变电站绝缘子及瓷套的超声波探伤

第３ Ｏ卷
２ｏ ０ ６年
第 ３期
不 大 于深度 １ｍｍ时 ， 拟裂纹反 射 波 高 ． 时应 测 模 此 定 其指 示长 度 。 当指示 长度 不小 于 １ ０ｍｍ时 。 判 应 定 为裂 纹 ， 于 １ ｍ 时应 判定 为 近表 面 损 坏 。第 小 ０ｍ 二 种情 况是 当缺 陷反 射 波高 大于 深度 １ｍｍ模 拟 裂
ｌ ３ｍｍｘｌ ３ｍｉｘ２ ｎ
２１ 爬 波探头对 支 柱绝缘 子及 瓷 套缺陷 的检 验 ．． ２
圈 ５ 采 用 纵 波 斜入 射 探 头 检 验 瓷 套 内部 和 内璺 疆纹
３ 探 伤灵敏 度 的确 定 ３１ 爬波 探伤灵 敏度 的确定 ．
将探 头置 于试块 上 ，找 出深 度 ２ｍ ｍ模 拟裂纹
斜探头测定 内部和对称侧缺陷的工 艺方 法 ， 同时也介绍 了在 实际中的应用 。
荚ｔ词： 绝缘 子 ； 超声波 ； 探伤
中圈 分 类号 ：Ｇ１５２ Ｔ １ ．８ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
Ａｂ ｔ ｃ ：ｎｕａｏ ｎ ｏｃ ｌｉ ｏ ｅ ｎ ｉ ｏ ｔｎ ｑ ｉｍｅ ｔｉ ｕ ｓａｉｎｏ ｅａ ｏ ． ｉｈ ｈ ｓｔｅｆ ｎ ｔ ｎ ｔ ｕ － ｓ ｘａ ｔ Ｉｓ ｌｔｒａ ｄ ｐ ｒｅａｎ ｃｖ ｒｉ ８ ｍｐ ｒ ｔ ｕｐ ｎ ｎ ｓ ｂｔｔ ｐ ｒｔ ｎ ｗｈｃ ａ ｕ ｃ ｏ ｏｓ ｐ ｓ ａ ｅ ｏ ｉ ｈ ｉ ｐ ｒ ｔｅｌａ ｎ ｎ ｕａｉｎ Ｂｕ ｆｉｓｌｔｒｈ ｓａ ｙ ｔ ｙｆ ｗ ａｔｒｌｎ －ｉ ｃ ａ ｉａ ｏｄ ｉ ｗｏ ｄｄ ｓｒｙｔｅ ｄ ｏｔ ｅ ｄａ ｄｉｓ ｌｔ ． ｔｉ ｎ ｕａｏ ａ ｎ ｎ ａ ｆ ｏ ｇ ｔ ｈ ｏ ｉ ｌ ｅ ｍｅ ｍｅ ｈ ｃ ｌｌａ ， ｔ ｕ ｅｔｏ ｈ ． ｎ ｌ
裂 。 统 计 ， 裂 部 位 ９ ％ 以 上 都 是 在 法 兰 口 内 据 断 ５ ３ 与第 一 瓷 沿 之 间 。此 处 一 般 有 部 分 砂 层 覆 ０ｍｍ 盖 ， 除探头无 法放 置 的砂 层 过度 区后 。 扣 跨距 最多 为 ２ ０ｍｍ。当采用 串联式 爬 波 、 波进 行 支柱 绝缘 子及 横
末 裙下 与法 兰 相交 处感 应 电压非 常低 ．且 裂纹 又 可
成 的电瓷 产品 。 如果 在制作 过程 中配方 不 当 ， 艺流 工 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 、 雪 等条 件 的影 响 ， 雨 从而 使 附加 应 力 增 大 ， 绝 若
况：
第 一 种 情 况是 没 有 缺 陷波 ，仅 有 孤 立 底 波 ， 无 附着 杂波 ， 波形 清 晰 ， 压高 ， 判定 无 裂纹 。 声 应
田 ６ 支 柱 绝 缘 子 深 １ｌｎ模 拟 裂 纹 反 射 波 形 态 ｎ ｌ
第二种情况是 当探头沿圆周转动 时 ， 底波附近 无缺陷部位可能出现类似缺陷的较强反射波群 ， 此 时除底 波 反射 当量 较 强 外 ，其 他 杂 波起 伏 不 定 ， 移
０ 引 言
到 全面 有效 检验 。
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
红 外线 、 外线 、 紫 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 ， 因之 一是 上部 的感 应 电压 高 ， 原 而
３２ 纵 波斜入 射探 伤灵敏 度 的确定 ．
采用 ５ＭＨ 及相 应 折射 角 探头 ， 试 块上 找 出 ｚ 在
与 支柱 绝 缘子 及 瓷套 直 径或 壁 厚相 近 的 １ｍ 横 ｍ
孔最强反射渡 ， 调整 至 ８％波高 ， ０ 将探头置于被探
