变电站绝缘子及瓷套的超声波探伤

　　0 引言

　　绝缘子及瓷套是变电站运行的重要组成设备,起着支撑导线和绝缘作用, 由于绝缘子是高温烧结成的电瓷产品, 如果在制作过程中配方不当, 工艺流程中原料混合不均匀, 均容易形成瓷件内部缺陷造成韧性降低,长期承受运行中的机械负荷, 以及大风、雨雪等条件的影响, 从而使附加应力增大, 若绝缘子存在微小缺陷, 就可能造成破坏。因此, 为确保电网的安全运行, 必须开展对绝缘子的无损检测研究, 对防止运行中突然断裂具有重要意义。

　　1 支柱绝缘子及瓷套裂纹检测技术现状

　　在役支柱绝缘子及瓷套大都在铸铁法兰处断裂, 据统计, 断裂部位 95%以上都是在法兰口内30 mm 与第一瓷沿之间。此处一般有部分砂层覆盖, 扣除探头无法放置的砂层过度区后, 跨距最多为20 mm。当采用串联式爬波、横波进行支柱绝缘子及瓷套探伤时, 由于探头轴向长度太大, 因此需要瓷体无变形、无砂粒、表面平滑, 同时面积较大, 故受检测位置影响, 仅可供部分瓷件的个别部位检查, 无法做到全面有效检验。

　　红外线、紫外线、激光等对绝缘子可以进行带电巡查, 它们对碟型瓷绝缘子和支柱绝缘子的上部能见部分可能有效, 原因之一是上部的感应电压高, 而末裙下与法兰相交处感应电压非常低, 且裂纹又可能埋藏在法兰内 2~3 mm 处, 因此无法利用有效电压达到检验目的。采用超声波可以有效检测到支柱绝缘子与瓷套埋藏在铸铁法兰口内侧 2~3 mm 或与瓷体相交表层下的裂纹。

　　2 工艺方法试验

　　2.1 采用爬波测定近表面裂纹深度

　　2.1.1 并联式爬波探头

　　爬波是折射角为 90 度的表面下压缩纵波, 对表面的粗糙度不敏感。当将爬波探头的入射角 α固定在第一临界角, 选择适当的晶片面积( 见表 1), 组成并联式结构, 因爬波仅仅对距表面下深度 8 mm 内缺陷有效, 应调整 θ角度尽可能找出最大搜索范围。试验表明, 爬波虽然检查的深度有限, 但对工程量大的普查检验是一种快速简便的检验方法。

　　微型并联式爬波专用探头型貌见图 1, 设计数据见表 2。

　　2.1.2 爬波探头对支柱绝缘子及瓷套缺陷的检验

　　将探头置于 JYZ 试块的圆弧面, 对不同深度的模拟裂纹进行测试发现, 当模拟裂纹深度小于 6 mm时, 反射波高随模拟裂纹深度增加而增高, 当模拟纹深度大于 6 mm 时, 反射波高随模拟裂纹深度增加而平稳下降, 结果表明模拟裂纹深度在 1~6 mm时反射波与裂纹深度基本呈线性关系。爬波探头对支柱绝缘子及瓷套缺陷的检验见图 2 及图 3。

　　2.2 纵波斜探头对内部和对称侧缺陷的检测