鄭罡 南鈺

國網(wǎng)河南省電力公司開封供電公司 河南 開封 475000

引言

我國的特高壓輸電網(wǎng)絡，主要建設不到十年，但是已經(jīng)具備了世界最先進水準。例如：晉東南部的南陽地區(qū)中的荊門線路是世界中第一個商業(yè)運行的特高壓交流輸變電工程；向家壩是上海特高壓直流的輸電工程，是世界同類工程中的容量最大，相關距離最遠，相關技術最先進的工程[1]。具體分析見下文：

1 意義分析

在高壓變電站復合絕緣子制造過程中，主要是利用傘裙中的保護套以及芯棒直接的相關界面進行制作，但是制作過程中直接的界面主要是因為相關工藝以及相關材料的黏結不良或存在氣泡，導致這些缺陷對電網(wǎng)安全運行造成一定的影響。

紅外熱象的檢測方式是絕緣子檢測的重要途徑之一，相關技術人員在對絕緣子進行檢測時，應當關注到紅外熱象的重要作用，利用紅外熱像實現(xiàn)電場分布的有效測量，同時發(fā)現(xiàn)絕緣子內(nèi)部存在的缺陷，以便于保證后續(xù)研究數(shù)據(jù)的準確性。通過有效的紅外熱像檢測，技術人員能夠對絕緣子制作過程中產(chǎn)生的一系列問題進行深入的分析，確保電網(wǎng)的安全性。絕緣子在投入以及建設過程中，相關用戶可以根據(jù)紅外熱像進行在線監(jiān)測，對電場分布進行測量，對帶電狀況下絕緣子內(nèi)部缺陷進行檢測，但是檢測的靈敏度較低。絕緣子在投入運行前期，傘裙的保護套以及芯棒界面連接的強度無法進行有效檢測。由此可見，對特高壓變電站絕緣子超聲波的檢測，能夠促進絕緣子工作的持續(xù)運行，也能夠改變絕緣子制作過程中存在的缺陷，避免對電網(wǎng)安全造成不良影響。

目前對此進行檢測，一般是利用剖查法進行目測，這種方式一般是將產(chǎn)品內(nèi)部中的傘裙保護套進行剖開，之后利用肉眼進行判斷，此方式的隨機性較大，存在一定的局限性。這就決定了在新的時代背景下，相應人員應當著力減小或消除剖查法的不足，利用科學技術實現(xiàn)有效的檢測，改變以往單純用肉眼進行判斷的模式，盡可能減小檢測過程的隨機性和局限性，將剖查法的作用發(fā)揮到極致，利用數(shù)據(jù)的分析與工具的檢測實現(xiàn)檢查過程的準確性和數(shù)據(jù)分析的精確度，充分發(fā)揮科學技術的實用性特征，讓現(xiàn)代信息技術能夠在科學技術發(fā)展的過程中起到更重要的推動作用，在體現(xiàn)科學技術實用性特征的同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確性和準確性，從而為復合絕緣子的檢測提供新的發(fā)展途徑。

例如：華北的電力科學研究院的陳原同志，在相關基礎上，提出水擴散的試驗方式，利用30mm長度的絕緣子短樣置入氯化鈉內(nèi)部，其質量分數(shù)為0.1，用鹽水進行煮沸，時間為100h,之后進行泄漏電流的試驗檢測，對界面良好的絕緣子進行粘接[2]。

直徑應為≤35mm芯棒，質量外殼泄漏絕緣體的流量為≤75’A，非殼體質量為≤50”A，質量外殼泄漏絕緣體的平均流量與非殼體質量的平均流量為25”a≤”之間的差值。

這種改進的水擴散試驗方法為判斷復合絕緣體傘裙上黏膜質量定量方法，比剖面法更科學。但是，這種方法應切掉絕緣體產(chǎn)品的樣品，這是一次毀滅性的試驗，樣品數(shù)量有限，試驗周期長，難以滿足現(xiàn)場快速檢測的要求，盡管這種方法在以往的研究過程中得到過應用，但是由于損耗多以及所需時間較長，這種檢測方法在應用的過程中存在著許多的不足。因此，在超高壓輸電線路中廣泛使用復合絕緣體，通過無損試驗發(fā)現(xiàn)傘裙殼與質量之間的聯(lián)系強度。