件 的探 测面 ，此 时底波 如 果 大 于 ８％波 幅高 度 ， ０ 可 在 此基 础上衰 减 ６ｄ ｂ进行 探 伤 ，此 即探 伤 灵敏度 。
圈 ４ 采 用 纵 波 斜 入 射探 头检 验 支 柱 绝缘 子 内部 体 积 形 状缺 陷和 对 称 侧 裂 纹
寝 ２ 爬 渡 探 头 设计 数据
探 头频率 （ Ｈ ） Ｍ ｚ
２５ ． ２５ ． ２５ ．
晶片规格（ 长ｘ 宽ｘ 片数 ）
６ｍｍｘ Ｏ ｍｉｘ ｌ ｎ ２ ８ｍｍｘｌ ｎｘ Ｏｍｉ ２
ｓｎｃ ａ ｅ ｃ ｏ ． ｈ ａ ｒ ｓ ｍｐ ａｉ ｏ ｓａ ｈｎ ｅ ｃ ａ ｅｔ ｉ ａｅｃｅｐｎ ｃ ｎｑ ｅａｄｄｔ ｔｎ ｏｉ ｆ ｗ ｄｔ ｔｎ １ ｅｐ ｐ ｈ ｓ ｎｒ ｅ ｒ ｉｇ ｔ ｔ ｗｄ ｐ ｗｔ ｗ ｖ ｒｅｉｇｔ ｈｉｕ ｅｅ － ｌ ｅｉ ｅ ｉｅ ｓ ｅ ｃ ｄｅ ｆ ｌ ｈ ｈ ｅ ｎ ｃｉ
纹 深度 大 － ６ｍ 时 ，反射 波 高随 模拟 裂纹 深度 增 ／ ｍ ＝ 加 而 平稳 下 降 ，结 果 表 明模 拟裂 纹 深 度在 １６ｍｌ － ｉ ｌ
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 。 ２２ 纵 波斜探 头对 内部 和对 称侧 缺 陷的检 测 ． 纵波斜 探头检 验支 柱绝 缘子 内部点状 缺陷 和对 称侧 裂纹 ， 以及瓷 套 内壁缺 陷见 图 ４ 图 ５ 、
ｎ ｒａ ｄｓ ｍｍｅｒ ａ ｉ ｅｔ ａ ｖ ｅｅ ｔｒ ｌａ ｓａ ｐ ｃ ｆ ｎ ｅ ｙ ｎ ｔｙｆ ｗ ｗ ｔ ｖ ｒ ｃ ｌ ｌ ｈ ｉ ｗａ ｅｄ ｔｃｏ ｗｅ ８ｉ ｐ ｆ ａ ｏ ． ｓ ａ ｌ ｔ ｉ ｉ
Ｋｅ ｏ ｄ ｉｓ ｌｔｒ ｕｔａｏ ｉ；ｆ ｗ ｅｅ ｔ ｎ ｙＷ ｒ ｓ： ｕａｏ， ｒｓ ｎｃ ｌ ｄ ｔｃ ｏ ｎ ｌ ａ ｉ
在 役 支 柱 绝 缘 子 及 瓷 套 大 都 在 铸 铁 法 兰 处 断
绝 缘 子与 瓷套 埋 藏 在铸 铁法 兰 口内侧 ２ ３ｍｍ 或 与 —
瓷 体相 交 的表 层下 的裂纹 。 ２ 工 艺方 法试 验 ２Ｉ 采 用爬 波测 定 近表面 裂纹 深度 ． ２１１ 并联 式爬 波 探头 ．．
摘
要： 绝缘 子及瓷套是变 电站运行的重要组成设备 ， 在运行中长期承受机械负荷 ， 使附加应力增大 ， 若绝缘子存在
微小缺陷， 可能造成损坏 。因此 ， 就 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 。本文分析 了支柱绝
缘 子及 瓷 套 裂 纹 检 测 技 术 现状 ， 明 了超 声 波 探 伤 的 可行 性 ， 重 研 究 了 采 用 爬 波 测 定 近 表 面 裂 纹 深 度及 采 用纵 波 阐 着
（ ） 采用爬波 检查外 壁 缺 陷时 ， １ 显示屏 基本 没有杂 波． 因此缺 陷信 号 以及指 示 长度 容易识 别 、 定 。扫 测
时． 反射波高随模拟裂纹深度增加而增高， 当模拟裂
查时会 出现两种情况 ：第一种情况是外壁缺陷信号
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动 探头 此起 彼伏 ， 指示 长度 ， 化较 大 ， 射 当量 无 变 反 偏低 ， 属较 明显 的点 状 缺 陷 反 射 波 ， 测 证 明属 瓷 实
圈 １ 爬 波探 头 示 意 图
表 １ 根 据 绝 缘 子 规 格 选 择 适 当的 晶 片面 积
绝缘子规格
晶片 规 格 （ 宽 长 ｍ 片敬 ） ｍｘ
６０ ８
ｌ０ ｏ
ｌＯ ６ ６ ２ １ｏ
ｌＯ ， ｏ ８ １ ｏ ， ２
６ Ｏ× ×ｌ × ×ｌ ２ ８ ｌ ２ Ｂ ｌ ２ ８ Ｏ ２ ×ｌ ２ ６ Ｏ ２ ８ Ｏ× × Ｏ× × Ｏ× ×ｌ ×
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Ｉ ８
