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    聲波法在支柱瓷絕緣子帶電探傷中的應(yīng)用

    2013-10-25 05:21:34王俊波洪海程苗銀銀
    無損檢測 2013年11期
    關(guān)鍵詞:支柱聲波絕緣子

    王俊波,洪海程,苗銀銀

    (廣東電網(wǎng)公司 佛山供電局,佛山 528000)

    支柱瓷絕緣子是變電站的重要設(shè)備部件,起著支撐輸電導(dǎo)線和絕緣的作用。它是經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成的電瓷產(chǎn)品,如果在制造過程中原料配方錯誤或工藝不當(dāng),均易形成瓷件內(nèi)部缺陷。另外,瓷件沒有固定的形變且韌性極低,在長期運行中受機械負(fù)荷和冰雪、低溫、大風(fēng)、暴雨等惡劣環(huán)境因素的影響,加之設(shè)計、安裝和維護(hù)檢修等方面的原因,使得支柱瓷絕緣子及瓷套極易發(fā)生突然斷裂。支柱瓷絕緣子及瓷套一旦發(fā)生斷裂,會造成變電站、供電線路部分停電或全部停電,嚴(yán)重影響社會的穩(wěn)定和國民經(jīng)濟建設(shè)。為了加強對高壓支柱瓷絕緣子的技術(shù)監(jiān)督,必須提高支柱瓷絕緣子探傷技術(shù)水平,促進(jìn)支柱瓷絕緣子無損檢測技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[1-2]。

    1 支柱瓷絕緣子無損檢測現(xiàn)狀

    目前對于支柱瓷絕緣子的無損檢測主要采用超聲波檢測、紅外檢測和紫外成像檢測三種方法。

    超聲波檢測是目前主流的、公認(rèn)的支柱絕緣子無損檢測的有效手段[3-4]。江蘇電力公司《輸變電設(shè)備交接和狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》明確將其作為絕緣子診斷試驗方法。超聲波檢測可分為縱波斜角入射檢測和爬波檢測[5]。前者檢測速度慢,且存在檢測盲區(qū)[6],即絕緣子第一瓷沿(圖1中絕緣子最下端瓷裙)到法蘭口(圖1儀器探頭接觸部位)軸向距離(垂直距離)較大或較小時易受回波影響而漏檢。后者檢測速度快,無檢測盲區(qū),且能很快地對裂紋測長,現(xiàn)場多采用該方法檢測。超聲波檢測只適用于停電的情況下,無法做到帶電檢測。

    紅外檢測是目前電力部門普遍采用的帶電測試手段,具有不停電、遠(yuǎn)距離、大面積、快速掃查的技術(shù)優(yōu)勢。盡管大量的試驗結(jié)果表明,紅外檢測能夠發(fā)現(xiàn)界面氣隙局部放電引起的溫度場變化,但是紅外檢測還不能作為一種獨立的檢測方法應(yīng)用于支柱絕緣子的檢測,原因在于檢測結(jié)果受到如絕緣子表面發(fā)射率、絕緣子負(fù)荷等級、檢測距離、大氣吸收、天氣和紅外檢測儀器等多因素的綜合影響,難以確認(rèn)結(jié)果的準(zhǔn)確性;絕緣子受損程度與其表面發(fā)熱量的量化關(guān)系有待建立。

    紫外成像檢測是檢測微小裂紋在高電壓下因畸變電場產(chǎn)生的電暈放電。通過觀測瓷表面的放電判斷是不是有裂紋。該方法具有很多局限性。首先必須達(dá)到起暈電壓,如果未達(dá)到起暈電壓,即使有裂紋也無法發(fā)現(xiàn)。絕緣子表面的臟污和法蘭粘接水泥的干裂也會產(chǎn)生同樣的放電,儀器無法加以區(qū)分。而紫外成像檢測發(fā)現(xiàn)的大部分放電都屬于上述原因引起。因此紫外成像方法只能檢測頂部高壓端法蘭部位的外表裂紋,其它任何部位的裂紋及缺陷均無法檢出。且發(fā)現(xiàn)放電后還要甄別放電的原因,因此紫外成像檢出率很低,且大部分區(qū)域無法檢測[6]。

