架空輸電線路耐張線夾X射線檢測(cè)及缺陷

田浩

摘要：架空輸電線路中，壓接型電力金具是必不可少的導(dǎo)線連接工具。其中，壓接型耐張線夾作為承受導(dǎo)電功能和導(dǎo)線全部張力功能于一體的電力金具在輸電線路中更是被廣泛應(yīng)用。由于此類金具安裝后不再拆卸，其長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性關(guān)系到輸電線路能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。耐張線夾壓接過程存在的缺陷是造成局部發(fā)熱、導(dǎo)線損傷、金具或?qū)Ь€斷裂甚至掉線的重要原因，如何對(duì)耐張線夾壓接質(zhì)量在線檢測(cè)也成為輸電設(shè)備金屬監(jiān)督的重要工作內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：耐張線夾;X射線;壓接質(zhì)量

一、X射線在役檢測(cè)

隨著架空輸電線路電壓等級(jí)的不斷提升，線路的安全性要求日益增強(qiáng)，對(duì)耐張線夾的檢驗(yàn)也提出更高要求。近幾年，對(duì)耐張線夾在線檢測(cè)經(jīng)歷了由外觀檢驗(yàn)到X射線檢測(cè)、由X射線膠片法到數(shù)字射線檢測(cè)法的過渡和實(shí)踐應(yīng)用。目前，壓接型金具DR檢測(cè)是研究和應(yīng)用熱點(diǎn)，比如呂占杰等人通過DR技術(shù)研究了壓接尺寸和導(dǎo)線力學(xué)性能的關(guān)系，張鵬等人使用自主研制的DR在線檢測(cè)裝置在溪洛渡±500kV同塔雙回直流線路竣工驗(yàn)收過程中進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。當(dāng)前，在架空輸電線路耐張線夾X射線在線檢測(cè)中，膠片法和數(shù)字射線法均得到使用，兩者共同點(diǎn)為使用便攜式工裝將射線機(jī)等設(shè)備整體懸掛在線路上，設(shè)置好角度、焦距等參數(shù)在線透照。主要不同點(diǎn)是，DR通過成像板成像，可以實(shí)時(shí)顯示出透照效果，并且可以通過圖像軟件功能全面分析拍攝圖像;膠片法需要經(jīng)過后續(xù)暗室處理，在實(shí)時(shí)性和圖像分析處理上存在技術(shù)上的不足。

采用的X射線無損檢測(cè)系統(tǒng)主要由兩部分組成：BJI-1型X射線發(fā)生器和Rayence數(shù)字成像板。其基本原理為：利用無線遙控控制X射線發(fā)生器觸發(fā)產(chǎn)生高速電子并撞擊金屬靶面，從而產(chǎn)生X射線。X射線數(shù)字成像板接收透照穿過耐張線夾的射線，形成X數(shù)字光片，經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換接口實(shí)時(shí)傳送至筆記本電腦，從而完成X光片的畫面顯示。依據(jù)X射線透照原理，因?yàn)槭軝z工件的材料、厚度不同，所以需要透照檢測(cè)的X射線能量也不同，而不同的射線能量與X射線器的管電壓U有關(guān)。

二、壓接缺陷匯總和分析

通過長(zhǎng)期架空輸電線路耐張線夾X射線在線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大量壓接結(jié)構(gòu)缺陷，有效避免壓接金具帶缺陷運(yùn)行而產(chǎn)生故障隱患。同時(shí)結(jié)合X射線圖譜分析壓接結(jié)構(gòu)缺陷產(chǎn)生原因，為改進(jìn)壓接工藝提供理論依據(jù)。

2.1典型壓接缺陷

鋼芯鋁絞線耐張線夾壓接如下圖所示。其中區(qū)域1為鋼錨壓接區(qū)，區(qū)域2為鋁管不壓區(qū)，區(qū)域3為導(dǎo)線壓接區(qū)。按這3個(gè)區(qū)域分析耐張線夾壓接缺陷。

圖2中區(qū)域1壓接缺陷主要為鋼錨凹槽部位壓接不到位和凹槽壓接數(shù)量不足等。鋼錨凹槽壓接數(shù)量不足的RT檢測(cè)圖像如圖3所示，按壓接工藝，兩圈凹槽都應(yīng)當(dāng)壓接，圖3所示靠近長(zhǎng)圓環(huán)一側(cè)凹槽沒有受壓。鋼錨凹槽壓接不到位的RT檢測(cè)圖像如圖3所示，遠(yuǎn)離導(dǎo)線的最外側(cè)兩圈凹槽沒有整圈壓實(shí)，部分位置鋁管內(nèi)壁與凹槽底部沒有貼合緊密。

圖1中區(qū)域2為鋁管不壓區(qū)，也是鋼錨受壓區(qū)。在鋁管壓接前，鋼錨受壓區(qū)已壓接完畢，此區(qū)域射線圖像展示出的缺陷種類比較多，有導(dǎo)線鋼芯未插入到鋼錨底部、鋼錨壓接變形、鋼錨壓接不全、鋁管非受壓區(qū)受壓等。

