高壓支柱瓷絕緣子小角度縱波探傷缺陷案例分析

孫慶峰，柳青山，駱宗義，華正軒，鄒君文，劉學(xué)廣

（1.浙江省電力鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所有限公司，杭州 310014；2.國網(wǎng)浙江省電力有限公司衢州供電公司，浙江 衢州 324012；3.國網(wǎng)浙江省電力有限公司金華供電公司，浙江 金華 321017；）4．國網(wǎng)浙江省電力有限公司寧波供電公司，浙江 寧波 315016）

0 引言

2017年某月，在對某供電公司220 kV基建變電站35 kV電容器組隔離開關(guān)支柱瓷絕緣子進(jìn)行金屬技術(shù)監(jiān)督檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)該批次支柱瓷絕緣子超聲探傷不合格，小角度縱波探傷信號(hào)只有缺陷波，沒有底波，且缺陷信號(hào)在瓷絕緣子法蘭部位整圈顯示（見圖1）。根據(jù)Q/GDW 407-2010《高壓支柱瓷絕緣子現(xiàn)場檢測導(dǎo)則》第3.2節(jié)相關(guān)準(zhǔn)則[1]，應(yīng)予判廢。

圖1 支柱瓷絕緣子小角度縱波探傷缺陷信號(hào)

在實(shí)際檢測過程中，當(dāng)探頭環(huán)向掃查時(shí)僅有缺陷信號(hào)存在而底波消失，可以判定該支柱瓷絕緣子內(nèi)部存在大面積疏松類密集型缺陷[2-3]。為了確定該批次支柱瓷絕緣子缺陷性質(zhì)，評估其對電氣性能和使用性能的影響，經(jīng)與業(yè)主單位和供應(yīng)商討論，選取帶缺陷瓷絕緣子1柱和同規(guī)格無缺陷支柱瓷絕緣子1柱進(jìn)行相關(guān)檢測分析。

1 X射線數(shù)字成像技術(shù)檢測

X射線DR（數(shù)字成像技術(shù)）是近年來迅猛發(fā)展的一種新型射線無損檢測方法，相對于傳統(tǒng)的“射線源+膠片”檢測方法，該方法具有檢測速度快、布置方便、便攜性強(qiáng)、檢測靈敏度高、檢測結(jié)果易于管理、現(xiàn)場輻射量小等優(yōu)點(diǎn)[4]。X射線透過檢測對象后，經(jīng)射線探測器將X射線檢測信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，形成數(shù)字圖像并按照一定格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。檢測人員通過觀察檢測圖像，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對檢測對象進(jìn)行缺陷狀態(tài)評定。

選取帶缺陷支柱瓷絕緣子的上下法蘭部位進(jìn)行DR檢測。檢測射線源采用XRS-3型便攜式脈沖射線機(jī)，非晶硅成像板，成像尺寸22 cm×22 cm，透照參數(shù)取35脈沖、600 mm焦距，采用墻體厚度宏模式進(jìn)行射線檢測。

本次DR檢測結(jié)果無異常缺陷顯示，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，微觀細(xì)小的疏松類缺陷有可能在射線檢測中不能被發(fā)現(xiàn)。

2 絕緣電阻測試

絕緣電阻測試是評估電氣設(shè)備絕緣性能的常規(guī)試驗(yàn)方法[5]，通常采用兆歐表進(jìn)行測量，根據(jù)被測試樣在1 min時(shí)絕緣電阻大小，可以檢測出瓷絕緣子是否存在貫通的集中性缺陷、整體性受潮及貫通性受潮等現(xiàn)象。

該批次支柱瓷絕緣子尚未投運(yùn)使用，因此可排除整體性受潮及貫通性受潮的可能。本次試驗(yàn)?zāi)康氖菣z測小角度縱波探傷缺陷支柱瓷絕緣子是否存在貫通的集中性缺陷，試驗(yàn)對象是帶缺陷支柱瓷絕緣子1柱和正常支柱瓷絕緣子1柱，采用手搖式兆歐表分別進(jìn)行1 min時(shí)絕緣電阻測試，結(jié)果見表1。

絕緣電阻測試結(jié)果表明，帶缺陷支柱瓷絕緣子絕緣電阻值極低，說明該支柱瓷絕緣子存在貫通的集中性缺陷。

表1 絕緣電阻測試結(jié)果

3 泄漏電流試驗(yàn)

直流泄漏電流試驗(yàn)是評估電氣設(shè)備絕緣性能的重要項(xiàng)目，采用泄漏電流測試儀進(jìn)行測量，在試件上施加一定的直流電壓，在這個(gè)電壓下測量對地及相之間的泄漏電流。

