣子內部缺陷的超聲相控陣檢測的仿真研究
徐天勇1，雷成華2，董曉虎1，李榮超1，劉國強3，夏正武3
（1 國網湖北省電力公司檢修公司，湖北 武漢 430050；
2 國網湖北省電力公司，湖北 武漢 430077；3 中國科學院電工研究所，北京 100190）
摘 要：利用超聲相控陣對高壓輸電線路中復合絕緣子內部缺陷的帶電檢測，分辨率高、檢測速度快，為了了解相控陣超聲檢測復合絕緣子內部缺陷的性能，優化相控陣超聲探頭參數和掃查方法，利用Field-Ⅱ進行仿真，研究了對相控陣超聲探頭聲場分布，以及復合絕緣子超聲相控陣檢測中單焦點掃描、動態聚焦掃描、幅度變跡技術對成像質量的影響，根據仿真結果，選取了合適的相控陣探頭參數及掃描方式，為超聲相控陣儀器的設計提供了依據。
關鍵詞：復合絕緣子；帶電檢測；超聲相控陣；Field-Ⅱ；超聲仿真
中圖分類號：TM216 文獻標識碼：A 文章編號：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
參考文獻
[1] 梁曦東， 高巖峰， 王家福， 等. 中國硅橡膠復合絕緣子快速發展歷程[J]. 高電壓技術，2016，42(9)：2888-2896.
[2] 趙毅飛，黃金磊，張俊鵬. 交流500 kV復合絕緣子斷裂原因分析[J]. 絕緣材料，2014，47(6)：79-82.
[3] 律方成，劉杰，石鵬，等. 復合絕緣子故障檢測方法的有效性分析[J]. 高壓電器，2013，49(5)：95-100.
[4] 梁曦東，戴建軍，周遠翔，等. 超聲法檢測絕緣子用玻璃鋼芯棒脆斷裂紋的研究[J]. 中國電機工程學報，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] 謝從珍， 袁超， 何子蘭， 等. 復合絕緣子典型內部缺陷的相控陣檢測[J]. 高電壓技術，2014，40(3)：837-842.
[7] 張海兵，黃坤，何慶文. 棒形懸式復合絕緣子端部連接的探討[J]. 電瓷避雷器，2009(5)：15-20.
[8] SCHMERR Jr L W.Fundamentals of ultrasonic phased arrays[M].Berlin：Springer，2014.
[9] 施克仁. 相控陣超聲成像檢測[M]. 北京：高等教育出版社，2010.
[10] 王悅民. 超聲相控陣檢測技術與應用[M]. 北京：國防工業出版社，2014.
[11] 何為. 數字超聲成像原理和架構體系設計[M]. 北京：科學出版社，2014.
