電網設備金屬材料監督與檢測分析

謝 喆

（國網四川省電力公司物資分公司，四川成都 610052）

0 引言

隨著社會經濟與城市化的發展，人們對于電力運行質量的要求隨之增加，為此工作人員需要創新電網設備的建設。其中，使用金屬材料的數量與種類日益增加，需要專業的工作人員對其進行檢驗并監督，保證金屬材料質量。同時對金屬材料進行定期檢測，查看其使用情況，避免出現由于金屬材料質量不過關而產生電網難以運行的情況。

1 電網設備金屬材料監督

1.1 建立數據庫

金屬材料作為電網設備及部件最重要的構成單元，承擔著導電、支撐、連接等功能，具有應用廣泛，數量龐大的特點。為此，企業應運用數字化技術，建立電網設備金屬材料數據庫，便于員工對電網設備中的金屬材料進行監督工作。電網金屬材料主要分為鋼、鋁、銅、鍍層等4 類，需要技術人員根據電網金屬材料失效的原因以及種類進行歸類，結合監督人員的要求建立數據庫[1]。以南方電網為例，針對電網設備金屬材料監督成立大數據中心，為適應電網精細化管理的要求，解決電網中設備的金屬材料具有領域廣、數據量大、更新變化快等問題，依托“大云物移”新技術，構建“電網分析—電網診斷—電網規劃—項目可研—項目實施—項目后評價”的電網發展全過程閉環管理體系。通過數據自動抽取、信息智能匹配等方面的應用，對電網設備中的金屬材料進行細致檢驗，滿足在監督工作中，監督全視角、多維度管控的需求。同時，移動終端安全接入及管控裝置由安裝在終端上的加密卡或加密芯片、可信網關、數據交互組件和后臺系統組成，具備身份認證、安全加固、數據及鏈路加密、異常預警和運行監測等功能，進一步提升對終端設備的可信認證，提供了高效穩定的支撐環境，保證電網金屬材料監督數據庫的穩定運行。

1.2 加強工作人員水平

工作人員的能力水平，能夠直接影響電網設備金屬材料的監督水平，為此工作人員應加強自身能力，學習先進技術。在電網設備金屬材料監督工作中的主要內容：①參照電網設備中金屬材料運行原始記錄，對比出廠試驗各項指標，以及現階段運行狀況進行記錄；②抽查原材料購貨合同及合格標識，根據需要現場抽檢檢測部分材料。另外，為提高監督人員的工作能力，公司應積極舉辦活動，向工作人員傳達監督電網設備金屬材料的重要性，結合工作的實際情況，從技術監督相關檢測原理、技術標準入手對員工進行培訓[2]。例如，為進一步提高貴州電力系統各單位金屬監督工作人員的能力，保障電力設備的安全可靠經濟運行。2017 年8 月29-30 日，貴州電力科學研究院與貴州電機工程學會電工委員會成功舉辦了2017 年貴州省電力系統金屬材料技術監督交流會。回顧了電網多年來大多數一次設備發生事故的根本原因是材料質量不過關、老化疲勞、腐蝕卡澀等原因造成。供電局的一線同志多數工作人員都是電專業畢業，很少有了解有關金屬材料的知識，所以需要對其普及電網設備中金屬材料的知識。在此過程中，專家講解了最新電網金屬材料監督的標準，以及貴州電科院在貴州電網開展金屬材料監督的現狀，如何在供電局開展金屬材料監督，如何評定開展程度，介紹國網及其他發電企業開展金屬材料監督的狀況，以加強監督人員對于金屬檢測重要性的認識。

1.3 壽命預測

在進行電網設備金屬材料監督過程中，工作人員需要對材料的壽命進行預測，從而減低監督難度。第一，由于影響電網設備金屬材料使用壽命的因素較多，包括環境、氣候等因素，并且電網工程覆蓋區域廣闊，所處的自然環境復雜多樣，既有高溫高濕的沿海地區，腐蝕性極強的酸性土壤、鹽漬土等惡劣腐蝕環境，又面臨部分工業快速發展地區所帶來的重工業大氣污染環境，因此監督人員需要根據電網所屬的地區進行判斷，保證檢測到位、分析深入。第二，為保障電網運行安全，監督人員應提高自身能力水平，同時，加強數字化的運用，技術人員應積極研究對金屬材料高效準確的腐蝕模擬、評價、監測技術及裝備的開發及應用，便于技術更換，保證監督人員能夠對電網金屬材料的壽命進行快速、準確的預測。例如，國家電網公司電網金屬材料腐蝕與防護技術科技攻關團隊，建立了大氣腐蝕監測平臺和數據庫，從而開發出了目前世界上第一張“動態大氣腐蝕性地圖”。僅此一個分支技術路線的執行就經歷了4 代改進，耗時3 年。在完成上述艱難的準備工作并掌握了現場第一手數據之后，才切入了項目的“正題”，該團隊建立了輸電線路大氣環境和土壤環境腐蝕性的分級原則和評定方法。實現了對腐蝕安全等級的評定及壽命預測，不僅可用于測試電網設備金屬材料壽命，對其他行業也具有普遍實用意義。