    綜上所述,為了提高支柱絕緣子的無損檢測水平,必須引入一種新的方法,能夠在不停電的情況下快速、有效地檢測支柱絕緣子的運行狀況。

    2 聲波法檢測

    2.1 檢測儀器

    現(xiàn)場檢測采用便攜式SCT-I系列支柱瓷絕緣子帶電探傷儀(如圖1所示)。利用聲波原理,通過向絕緣子底部發(fā)射特殊激勵振動波,同時接收其振動反饋波,經(jīng)專用軟件自動分析該反饋波形的頻譜是否正常,通過頻譜分析得出功率密度譜圖,及聲波幅值隨頻率的變化關(guān)系圖,其檢測判據(jù)如表1所示。據(jù)此即可判斷該絕緣子內(nèi)外是否存在裂紋、裂紋的大概部位、機械強度是否降低或喪失,以及絕緣子是否老化等缺陷,將瓷瓶探傷的準(zhǔn)確性、安全性、實用性、高效性提升到新的高度。儀器單人操作,檢測一只瓷瓶只需20s。

    圖1 SCT-I系列支柱瓷絕緣子帶電探傷儀

    表1 SCT-I系列支柱瓷絕緣子帶電探傷儀檢測判據(jù)

    2.2 檢測實例

    某供電局220kV變電站110kVⅠ段母線刀閘C相支柱瓷絕緣子突發(fā)斷裂,造成局部停電事故。在事故處理期間,試驗人員對同廠家同批次的110kVⅡ段母線刀閘A,B,C三相支柱瓷絕緣子進(jìn)行了聲波檢測,檢測結(jié)果如圖2所示。

    現(xiàn)場測試峰值出現(xiàn)的頻域范圍與實驗室判據(jù)之間存在1 000Hz的差別,分析認(rèn)為可能是由于現(xiàn)場電磁波干擾造成,具體原因尚需進(jìn)一步研究。通過觀察110kVⅡ段母線刀閘A,B,C三相支柱瓷絕緣子功率譜密度圖可以發(fā)現(xiàn),A,B兩相只在3.5kHz左右出現(xiàn)基本峰,而C相除了3.5kHz左右出現(xiàn)基本峰外,在5.9kHz左右出現(xiàn)區(qū)域峰值,而且其幅值超過基本峰的一半。停電檢查發(fā)現(xiàn)外觀并無異常,但是經(jīng)過超聲波檢測發(fā)現(xiàn)該支柱絕緣子下部第一傘裙與法蘭之間存在2~3cm的裂縫,該部位出現(xiàn)裂縫很容易導(dǎo)致支柱絕緣子斷裂。

    圖2 110kVⅡ段母線刀閘支柱瓷絕緣子功率譜密度圖

    3 結(jié)語

    利用聲波法檢測支柱瓷絕緣子可以在不停電的情況下進(jìn)行,不影響設(shè)備的正常運行。相對于超聲波方法其檢測效率大大提高;相對于紅外、紫外等帶電測試手段,聲波法更有效。對于有條件的供電企業(yè),筆者建議開展此類測試,為支柱瓷絕緣子的狀態(tài)檢修積累經(jīng)驗。

    [1] 王勇,印華,王謙,等.超聲法在支柱瓷絕緣子探傷中的應(yīng)用[J].電瓷避雷器,2007(3):5-13.

    [2] 李曉紅,王敏.支柱瓷絕緣子的超聲檢測有效性[J].中國電機工程學(xué)報,2005,9(26):159-163.

    [3] 王立新,衛(wèi)志剛,孫丙新.變電站支柱瓷絕緣子超聲波檢測的工藝方法和試驗分析[J].無損檢測,2006,28(12):636-640.

    [4] 蔣云,王維東,蔡紅生,等.支柱瓷絕緣子及瓷套超聲波檢測工藝方法研究[J].無損探傷,2009(6):6-13.

    [5] 王立新,衛(wèi)志剛,孫丙新.變電站支柱瓷絕緣子超聲波檢測的工藝方法和試驗分析[J].無損檢測,2006,28(12):636-640.

    [6] 楊守東.戶外高壓瓷瓶斷裂的綜合分析及防護(hù)措施[J].吉林電力技術(shù),1995(3):52-55.

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