盆式绝缘子在气体绝缘开关设备（Gas Insulated Switchgear,简称GIS）中起到绝缘和支撑的作用,其运行状况对GIS设备的安全稳定运行至关重要。盆式绝缘子的紧固螺栓在运行过程中容易因断路器分合闸振动而发生松动,并导致其螺栓预紧力分布不均匀,使盆体在局部承受较大的应力甚至产生裂纹。如果裂纹不断扩大,那么GIS设备可能会发生漏气或局部放电事故。因此,研究盆式绝缘子螺栓松动检测方法,对预防绝缘子开裂,避免绝缘故障发生和保障输电安全具有重要的现实意义。本文以盆式绝缘子及其螺栓紧固件为研究对象,采用理论分析和实验验证相结合的研究方法对基于超声波的盆式绝缘子螺栓松动检测方法进行了深入研究,具体的研究内容如下:超声波能量和传播声时差与螺栓松紧状况息息相关,本文研究了超声波信号能量和声时差与螺栓扭矩的关系。螺栓松动会使盆式绝缘子法兰的受力发生变化,而力的改变会对超声波的传播特性产生影响,根据这一原理,结合界面接触特性和超声波在法兰交界面处的能量衰减特性,推导出法兰接触面积、超声信号能量与螺栓扭矩三者之间的关系,并将能量作为衡量螺栓松动的指标;法兰的受力不仅会影响超声信号的能量,还会影响超声波在法兰中的传播时间,基于声弹性效应,推导出螺栓扭矩与超声波声时差之间的关系,并将声时差作为衡量螺栓松动的指标。超声透射信号的能量和声时差大小可以反映螺栓的松动状态,本文研究了基于超声透射法的螺栓松动检测方法。搭建了盆式绝缘子螺栓松动超声检测系统,研究了超声透射信号能量和声时差在单个螺栓处于不同程度松动状况下的变化规律,发现能量相比声时差对螺栓的松动更加敏感,因此对于超声透射法,能量更适合作为衡量螺栓松动的指标;实际状况中,有时不止一个螺栓发生松动,为了得到松动螺栓的数量及位置,研究了信号能量同螺栓松动数量及位置之间的关系,发现螺栓松动的数量越多,信号的能量衰减率越大,传感器距离松动螺栓越近,能量衰减率也越大。因此,通过合理地布置传感器并对信号能量进行分析就可以初步判断盆式绝缘子的螺栓松动数量及位置。根据超声波的基本特性,研究了基于临界折射纵波法的螺栓松动检测方法。为提升临界折射纵波声时差的测量精度,首先通过实验确定了探头的最佳入射角和间距,并设计了用于激发和接收临界折射纵波的“探头-楔块”组合。然后研究了临界折射纵波声时差与螺栓松动数量及位置的关系,发现单个或不相邻的几个螺栓松动时,螺栓正上方的法兰区域声时差最大;相邻的螺栓松动时,位于相邻螺栓中间的法兰区域声时差最大。因此,通过分析临界折射纵波声时差在法兰上的分布规律就可以检测螺栓的松动状态。