淺談應(yīng)用X射線檢測(cè)輸電線路耐張線缺陷的必要性

高任，程秀楷，范伯儒

（中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司，北京 100120）

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步離不開電力的支持，輸變電行業(yè)因此得到了高速的發(fā)展，而架空輸電線路作為電力輸送的主動(dòng)脈，保障架空輸電線路的安全運(yùn)行尤為重要。目前，架空輸電線路的載體主流是鋼芯鋁絞線，鋼芯鋁絞線的連接主要采用壓接性電力金具（直線接續(xù)、耐張線夾），主要以高壓液壓作為主要?jiǎng)恿?，配套相?yīng)型號(hào)的壓接模具對(duì)導(dǎo)線及金具進(jìn)行滿足規(guī)范要求的壓接。由于完成壓接的耐張線夾既是載流的導(dǎo)體，又是承受導(dǎo)線張力的主要受力構(gòu)件，壓接后不可拆卸，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，需要規(guī)避壓接不實(shí)、鋼絲斷裂等問題，以保證輸電線路運(yùn)行的安全性，因此，需要對(duì)耐張線夾進(jìn)行必要的檢測(cè)，以便及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題并解決。

1 目前耐張線夾檢測(cè)分析

架空線路直線接續(xù)和耐張線夾壓接質(zhì)量的檢測(cè)，目前的檢測(cè)手段僅僅局限于使用游標(biāo)卡尺對(duì)壓接完成后的對(duì)邊距、延伸長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，檢查表觀質(zhì)量。壓接施工前由專業(yè)壓接人員按照規(guī)范要求制作試件，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行握著力試驗(yàn)，確定握著力滿足規(guī)范要求。電力金具壓接屬于隱蔽工程，對(duì)壓接人員的專業(yè)水平、操作的規(guī)范性要求較高。同時(shí)，受到地形環(huán)境以及施工條件的限制，耐張線夾的壓接工作往往在高空進(jìn)行。而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管人員逐一監(jiān)控難度較大，從而導(dǎo)致直線接續(xù)、耐張線夾往往出現(xiàn)壓接不良現(xiàn)象。一旦直線接續(xù)、耐張線夾出現(xiàn)壓接不良現(xiàn)象，極易引發(fā)直線接續(xù)、耐張線夾斷裂從而出現(xiàn)線路斷線，造成輸電線路長(zhǎng)時(shí)間的停運(yùn)、線路鐵塔倒塔等事故，對(duì)人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失。

目前，國(guó)內(nèi)外因直線接續(xù)、耐張線夾壓接質(zhì)量問題引發(fā)的線路運(yùn)行事故時(shí)有發(fā)生，經(jīng)事故分析，大多數(shù)由于壓接質(zhì)量問題而引發(fā)。因此，直線接續(xù)管和耐張線夾的壓接質(zhì)量嚴(yán)重影響輸電線路的安全運(yùn)行，迫切需要一種有效手段對(duì)金具壓接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。通過檢測(cè)排除此類事故隱患，避免因施工壓接質(zhì)量問題引發(fā)的輸電線路事故，保證線路安全運(yùn)行。

2 X射線無(wú)損檢測(cè)簡(jiǎn)介

x射線數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)是一種快速、可視、無(wú)損的檢測(cè)手段。能夠在不破壞、不解體金具的情況下，準(zhǔn)確及時(shí)地掌握金具內(nèi)部狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)金具內(nèi)部的缺陷。通過對(duì)輸電線路

設(shè)備進(jìn)行多方位x射線透視成像，配合專用的圖像處理與識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“可視化”，極大地提高設(shè)備故障定位與判別的準(zhǔn)確性，為線路的運(yùn)行安全提供保障。在電力建設(shè)中，射線檢測(cè)主要的應(yīng)用是探測(cè)耐張線夾內(nèi)部的宏觀幾何缺陷，其原理同樣是利用電磁波的能量來(lái)穿透物體，若被透照的工件內(nèi)部存在缺陷，或者說(shuō)缺陷處的射線衰減系數(shù)異于其他部位，則該處的射線強(qiáng)度便會(huì)表現(xiàn)出較大的差異性，并以此作為判定依據(jù)。X射線檢測(cè)儀器主要構(gòu)成要件由脈沖X射線機(jī)（圖1）、數(shù)字成像系統(tǒng)圖（2）、圖像處理系統(tǒng)組成，系統(tǒng)組合簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)便。檢測(cè)時(shí)X射線透過被測(cè)金具后由數(shù)字成像系統(tǒng)將x射線檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)所接收，形成數(shù)字圖像，按照規(guī)定格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。通過觀察檢測(cè)圖像，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行缺陷評(píng)定，達(dá)到缺陷狀態(tài)評(píng)價(jià)的目的。

