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            支柱瓷絕緣子及瓷套超聲波檢測技術
            作者:網絡
            來源:
            發表時間:2019-06-21
            論文正文

            1 前言

            長期以來,電網高壓支柱絕緣子的斷裂,一直困擾著電網的安全運行,特別是近幾年來此類事故在電網運行中頻頻發生,嚴重影響到電網的安全、穩定運行,引起了國家電網公司的高度重視。為了加強對高壓支柱絕緣子的技術監督,以及盡量防范此類事件的發生,采用超聲波檢測方法對高壓支柱絕緣子及瓷套進行定期檢測這一方法來預防斷裂,以保證電網的安全運行。

             2 支柱絕緣子及瓷套制造工藝

            目前,絕緣子的材料主要有電瓷材料、復合材料和玻璃三種,其中電瓷材料約占35.32%。

            按照我國機械行業標準JB/T 5896-91《常用絕緣子術語》中將電瓷材料定義為電工用的陶瓷絕緣材料。而國家標準GB/8411.1-87《電瓷材料第一部分》則明確指出電瓷材料主要有黏土、長石、石英等鋁硅酸鹽原料混合配制,經過加工成一定形狀,在較高溫度下燒成而得到的無機絕緣材料。

            電瓷按其耐電壓等級的高低可分為低電壓電瓷(1KV以下)和高壓電瓷(1KV以上)。目前,我國可生產的電瓷可達1000kv電壓等級。

            按用途可分為電瓷絕緣子和電瓷瓷套兩大類產品;按其生產的方式不同可分為濕法成型和干法成型電瓷。絕緣子可分為線路絕緣子如針式、蝶形、盤形懸式、橫擔、棒型懸式等,電力用絕緣子可分為空心支柱及實心棒形支柱等,電瓷瓷套有穿墻式套管、電容器套管、避雷器套管。

            絕緣子有絕緣體、金屬附件及膠合劑三部分組成,絕緣體主要起絕緣、支撐、保護作用。金屬附件一般用鑄鐵低碳鋼、鋁及合金等制成,起機械固定、連接、導體作用,而膠合體的作用是將絕緣體和金屬附件膠合起來。目前廣泛使用的膠合體為高標號(500號以上)水泥。為了增強膠合劑強度,一般在絕緣體的兩端也就是金屬附件連接部分進行滾花或上砂處理。

            電瓷產品還應具備必要的性能,如:電氣性能;機械性能;耐污性能和冷熱性能。

            3 檢測原理

            超聲波檢測主要是利用超聲波在工件中的傳播特性,如聲波在遇到聲阻抗不同的兩種介質面時會發生反射、折射等。其工作原理為:

            1)聲源產生超聲波,超聲波以一定的方式進入工件傳播。

            2)超聲波在工件中傳播遇到不同介質界面(包括工件材料中缺陷的分界面),使其傳播方向或特征發生變化。

            3)改變后的超聲波通過檢測設備被接受,并進行處理和分析,評估工件本身及其內部是否存在缺陷及缺陷的特性。

            4 超聲波檢測方法

            超聲波檢測方法很多,但根據原理、采用的波型、使用探頭數量及探頭與工件接觸方式可對其進行分類。

            1)超聲波檢測方法按原理可分為脈沖反射法、穿透法和共振法。脈沖反射法:超聲波探頭發射脈沖波到檢測件內,根據反射波的情況來檢測試件缺陷的方法,稱為脈沖反射法。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法;穿透法:穿透法是根據超聲波穿透工件后能量變化來判斷缺陷情況的一種方法。由發射探頭產生超聲波穿透工件后被接收探頭接收,儀器顯示屏上出現透射波。若工件內存在缺陷,由于缺陷對超聲波的反射及散射,透射波高度下降甚至消失;共振法:超聲波在被檢工件內傳播時,若工件的厚度為超聲波半波長的整數倍,將產生共振,儀器顯示共振頻率。

            2)根據所采用超聲波的波型,超聲波檢測方法可分為縱波法、橫波法、表面波法和爬波法等??v波法:使用縱波進行檢測的方法稱為縱波法。在相同的介質中,縱波的傳播速度最快,穿透能力強,對晶界反射或散射的敏感度不高,因此縱波法可檢測的工件厚度是所有波型中最厚的,且可用于粗晶材料的檢測;橫波法:將縱波通過傾斜入射至工件檢測面,利用波型轉換在工件內產生折射橫波進行檢測的方法稱為橫波法,由于橫波聲束與檢測面成一定角度,所以又稱為斜射法。橫波法主要用于管材、焊接頭的檢測,對于其他工件,則作為一種有效的輔助手段,用以發現與檢測面成一定角度的缺陷;表面波法:使用表面波進行檢測的方法稱為表面波法,由于表面波僅沿表面傳播,而且衰減較大,因此表面波法主要用于表面光滑的工件表面缺陷的檢測;爬波法:當縱波入射角位于第一臨界角附近時在工件中產生的表面下縱波稱為爬波,利用爬波進行檢測的方法即爬波法,這種方法對于檢測表面比較粗糙的工件的表面缺陷具有比表面波法更高的靈敏度和分辨力。

            5 儀器與探頭的選擇

            合理選擇儀器和探頭對于缺陷的有效檢出和正確定位、定量、定性至關重要。實際檢測中應根據被檢工件的結構形狀、尺寸、材質、加工工藝及檢測要求選擇儀器和探頭。

            5.1 探傷儀的選擇

            目前探傷儀種類繁多,性能各異,檢測前應根據工件、檢測要求及現場條件選擇儀器。對于定位要求高的情況,應選擇水平線性誤差小的儀器;對于定量要求高的情況,應選擇垂直線性好,衰減器精度高的儀器;對于大型零件或材質衰減打的工件的檢測,應選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率大的儀器;對于室外現場檢測,應選擇質量輕,熒光屏亮度高,抗干擾能力強的便攜式儀器;還應選擇性能穩定、重復性好和可靠性高的儀器

            5.2 探頭的選擇

            超聲波檢測時,超聲波的發射和接收都是通過探頭來實現的。探頭的種類很多,結構類型也不同。檢測前應根據被檢工件的結構尺寸、聲學特性和檢測要求來選擇探頭。探頭的選擇包括探頭形式、頻率、晶片尺寸和斜探頭K值的選擇。

            6 缺陷大小的確定

            缺陷定量包括確定缺陷的大小和數量,而缺陷的大小指的是面積和長度。目前,在超聲波檢測中,對缺陷的定量方法很多,但均有一定的局限性。常用的定量方法有當量法、底波高度法和測長法三種。對于缺陷尺寸小于聲束截面時當采用當量法和底波高度法,對于缺陷尺寸大于聲束截面時采用側長法。

            7 存在的問題及局限性

            超聲波檢測技術在各行業的無損檢測中應用較廣,電力行業中的應用發展并不迅速,因其具有一定的局限性:(1)對所發現的缺陷做十分準確的定性、定量表征仍有困難(2)探測對缺陷的顯示不直觀,探測技術難度較大,需要專業的人員進行操作(3)受主客觀因素影響較大,檢測結果不便保存等。所以此項技術還有較大的發展空間。

            8 結論

            在電力行業高速發展的今天,隨著電網自動化水平的不斷提升,電網設備的安全可靠性顯得尤為重要,支柱絕緣子及瓷套超聲波檢測這一技術無疑為電網設備的安全、穩定運行提供了強有力的技術支持。