淺談聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在瓷支柱絕緣子中的應(yīng)用

付天孟 劉廣興 蒲英俊等

摘 要：針對(duì)在役絕緣子的性能特點(diǎn)和運(yùn)行環(huán)境，本文采用聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，講述了聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的原理，通過(guò)超聲波探傷對(duì)其檢測(cè)效果進(jìn)行驗(yàn)證，并結(jié)合切割試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：瓷支柱絕緣子;聲振動(dòng)檢測(cè);實(shí)驗(yàn)

0 引言

瓷支柱絕緣子廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠、變電站等場(chǎng)所，主要在配電設(shè)備或架空輸電線路中起著支撐導(dǎo)線和防止電流回地的作用，絕緣子不應(yīng)該產(chǎn)生由于環(huán)境和電負(fù)荷條件發(fā)生變化導(dǎo)致的表面放電而失效，導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度及性能下降，對(duì)整條線路的使用和運(yùn)行造成損害。絕緣子作為電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量關(guān)系著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。由于在役絕緣子長(zhǎng)期處于運(yùn)行高壓的作業(yè)環(huán)境下，又受露天環(huán)境的侵蝕，運(yùn)行條件比較惡劣。因此了解并掌握在役瓷支柱絕緣子的機(jī)械狀態(tài)尤為重要，必須加強(qiáng)對(duì)其檢測(cè)，本文主要采用振動(dòng)聲學(xué)的方法進(jìn)行試驗(yàn)分析。

1 瓷支柱絕緣子結(jié)構(gòu)性能

1.1 組成成分

瓷支柱絕緣子主要由粘土、長(zhǎng)石、石英等硅酸鹽按一定比例混合搭配[1]，經(jīng)過(guò)加工并施于高溫后燒結(jié)成的無(wú)機(jī)絕緣材料，主要成分為玻璃狀的石英離子;其中結(jié)晶越高則絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度就越好。

1.2 缺陷產(chǎn)生原因

絕緣子主要是通過(guò)高溫?zé)傻臒o(wú)機(jī)絕緣材料[2]，屬于脆性材料，本身韌性較低，由于制作工藝比較復(fù)雜，加工不當(dāng)很容易出現(xiàn)我們?nèi)庋蹮o(wú)法觀察到的微裂紋等缺陷，加上強(qiáng)度不足，就很可能在表面缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成微裂紋擴(kuò)展，最終導(dǎo)致斷裂失效。在絕緣子使用過(guò)程中，由于本身工作環(huán)境比較惡劣，加上外界比如大風(fēng)、雨雪、覆冰等諸多因素的影響，而且在檢修操作過(guò)程中其端部存在拉伸等應(yīng)力，以上原因也可能引起運(yùn)行中出現(xiàn)裂紋等缺陷。

2 瓷支柱絕緣子聲振動(dòng)檢測(cè)方法概述

2.1 檢測(cè)依據(jù)

聲振動(dòng)檢測(cè)方法主要運(yùn)用物體力學(xué)測(cè)試?yán)碚摚^緣子的機(jī)械強(qiáng)度跟頻率關(guān)系密切，通過(guò)激發(fā)絕緣子振動(dòng)，檢測(cè)本身的諧振頻率，通過(guò)觀察自身的振動(dòng)頻譜來(lái)評(píng)價(jià)其機(jī)械強(qiáng)度。其保持機(jī)械狀態(tài)的基本判據(jù)是其振幅-頻率特性的不變性（其表現(xiàn)形式是桿件系統(tǒng)振動(dòng)功率譜密度評(píng)估圖）。可通過(guò)觀察瓷絕緣子振動(dòng)頻譜的方法，對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行判斷。其表現(xiàn)形式[3]：波峰頻率在2.5～6K之間的屬于正常狀態(tài);波峰出現(xiàn)在2K頻率以下的說(shuō)明絕緣子下部法蘭附近存在缺陷;波峰出現(xiàn)在 9～10K之間頻率的說(shuō)明被測(cè)絕緣子上部法蘭附近存在缺陷。

2.2 使用方法

聲振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備使用方法非常簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)操作省時(shí)省力，對(duì)變電站檢修與運(yùn)行的狀態(tài)下均可完成測(cè)試，該設(shè)備采用獨(dú)特的等電位、全屏蔽、抗干擾設(shè)計(jì)，以及確保安全的離線式測(cè)試方法，為設(shè)備的帶電檢測(cè)提供了保證;只需要將本設(shè)備舉起并抵住底部法蘭并保持6秒即可完成測(cè)試（見(jiàn)圖1）。因此測(cè)試完一柱絕緣子僅需幾十秒。大大提高了工作效率。

3 應(yīng)用實(shí)例

利用上述檢測(cè)方法對(duì)山東省某市的一座220kV變電站站內(nèi)220kV絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備采用 SCT-II型瓷支柱絕緣子帶電探傷儀。對(duì)圖譜在9.5kHz處（見(jiàn)圖2）出現(xiàn)缺陷譜峰的絕緣子進(jìn)行超聲波復(fù)檢（見(jiàn)圖3），兩者檢測(cè)結(jié)果基本一致，并對(duì)該絕緣子上部法蘭進(jìn)行切割（見(jiàn)圖4），通過(guò)切割可以看出，上部法蘭內(nèi)部有面狀缺陷顯示，進(jìn)一步驗(yàn)證了聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的可行性。

檢測(cè)效果證明，聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在瓷支柱絕緣子檢測(cè)應(yīng)用中不但可以很好地滿(mǎn)足瓷支柱絕緣子的探傷技術(shù)要求，而且無(wú)需停電就可以測(cè)試，大大提高了工作效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）聲振動(dòng)檢測(cè)至今還是處于當(dāng)量比較檢測(cè)階段，還不能準(zhǔn)確的對(duì)缺陷定性定量進(jìn)行判斷，況且由于人為操作、環(huán)境條件不同等因素會(huì)造成測(cè)試的不準(zhǔn)確，為了提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，可在環(huán)境變化的條件下對(duì)異常絕緣子進(jìn)行復(fù)測(cè)。如需準(zhǔn)確定性，在停電的情況下，利用超聲波方法對(duì)絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確排除誤差，提高成功率。

（2）聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)具有可帶電測(cè)試、操作方便、安全高效等特點(diǎn)，可以媲美國(guó)內(nèi)其他瓷支柱絕緣子帶電探傷方法，其檢測(cè)具有靈敏高、可靠性強(qiáng)和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。

（3）聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在人員配置還是檢測(cè)速度上都有著無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，適合應(yīng)用于變電站絕緣子的快速普查，彌補(bǔ)了超聲波探傷在瓷支柱絕緣子帶電檢測(cè)方面的空缺，值得推廣運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆斌，丁輝.支柱瓷絕緣子斷裂失效分析[J].青海電力，2003（01）：1-6.

[2]郭臣，蔣欣，代發(fā)明.瓷支柱絕緣子振動(dòng)聲學(xué)檢測(cè)機(jī)理的研究[J].貴州電力技術(shù)，2014，17（06）：44-46.

[3]張欣，黃榮輝，姚森敬.振動(dòng)聲學(xué)探傷方法對(duì)瓷支柱絕緣子進(jìn)行檢測(cè)的驗(yàn)證方法研究[J].華東電力，2013，4（09）：1965-1967.