圖1 X射線機(jī)

圖2 數(shù)字成像系統(tǒng)圖

3 X射線檢測(cè)在實(shí)際施工中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方案

在輸電線路完成全線貫通或在投產(chǎn)前，可以進(jìn)行全線耐張管X射線檢測(cè)，以確保全線耐張管壓接是否能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)程規(guī)范要求，確保輸電線路投產(chǎn)后的運(yùn)行安全。

現(xiàn)場(chǎng)X射線儀器設(shè)備組裝之后，按照桿塔高度做好準(zhǔn)備工作，利用滑輪和繩索，將設(shè)備調(diào)高到耐張線夾位置點(diǎn)。將檢測(cè)設(shè)備安裝在待檢耐張線夾的正確位置，并確定其牢固?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員配備方面，目前，常用人員搭配是：鐵塔上配置2名技術(shù)維護(hù)人員，主要負(fù)責(zé)線路檢測(cè)設(shè)備接通工作；地面配套設(shè)施安裝人員為4名左右，負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)試及測(cè)試工作；成像操作及信息記錄1人。檢測(cè)開始時(shí)，作業(yè)人員須后退至安全區(qū)域，確保了試驗(yàn)人員的安全，且將輻射程度降到最低。再使用遙控器開始檢測(cè)，對(duì)于多分裂導(dǎo)線，相鄰兩個(gè)線夾拍攝時(shí)間間隔須不小于5分鐘，并與地面技術(shù)人員保持通信暢通，以確保成像圖片清晰、穩(wěn)定。確保射線透照方向垂直于耐張線夾一次成形，應(yīng)選用較小的成像角度減少不同區(qū)域圖像變形。對(duì)耐張線夾鋼錨鋼芯壓接區(qū)（必壓區(qū)）進(jìn)行檢測(cè)。成像效果應(yīng)清晰觀察到鋼芯在壓接管中相應(yīng)的位置。

輸電線路的耐張線夾和導(dǎo)線的材質(zhì)為鋼和鋁兩種，壓接過的位置為鋼芯和鋼錨管、鋁管和鋼錨管尾部凹槽、鋁管和鋼芯鋁絞線與鋁絞線的這3處壓接。利用X射線無(wú)損探傷技術(shù)對(duì)壓接耐張金具內(nèi)部壓接的質(zhì)量進(jìn)行檢查，主要是確認(rèn)鋁管和鋼錨管尾部凹槽是否壓接到位、鋼芯與鋼錨管是否緊密到位、鋁管和鋼芯鋁絞線是否壓接到位以及耐張鋼錨是否有偏心和導(dǎo)線是否插接到位、鋼錨是否有彎曲變形等現(xiàn)象。

3.2 檢測(cè)結(jié)果評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

耐張線夾檢測(cè)主要包含三個(gè)區(qū)域，首先，是對(duì)是否存在裂紋的判斷，主要觀察鋼鋁搭接區(qū)域的凹槽與鋁管套壓接的位置，以及鋼錨區(qū)域是否存在裂紋和壓接變形。其次，觀察鋼錨區(qū)域中連接管與鋼芯壓接的偏心和緊實(shí)程度，對(duì)鋼芯的偏心度、飛邊、彎曲、毛刺進(jìn)行識(shí)別判定。最后，檢查錨口區(qū)域端口是否平整，鉸接線有無(wú)斷股、抽絲等。以上三步評(píng)定完成之后，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行壓接等級(jí)分配，經(jīng)過與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)專家溝通討論后，通常將壓接質(zhì)量等級(jí)分為四級(jí)，即A、B、C、D，A級(jí)為最高等級(jí)，代表著耐張線夾安裝良好，沒有明顯不良。B級(jí)通常指存在誤差超標(biāo)項(xiàng)，例如，壓接管鋁管相鄰兩模重疊壓接處小于10mm等，也存在飛邊、鼓肚等現(xiàn)象。C級(jí)指的是鋼錨偏心度大、壓接質(zhì)量差、安裝不到位的情況。D級(jí)中鋼錨管出現(xiàn)嚴(yán)重變形，甚至出現(xiàn)裂紋，極易出現(xiàn)安全隱患。