泄漏絕緣體的流量為75瓦≤，目前沒有質量外殼的絕緣體泄漏為50kA≤，質量外殼泄漏絕緣體的平均流量與無質量外殼的平均流量之間的差值為25”a≤。這種改進型水擴散試驗方法提出了一種比分法更科學的復合絕緣子傘裙殼黏結質量的定量判斷方法。事實證明，這種實驗方法在研究領域中的推廣為復合絕緣子的檢測提供了新的途徑，但是，這種方法也存在著弊端。這種方法應該切割絕緣產(chǎn)品上的樣品，這是毀滅性的試驗，樣品數(shù)量有限，試驗期長，難以滿足現(xiàn)場快速檢測的要求[3]。

2 變電站絕緣子超聲波檢測技術現(xiàn)狀

根據(jù)相關統(tǒng)計進行分析，變電站絕緣子的斷裂之處一般都在鑄鐵法蘭口內(nèi)部，一般是與瓷體相交附近的30mm內(nèi)部，此區(qū)域的特點是水平跨度以及距離較小，一般在20~50mm。一般包含一部分的砂層進行覆蓋，除去探頭內(nèi)部無法放置的砂層進行過度，跨度距離至少為20mm，此部分檢測一般常用超聲波檢測方式，包含直探頭縱波檢測方式，斜探頭橫波檢測方式，爬波檢測方式，小角度縱波檢測方式，雙晶橫波檢測方式，等等。在電網(wǎng)中最常見的是，爬波檢測方式，小角度縱波檢測方式，以及雙晶橫波檢測方式[4]。

2.1 爬波檢測法

絕緣子法蘭的膠裝區(qū)域的表面以及表面的缺陷，檢測一般使用爬波方式進行檢測。爬波檢測法通過超聲縱波和介質入射的方式對絕緣子法蘭的膠裝區(qū)域進行檢測，在科學技術高速發(fā)展的背景下，爬坡檢測法得到了廣泛的應用。在應用爬波檢測法的過程中，相關技術人員要對介質表面非均勻波的數(shù)量進行細致的分析，只有這樣才能夠盡可能減少絕緣子超聲檢測過程中的數(shù)據(jù)誤差和技術誤差，確保絕緣子檢測數(shù)據(jù)的準確。

爬波檢測方式是利用超聲縱波以第一臨界角度對入射角進行入射，從第一介質的入射范圍入射到第二介質，在第二介質中表面產(chǎn)生的一種非均勻波，除相關縱波外還應伴隨到其他的波型。但是總比傳播的速度比較快，其主要成分為“頭波”。主要能量集中在界面的某一范圍內(nèi)部，主要集中在表面內(nèi)部的10mm內(nèi)，對缺陷問題具有較高的靈敏度。經(jīng)過廣泛的實踐證明，爬波檢測方式在利用超聲縱波的過程中，能夠實現(xiàn)絕緣子超聲檢測的科學性和有效性，盡可能減少誤差，利用第一介質和第二介質的入射，以及第二介質表面中產(chǎn)生的非均勻播實現(xiàn)有效的檢測，保障絕緣子的安全性[5]。

然而，爬坡檢測方式并不是十全十美的，由于受到檢測特點的影響，華博檢測也有一定的不足之處。爬波的特點主要是在表面下進行傳播，對表面的一些狀況不太敏感，利用爬波檢測的方式對絕緣子法蘭內(nèi)部的瓷體進行檢測，瓷體表面進行傳播，減少瓷砂，膠裝水泥，表面等粗糙物的影響，減少表面?zhèn)鞑ビ绊慬6]。

2.2 小角度縱波檢測

絕緣子法蘭的膠裝區(qū)域內(nèi)部瓷體的缺陷，探頭對稱表面以及進近表面缺陷進行檢測，使用小角度縱波斜入射方法進行檢測，探頭則使用小角度縱波單晶斜探頭進行檢測，使用小角度縱波斜入射方法進行檢測，能夠最大程度的確保檢測的科學性和結果的有效性，也能夠克服爬坡檢測中存在的弱點，因此在磁體表面比較粗糙的情況下，小角度縱波檢測能夠發(fā)揮重要的作用。近些年來，小角度縱波檢測在絕緣子檢測過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，通過這種簡單且容易實現(xiàn)的檢測方式，絕緣子的安全性得到了有效的保障，小角度縱波檢測的相關原理以及相關特點分為以下幾種：

