支柱瓷绝缘子超声波检测研究

　　1 前言

　　1.1 选题的意义

　　支柱瓷绝缘子是发电厂和变电站运行的重要组成设备,近年来时常出现因支柱瓷绝缘子断裂而发生的事故,它不仅可能造成严重的电网事故,影响安全供电,还对运行及检修人员的人身安全构成威胁,成为电力系统安全运行的一大隐患。因此为了确保支柱瓷绝缘子的安全可靠运行,必须开展对支柱瓷绝缘子无损检测的研究,这对防止运行中的支柱瓷绝缘子突然断裂具有十分重要的意义,而且对支柱瓷绝缘子的寿命管理具有指导意义。

　　1.2 国内的研究现状

　　国内对支柱瓷绝缘子原材料的检测是在没有浇装铸铁座时用超声波的直探头进行检测。经过调查,了解到东北电科院运用苏联技术研制出并列双晶爬波探头对运行中的支柱瓷绝缘子进行检测,但我们通过现场的多次测试发现,这种探伤方法存在以下几个缺点：

　　(1)检验率太低(探头尺寸较大、不能够放在一些间隙面小的绝缘子上检测);

　　(2)探伤灵敏度不高、爬波随着距离的增加衰减很大;

　　(3)只能检测表面和近表面缺陷。因此我们必须在超声波探伤方法和探头的研制方面做很大的改进,才能达到现场检测的目的。

　　1.3 绝缘子超声波检测的难题

　　支柱瓷绝缘子的破坏不像金属件有一定的塑性变形,微小损伤和夹渣等缺陷就能引起应力集中。支柱瓷绝缘子是经高温烧结成的电瓷产品,瓷质致密,透声性能和声速与钢近似。通过实测,支柱瓷绝缘子的径向纵波声速为5810mPs,轴向纵波声速为6040mPs,横波声速为3380mPs(钢的纵波声速为5900mPs,横波声速为3230mPs)。因此可运用超声波进行检测。但超声波检测支柱绝缘子会遇到以下问题:

　　(1)支柱绝缘子表面不平整而且有一定锥度。

　　(2)铸铁法兰至最近扇盘距离不等,且变化范围大。

　　(3)不同绝缘子上、下端部直径不同。

　　(4)声程较大,会出现结构发射波和内部缺陷波。以上问题都会给支柱绝缘子检验工作带来很大困难,但通过研制新的探伤方法和探伤工艺,对其进行检测试验,还是可以达到无损检测的目的,可以检测出支柱瓷绝缘子的裂纹、气孔、烧块、夹杂等缺陷。

　　2 瓷绝缘子超声波检测方法的研究

　　2.1 支柱瓷绝缘子的形式

　　支柱瓷绝缘子依照顶部和底部的形状,结构型式可分为4种:平头绝缘子、小角度绝缘子、大角度绝缘子、空心绝缘子。

　　2.2 绝缘子的检测重点

　　根据对支柱瓷绝缘子受力分析和现场实际断裂绝缘子的测量,支柱瓷绝缘子断裂的主要部位,在铸铁法兰和瓷绝缘子的结合部,即铸铁法兰外露约10mm至铸铁法兰内约20mm范围内,这里也是支柱瓷绝缘子应力最集中、最容易产生裂纹和发生断裂的区域。由于此处绝缘子铸铁法兰和最近伞盘之间距离较短,且探头探测时需要一定的移动空间,要求探头在支柱瓷绝缘子中折射角不能太大,否则一是无法检测外露区域,二是不一定达到对端角型缺陷的检出灵敏度;另外要求探头尺寸尽可能减小到在保证一定的探伤灵敏度的情况下有足够的移动空间。