明確判定方法，有利于對(duì)耐張線夾進(jìn)行科學(xué)判定和檢測(cè)。

3.3 X射線檢測(cè)實(shí)例分析

（1）鋼錨凹槽部位壓接不到位（如圖3）。抽測(cè)中鋼錨凹槽部位壓接不到位問題共有1處。由圖1可見，壓接鋼管凹槽部位有一槽沒有進(jìn)行壓接，根據(jù)《輸電線路金具壓接質(zhì)量X射線檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則Q/GDW 11793—2017》規(guī)定，此問題按D級(jí)嚴(yán)重缺陷進(jìn)行補(bǔ)壓處理。

（2）鋼管明顯彎曲，但是，未見裂紋（如圖4）。抽測(cè)中鋼管明顯彎曲，但是，未見裂紋問題共有1處。由圖2可見，根據(jù)《DLT 5285-2013 輸變電工程架空導(dǎo)線及地線液壓壓接工藝規(guī)程》7.07條規(guī)定：壓接后的壓接管不應(yīng)有扭曲變形，其彎曲變形應(yīng)小于壓接管長(zhǎng)度的2%，經(jīng)過測(cè)量比對(duì)，此類B級(jí)問題可以暫不處理。

圖3 鋼錨凹槽漏壓X射線圖

圖4 鋼管明顯彎曲X射線圖

（3）鋼管與芯線漏壓。抽測(cè)中部分鋼管未發(fā)生形變，鋼管和芯線漏壓30%以上，根據(jù)《輸電線路金具壓接質(zhì)量X射線檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則Q/GDW 11793—2017》規(guī)定，此問題按D級(jí)嚴(yán)重缺陷進(jìn)行更換處理。

圖5

3.4 檢測(cè)效果分析

綜上所述，X射線檢測(cè)技術(shù)用于輸電線路導(dǎo)線壓接金具檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)壓接管內(nèi)部隱蔽缺陷，直觀地發(fā)現(xiàn)鋼錨、鋁管壓接工藝問題，也可以清晰觀察鋼錨飛邊、毛刺打磨、鋼芯斷股等情況，是檢測(cè)耐張線夾、接續(xù)管等金具壓接質(zhì)量的一種直觀、有效的手段。耐張線夾X射線檢測(cè)不僅可以防止停電所產(chǎn)生的負(fù)荷損失，同時(shí)，能夠避免耐張線夾內(nèi)部缺陷造成的斷線脫落停運(yùn)，從而避免了對(duì)線下所跨越空間的次生影響，有助于減少經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)語(yǔ)

將X射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于輸電線路導(dǎo)線、金具的缺陷檢測(cè)，可在傳統(tǒng)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，提供一種直觀、便捷的檢測(cè)方法。對(duì)輸電線路耐張線夾連接、導(dǎo)線的材料缺陷、鋼芯斷股、彎曲、鋼芯偏心、鋼芯凹槽漏壓和金具的制造及裝配等缺陷進(jìn)行更詳細(xì)的檢測(cè)，得出更準(zhǔn)確的分析結(jié)果，為輸電線路導(dǎo)線檢測(cè)提供新方法和參考依據(jù)。X射線檢測(cè)技術(shù)是非接觸式檢測(cè)方法，能夠在不解體的情況下，準(zhǔn)確掌握輸電線路設(shè)備內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)輸電線路設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)缺陷，把故障消除在萌芽狀態(tài)。X射線成像檢測(cè)技術(shù)作為一種新的檢測(cè)手段，應(yīng)用于輸電線路投產(chǎn)前檢測(cè)對(duì)消除輸電線路投運(yùn)前隱蔽缺陷具有重要意義，能夠增強(qiáng)輸電線路的可靠性，防止電線脫落以及惡劣天氣下漏電現(xiàn)象的發(fā)生，降低故障發(fā)生率和設(shè)備的停運(yùn)率，提高輸電現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行安全，為電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行提供保障。