超聲波的縱波以很小的斜入角入射，從第一介質入射到第二介質，第二介質產(chǎn)生折射波，從而進行實際應用，將折射角β的度數(shù)控制在20°，小探頭被稱之為縱波入射探頭，又稱之為小角度縱波探頭[7]。

但是小角度縱波檢測在絕緣子檢測過程中并不是十全十美的。由于折射角度小和小角度縱波檢測應用過程中的其他原因，在對危險區(qū)域進行掃查時容易出現(xiàn)誤差，要想避免出現(xiàn)誤差，相關技術人員需要對小角度縱波檢測的應用方式有準確的認識，在實踐的過程中也需要完全避免影響實驗準確和精度的一系列因素，由此可見，小角度縱波檢測也是有一定缺陷的。小角度的縱波在絕緣子內(nèi)部中的折射角度比較小，探頭一般置于法蘭外部，從而與第一傘裙進行結合，置于探測面之上。超聲波束可以對內(nèi)部深埋的法蘭瓷體的缺陷進行檢測以及分析，同時探頭可以對瓷體內(nèi)部側面的缺陷進行檢測，對相關危險區(qū)域進行掃查，掃查的面積要遠大于橫波斜探頭以及直探頭的檢測，只有掃查的面積大于橫波斜探頭以及直探頭的檢測范圍時，才能夠確保小角度縱波檢測結論的可靠性，對利用探頭對磁體內(nèi)部側面的缺陷進行細致的檢測，同時實現(xiàn)對危險區(qū)的全面掃查。因此從理論上講，小角度縱波的探頭對絕緣子法蘭內(nèi)部瓷體缺陷檢測有很好的結果。近些年來，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，小角度縱波檢測在相關領域得到了越來越多的應用，在對絕緣子法蘭內(nèi)部瓷器缺陷檢測的過程中，也充分發(fā)揮了價值。

2.3 雙晶橫波檢測法

雙晶檢測方式一般多用于瓷套內(nèi)部以及內(nèi)壁缺陷，其相關特點是利用一個探頭使用兩個晶片，用于發(fā)射超聲波，另一個晶片用于接收信號。

兩個晶片，可以對稱的粘貼在透聲楔的斜面上，粘貼兩個斜面，用于放置晶片，除了普通斜探頭入射角α以外，同時具備傾斜角θ。相關入射角α是由折射角的β進行相關決定，傾角θ視瓷套的厚度和折射角β而定，一般在4°～8°范圍[8]。

3 爬波檢測法試驗過程中的參數(shù)選擇

3.1 探頭的選擇

探針的選擇原理是選擇外保溫直徑進行測試，通過這種選擇，外保溫直徑進行測試的方式探針，能夠在探測形成范圍內(nèi)進行檢測，最大程度的減少誤差。探針的輻射接觸面必須略大于瓷的外徑。如果探測行程范圍允許，則必須選擇較大的探測。當前，行波雙晶并聯(lián)探頭廣泛應用于電網(wǎng)瓷后絕緣子的超聲波檢測。

晶片頻率為2.5MHz，大小為10×12(mm)，距離小時可選用8×10或6×10(mm)探頭。為了減少彎曲表面復合材料的損耗，探針通常按照瓷后壓力機的規(guī)范纏繞在適當?shù)膹澢砻嫔稀８鶕?jù)瓷絕緣子和瓷套規(guī)范，探頭的曲面直徑分別為Ф100、Ф120、Ф140、Ф160、Ф180、Ф200、Ф240和平面等8種規(guī)格[9]。

3.2 探傷靈敏度的確定

使用校準單元調(diào)整掃描靈敏度。將探針放置在測試單元上，發(fā)現(xiàn)模擬裂紋最強的反射波，深度為5mm，距探針前端10mm，并將探針調(diào)節(jié)至屏幕高度的80%作為參考靈敏度。然后根據(jù)測得的聲速確定掃描靈敏度，相當于瓷絕緣子或瓷套1mm深度的裂紋檢測精準度。

3.3 缺陷的定位、定量

3.3.1 缺陷的定量。超過波長曲線高度的所有反射波均稱為瑕疵波。缺陷反射的最大寬度與距離寬曲線高度之間的差異記錄為DAC±()dB。距離寬曲線高度以下的指定波長是用半波高度法(6dB法)測量的[10]。

3.3.2 缺陷的位置。依據(jù)頭在探測表面上的位置和最高反射波在示波屏幕上的水平位置，確定并記錄缺陷的圓周位置和軸向位置。