本次直流泄漏電流試驗(yàn)的試驗(yàn)對象是帶缺陷支柱瓷絕緣子1柱和正常支柱瓷絕緣子1柱，在外表面屏蔽的狀態(tài)下分別進(jìn)行直流泄漏電流試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 直流泄漏電流曲線

直流泄漏電流試驗(yàn)結(jié)果表明，小角度縱波探傷缺陷支柱瓷絕緣子在外表面屏蔽的前提下泄漏電流明顯超標(biāo)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，瓷絕緣子表面污穢、瓷體內(nèi)部受潮和水分侵入、瓷體內(nèi)部疏松、裂紋都可能引起直流泄漏電流超標(biāo)。因該批次支柱瓷絕緣子尚未投運(yùn)使用，在排除了表面污穢影響、瓷體內(nèi)部受潮和水分侵入的前提下，判斷引起該支柱瓷絕緣子直流泄漏電流超標(biāo)的原因是瓷體內(nèi)部疏松、裂紋等缺陷。

4 解剖后宏觀檢查

電氣試驗(yàn)結(jié)果表明，小角度縱波探傷缺陷支柱瓷絕緣子內(nèi)部存在貫通的集中性缺陷，如瓷體內(nèi)部疏松、裂紋等。對該支柱瓷絕緣子進(jìn)行解剖宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)瓷體內(nèi)部存在大面積的黃芯（圖3），說明在該瓷件燒制過程中，由于溫度和時(shí)間控制不當(dāng)，坯體中的Fe2O3未被充分還原，或還原后又重新被氧化。

圖3 小角度縱波探傷缺陷支柱瓷絕緣子剖面

高壓支柱瓷絕緣子內(nèi)部有黃芯是否會(huì)影響瓷絕緣子的使用性能，這個(gè)問題在電瓷行業(yè)存在爭議；但瓷絕緣子內(nèi)部存在黃芯，且孔隙性試驗(yàn)不合格，則被認(rèn)為不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 孔隙性試驗(yàn)

孔隙性試驗(yàn)又稱瓷吸紅試驗(yàn)，是利用毛細(xì)作用原理判定瓷件的燒結(jié)程度。

本次試驗(yàn)對象是小角度縱波探傷缺陷支柱瓷絕緣子，取試樣最厚部分作為孔隙性試驗(yàn)試件，將試件放入300 g工業(yè)用乙醇加7.5 g品紅配制而成的溶液中，置于密封容器內(nèi)并施加20 MPa壓力，持續(xù)時(shí)間9 h，試驗(yàn)完成后取出試件將其清洗、干燥，然后擊碎，發(fā)現(xiàn)試件新斷面有滲透現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 孔隙性試驗(yàn)后試件新斷面

《絕緣子試驗(yàn)方法 第一部分：一般試驗(yàn)方法》第4.1節(jié)中規(guī)定：外觀檢查以目力觀察方法進(jìn)行，必要時(shí)使用量具，如絕緣件表面有細(xì)小氣泡或顏色不均而不能判斷絕緣體是否良好時(shí)，應(yīng)選出具有上述缺陷的代表性產(chǎn)品進(jìn)行剖面檢查或作孔隙性試驗(yàn)，如剖面檢查發(fā)現(xiàn)瓷質(zhì)不致密（有大量氣孔）或有滲透現(xiàn)象時(shí)，則具有這種缺陷的產(chǎn)品為不符合標(biāo)準(zhǔn)[6]。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，可以判定該小角度縱波探傷缺陷試件孔隙性試驗(yàn)不合格。

孔隙性試驗(yàn)結(jié)果顯示小角度縱波探傷缺陷支柱瓷絕緣子新斷面有滲透現(xiàn)象，表明該支柱瓷絕緣子內(nèi)部有微觀細(xì)小的疏松或裂紋缺陷。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，支柱瓷絕緣子瓷體內(nèi)部如有疏松或裂紋等缺陷，均可導(dǎo)致瓷絕緣子在運(yùn)行中出現(xiàn)異常發(fā)熱甚至發(fā)生炸裂事故。

6 結(jié)語

本文針對某供電公司220 kV基建變電站35 kV高壓支柱瓷絕緣子小角度縱波探傷缺陷案例，運(yùn)用DR檢測、絕緣電阻試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)、解剖后宏觀檢查、孔隙性試驗(yàn)等技術(shù)手段，對該小角度縱波探傷不合格的支柱瓷絕緣子缺陷性質(zhì)進(jìn)行了分析。綜合分析各項(xiàng)檢測結(jié)果，判定該小角度縱波探傷缺陷支柱瓷絕緣子不符合掛網(wǎng)運(yùn)行使用要求。