文 章 编 号 ：０ ６ ３ ８ ２ ０ ）３ １— ３ １０ — ４ Ｘ（０ ６ ０ — ８ ０
江西电力
第３ ０卷
２０ ０ ６年
第 ３期
变 电站绝缘子及瓷套的超声波探伤
汪 海 ． 李 雪
（ 无锡供电公 司， 江苏 无锡 ２４２ ） １ ０ ８
纹反射波高时，指示长度不小 于 ５ｍ ｍ应判定为裂
纹。
爬 波 检查 外 壁 缺 陷判 定 为 裂纹 时 ， 必要 时可 采 用纵 波斜 入 射探 头 进 行验 证 。 以便 最 终确 定 缺 陷性 质。 （） 采 用 纵 波 斜 入 射 探 伤 扫 查 时 会 出 现 三 种 情 ２
Ｉ ｒｅ ｒｕｅｔｅｓｆ ｙｏ ｏ ｅ ｄ ｉ叫 Ｂｃｒ ｕ ｅｒｓａｃ ｎｉｓｌｔｒ ｏ － ｅｔ ｃ ｖ ｅｅｔ ｎ １ ｉ ｐ－ ｎｏｄｒｏｅｌ ｒ ｈ ａ ｔ ｆ ｗ ｒ ｔ ｌ ｇ ｅ ｐ ．ｔ ｔ ａ ｙｏ ｔ ｅ ｒｈｏ ｕａ ｎ ｄ ｓ ｕｔ ｅｄ ｔ ｉ ． ．８ ａ ｒ ｈ ｔ ｅ ｎ ｏｎ ｒｉ ｃｏ ｈ
爬 波 是折 射角 为 ９ 的表面 下压 缩 纵波 ． ０度 对表 面 的粗 糙 度不 敏感 。当将 爬波 探头 的入射 角 固定 在 第 一 临界 角 ， 择 适 当的晶 片 面积 （ 表 １ ， 成 选 见 ）组 并 联式 结 构 ，因爬 波仅 仅对 距表 面 下深 度 ８ｍｍ 内
ｅ ｎ ｌｚ ａ ｔ ｕ ｐ ｒ ｕ ｔｒａ ｏｃ ｌｉ ｏ ｅ ｌ ｐ ｔ ｈ ｏｏｙａ ｌｒ ｙｔ ｅ ｂｌｙｆｒｕ ｒ ｐ ｒａ ａｙｅ ｔｅｆｃ ｆｓ ｐ ｏｔｉｓ ａｏ ｄｐ ｒｅａｎｃ ｖ ｒｆ ｗ ｉｓ ｃｉｎｔｃ ｎ ｌｇ ｄ ｃａｉ ｅｆａ ｉｉｔ ｏ ｔ － ｈ ｏ ｎｌ ｎ ａ ｎｅ ｏ ｅ ｎ ｆｈ ｓ ｉ ｌ ａ
（ 此时波底如果不大于 ８％波幅高度 ，可不必衰减 ０
圈 ３ 爬 波 检 查 瓷套 表 面 下 裂 纹
即进行探 伤 ）
４ 缺 陷的定位 定量
将探 头 置于 Ｊ Ｚ试块 的圆弧 面 ， Ｙ 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 ６ｍ ｍ
的最强反射波 ， 调整至 ８％波高 ， ０ 衰减 ｌ ｂ 将探 ０ｄ ，
头置 于支柱绝 缘子 或瓷套 的探 测 面进行 探伤 ，此 即 探 伤 灵敏度 。如果 探伤 部位 已经 涂刷 防水胶 时应 在
圈 ２ 爬 波 检 查 支 柱 绝缘 子表 面 下 裂 纹
８ ％波高 时衰减 ５ｄ 。 ０ ｂ
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
收 稿 日期 ：０ ５ １— ４ ２ ０ — ２ １
缺陷有效 ， 应调整 ０ 角度尽可能找出最大搜索范围。
试 验表 明 ， 波虽然 检查 的深度有 限 。 对工 程 量 大 爬 但 的普 查 检验 是一 种快 速简便 的检 验方 法 。
能 埋 藏在 法 兰 内 ２ ３ｍｍ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
缘子存在微小缺陷 。 就可能造成破坏 。因此 ， 为确保 电ຫໍສະໝຸດ Baidu 的安全运 行 。必须开 展对 绝缘 子 的无 损检 测研
究 。 防止运行 中突然 断裂 具有 重要 意义 。 对 １ 支柱 绝缘 子及瓷 套裂 纹检 测技 术 现状
作者简介： 汪
海 （９ ８ ）男 ， １７ 一 ， 江苏无锡人 ， 助理工程 师， 事变电检修专 职工作。 从
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江西 电力
第３ Ｏ卷
２０ ０ ６年
第 ３期
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微型并 联式 爬 波专 片探 头 型 貌 见图 １ ｊ ，设 计 数
据见 表 ２ 。