對(duì)應(yīng)RT檢測(cè)圖像分別如圖5～7所示。由圖5看出鋼錨在壓接過程中產(chǎn)生了竹節(jié)變形;圖6是鋼錨管口部位一段長(zhǎng)度沒有受壓;圖7是靠近長(zhǎng)圓環(huán)側(cè)鋁管非受壓區(qū)進(jìn)行了施壓。

區(qū)域2除以上缺陷，還存在鋼錨彎曲變形、鋼錨內(nèi)部壓接質(zhì)量差、鋼芯腐蝕和斷股等較常見缺陷。圖1中區(qū)域3為導(dǎo)線受壓區(qū)，此區(qū)域常見缺陷有導(dǎo)線端部未施壓、導(dǎo)線切割不齊和散股、導(dǎo)線壓接不緊密、導(dǎo)線斷股等，RT檢測(cè)圖像如圖8～10所示。由圖8可以看出切割好的導(dǎo)線靠近鋼錨管口端部一部分未受壓;圖9所示導(dǎo)線切割十分粗糙，存在散股，同時(shí)一部分鋁股與鋼錨管口接觸也不符合壓接工藝要求;圖10則是導(dǎo)線壓接不夠緊密。此外，導(dǎo)線斷股、導(dǎo)線與鋼錨端口間距過長(zhǎng)也是較常見缺陷。

2.2壓接缺陷原因分析

區(qū)域1的缺陷主要包括鋼錨凹槽壓接不到位和凹槽壓接數(shù)量不足，壓接不到位主要表現(xiàn)為欠壓，原因是液壓機(jī)壓力不足、液壓持續(xù)時(shí)間段、壓接模具操作不規(guī)范等;凹槽漏壓主要是因?yàn)殇撳^上施壓起始標(biāo)記定位錯(cuò)誤或是操作不規(guī)范等。區(qū)域2常見的缺陷有導(dǎo)線穿管工藝缺陷、鋼錨壓接缺陷、鋁管非受壓區(qū)受壓等。

穿管工藝缺陷在這一區(qū)域表現(xiàn)為導(dǎo)線鋼芯未穿入到鋼錨底部，原因是切割導(dǎo)線時(shí)，未充分考慮到鋁管變形量等因素而導(dǎo)致的預(yù)留鋼芯長(zhǎng)度不足;鋼錨壓接缺陷原因可能為壓接時(shí)每?jī)赡Ｖg未充分重疊、壓接人員責(zé)任心不足等，此外壓接過程中相鄰兩模壓接時(shí)，需要移動(dòng)壓接設(shè)備與壓接管的相對(duì)位置，由于導(dǎo)線存在扭絞力，也會(huì)導(dǎo)致相鄰壓接不在同一平面內(nèi)而產(chǎn)生扭曲變形;造成鋁管非壓區(qū)受壓的原因一般為壓接標(biāo)記不準(zhǔn)確或未按照壓接標(biāo)記施壓。區(qū)域3的缺陷主要集中在導(dǎo)線端部，主要有3種情況，一是穿管過程中鋁管變形量預(yù)留過長(zhǎng)導(dǎo)致的導(dǎo)線與鋼錨端部距離過大;二是預(yù)留過短導(dǎo)致的導(dǎo)線與鋼錨端部接觸;三是壓接標(biāo)記不準(zhǔn)確導(dǎo)致的導(dǎo)線端部未施壓等。

2.3壓接缺陷潛在的危害

耐張線夾的壓接缺陷導(dǎo)致的直接后果是導(dǎo)線握力值的降低，其中凹槽漏壓、鋁管和鋼錨壓接尺寸減小是影響握力值降低的重要因素。此外，切割和穿管工藝的不規(guī)范帶來的壓接結(jié)構(gòu)缺陷還會(huì)導(dǎo)致耐張線夾在運(yùn)行過程中產(chǎn)生局部過熱、腐蝕、疲勞裂紋等危害缺陷，最終可能導(dǎo)致耐張線夾斷裂。目前，對(duì)耐張線夾失效分析多于無損檢測(cè)，但失效分析畢竟是一種事后分析手段，不能提前對(duì)壓接金具進(jìn)行可靠性評(píng)估。而使用X射線檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)σ寻惭b完畢的耐張線夾進(jìn)行運(yùn)行前和運(yùn)行中的線路斷電在線檢測(cè)，通過分析圖像能夠有效地判定壓接質(zhì)量，從而預(yù)防架空輸電線路因壓接質(zhì)量原因產(chǎn)生的線路事故。

三、結(jié)語

對(duì)架空輸電線路耐張線夾X射線在線檢測(cè)能夠有效、全面地分析壓接結(jié)構(gòu)，避免了因壓接質(zhì)量差而導(dǎo)致線路存在安全隱患。同時(shí)通過總結(jié)和分析不同型號(hào)的耐張線夾壓接缺陷圖譜，可以有針對(duì)性地從根本上改進(jìn)壓接工藝，避免了依靠握力值和解剖金具這種破壞性手段對(duì)工藝進(jìn)行評(píng)估。

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