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帶電作業(yè)絕緣工具一般由玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料加工而成的空心管和實(shí)心棒制成， 具有良好的機(jī)械和絕緣性能。由于絕緣工具在長期使用中會(huì)受到高壓電和機(jī)械應(yīng)力的聯(lián)合作用，因此在其內(nèi)部容易形成分層、氣隙、雜質(zhì)等微觀缺陷， 導(dǎo)致其機(jī)械和絕緣性能下降，最終危及作業(yè)人員和檢修設(shè)備的安全。目前常用的預(yù)防性措施主要是通過開展耐壓檢測、泄漏電流檢測、動(dòng)負(fù)荷檢測等試驗(yàn)，對(duì)絕緣管材的整體性能進(jìn)行判斷，但這些試驗(yàn)對(duì)材料內(nèi)部缺陷的情況不能給出定量分析，且定期試驗(yàn)只能表征工具的當(dāng)前狀態(tài)，并不能保證使用時(shí)的性能。超聲檢測技術(shù)作為一種無損檢測方法，具有操作便捷、設(shè)備簡單、無損傷等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此在復(fù)合材料的內(nèi)部缺陷檢測方面應(yīng)用較為廣泛。

超聲檢測系統(tǒng)

在電力設(shè)備的超聲檢測技術(shù)方面，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量研究。日本學(xué)者 Y.Murakami 使用中心頻率為 80 MHz 的超聲波檢測環(huán)氧樹脂中的電樹枝的形態(tài)。西班牙學(xué)者 Vicente Pastoriza 研發(fā)了一套用于測量油紙絕緣局部放電的超聲檢測裝置。加拿大學(xué)者 Gabriel Thomas 利用合成孔徑超聲成像技術(shù)檢測了交聯(lián)聚乙烯(XPLE)地下電力電纜的絕緣缺陷。國內(nèi)學(xué)者申巍利用超聲波分析了環(huán)氧復(fù)合材料內(nèi)部缺陷，并研制了超聲自動(dòng)檢測系統(tǒng)。曹雯利用超聲波在材料中的波速變化檢測了環(huán)氧浸紙絕緣材料中的水含量。雖然該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用已經(jīng)取得一定的進(jìn)展，但是對(duì)于空心和實(shí)心環(huán)氧復(fù)合管材的超聲檢測方法還未開展相關(guān)研究。本研究根據(jù)帶電作業(yè)絕緣管材的檢測要求，采用多物理場仿真軟件COMSOL 的聲–壓電耦合接口對(duì)環(huán)氧復(fù)合管材內(nèi)部缺陷的超聲回波進(jìn)行了仿真計(jì)算，同時(shí)通過人工制作的模擬缺陷，分析了絕緣管材中聲波的傳播情況，研究了絕緣管材超聲檢測中楔塊、探頭的參數(shù)對(duì)缺陷檢測的影響，并進(jìn)行了超聲檢測的試驗(yàn)，從而明確了帶電作業(yè)絕緣工具的超聲檢測方法。