高压电缆瓷套式终端作为高压电力设备中重要的绝缘器件,随着电网的大规模高密度铺设,需要重点保障其运行的稳定性和安全性。由于长期经受恶劣工作环境的考验,高压电缆瓷套式终端容易出现瓷套内部绝缘油泄漏现象,导致其散热与绝缘性能下降,电气设备的焦耳热在瓷套内部积聚,最终引发瓷套式终端的爆炸,危害人民生命财产安全。当前对于高压电缆瓷套式终端内部绝缘油液面的检测采取抽检形式,断电拆卸后进行人工目测,检测效率极低。超声波检测技术具有成本低、操作方便和检测精度高等优点,可对瓷套内部绝缘油液面进行直观、快速、可靠的检测。论文选取伞裙式瓷套终端作为研究对象,开发基于超声波的瓷套绝缘油液面检测系统,为在役高压电缆瓷套式终端内部绝缘油液面检测提供新方法,对于高压电网的正常运行保障具有重要的研究意义和应用价值。研究得到了广东省科技计划项目(2017010160646)的资金支持。论文主要工作包括:(1)分析了瓷套式终端绝缘油液面检测需求与伞裙式瓷套终端的结构特征;结合超声波在瓷套中的透射、反射、折射现象,提出了瓷套绝缘油液面的超声波检测方法;规划了基于超声波的伞裙式瓷套终端绝缘油液面检测系统,分别对硬件和软件两部分进行框架设计。(2)确定了绝缘油液面超声检测系统需达到的各项性能指标要求,并根据性能指标对检测仪的几个关键模块进行电路设计;针对高压电缆瓷套式终端外壁形貌特征,创新性设计了瓷套绝缘油液面检测专用超声换能器,并利用有限元分析软件进行仿真实验研究,确定了换能器专用延迟块的材料、外型和尺寸;对于超声换能器与瓷套伞裙凹槽,提出了新型耦合方式。(3)提出了对瓷套绝缘油液面超声检测回波信号的分析处理方法,使用小波阈值降噪方法提取便于进行液面位置判读的信号;根据瓷套持续变化的壁厚结构特点,提出了壁厚变化的补偿方法,构建出绝缘油液面检测判断依据;设计了上位机信号分析处理软件,实现超声检测信号在上位机的显示、判读和警报功能。(4)搭建瓷套式终端绝缘油液面检测平台,分别对瓷套颈部和伞裙带进行瓷套式终端绝缘油液面检测实验。首先对瓷套上下颈部的绝缘油液面检测,以便快速检出瓷套内部绝缘油盈满或干涸的两种状态;排除上述两种状态后,搭配耦合贴片对瓷套伞裙带进行绝缘油液面检测,利用上位机信号分析处理软件对超声检测信号进行处理后,给出有效的绝缘油液面检测结果并可实现警报功能。实验与应用结果表明,瓷套绝缘油液面超声检测系统实用方便,可有效检测出高压电缆瓷套式终端内部绝缘油液面位置,检测误差小于20mm,满足绝缘油液面位置误差范围±50mm的实际检测需求。