2 電網設備金屬材料檢測方法

2.1 原子光譜分析法

原子光譜分析法是一種傳統分析金屬材料成分的方法，各種元素在高溫、高能量的激發下都能產生自己特有的光譜，工作人員能夠根據電網設備金屬中的特有光譜進行分析。在此過程中，技術人員需要借助電弧、電火花等外界能源激發試樣，使被測元素發出特征光譜。將結果與化學元素光譜表對照，做出分析。原子光譜分析法分為原子吸收光譜法和原子發射光譜法兩種，其中原子吸收光譜法主要原理是：在氣態狀態下，基態原子的外層電子對可見光和紫外線的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量分析被測元素含量。這種方法靈敏度較高，具有較強的抗干擾能力，但是難以對多種元素進行分析，所以工作人員需要加強對其研究，將這種方法有效地運用在電網設備金屬材料中。原子發射光譜法是通過各元素離子或原子在電或熱激發下具有發射出特殊電磁輻射的特性。這種方法能夠通過發射物對樣品進行定性定量分析，從而了解其中元素，具有能夠測試多種元素的優點，并且工作人員運用此種方法僅需要消耗較少的樣品即可完成。

2.2 X 射線熒光光譜法

X 射線熒光光譜法的主要原理：基態的原子如果沒有被激發，那么原子會處于低能態，如果被適量頻率的輻射線激發，則會變成高能狀態，當原子處于高能狀態時會發射熒光，其波長具有特殊性。技術人員能夠通過樣品的熒光波長，檢測出樣品的元素種類，這種方法能夠快速檢測出樣品的元素，被廣泛應用在電網設備金屬材料的檢測中，但是具有只能測出含量，無法進行準確分析的缺點。以我國自主研發波譜—能譜復合型X 射線熒光光譜儀為例，該儀器集波譜、能譜、微X 射線分析于一身，集成了波譜和能譜的優點，擴展了X 射線熒光光譜儀的分析領域，搭建了從厘米級總體分析到毫米級分布分析的橋梁。所涉及的儀器領域有分析化學檢測儀器、材料科研檢測儀器、ROHS 檢測和無損探傷檢測。其中包含探傷機、金相系列產品、三坐標、試驗儀器系列和材料試驗機等。X 射線可以檢查金屬與非金屬材料及其制品的內部缺陷。如焊縫中的氣孔、夾渣，電網設備中金屬材料透等體積性缺陷。具有功能完善，自動化程度高、性能可靠，操作簡便，檢測速度更快更準確的優點。

2.3 加強對設備的研究

隨著科學技術的不斷發展，檢測設備的應用已經深入到生活的各個環節，因為各行業具有不同的需求，所以檢測設備的用途與性質存在差異。隨著科研成果不斷應用到檢測設備中，其用途也越來越標準化、智能化、數字化和微型化。為保證對電網設備金屬材料進行檢測，技術人員應深入研究檢驗設備，從而降低工作人員的負擔。技術人員需要加強檢測設備的實用性，保證檢測結果誤差小，并且保證能夠針對不同種類的金屬進行檢測。另外，需要保證設備能夠在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的結構、性質、狀態進行檢查和測試，同時加強技術創新。在已有網設備金屬材料檢測技術以及儀器設備中，很少有自己的原創技術，長期以來我國和工業發達國家在制造技術上的差距，影響了檢測技術的研發能力，技術人員應加強對技術的重視，運用先進的儀器，保證測試結果的準確性。例如，國網冀北電力有限公司電力科學研究院，承擔在役發、供電設備的技術監督、技術研發、技術服務、技術改造等工作，其中的檢測技術包括材料檢測、測厚、無損類檢測、機械性能和金相等。由于相關檢測項目做得比較多、技術人員優勢以及研究院高度的重視，冀北電力的金屬檢測能力在全國電力系統中走在前列。工欲善其事，必先利其器，冀北電力也十分重視金屬檢測儀器設備的引進，尤其對于一些比較先進儀器。

3 結語

金屬材料在電網設備中具有重要作用，需要工作人員加以研究，提升自身檢驗金屬的水平，創新檢驗的技術方法。并對金屬材料在電網中的使用情況進行實時監督，保證在電網設備中，不出現受損、腐蝕嚴重的金屬材料現象。此外，工作人員應加強對金屬材料的研究，延長其使用壽命，為電網的運行提供保障。