淺談聲振動檢測技術(shù)在瓷支柱絕緣子中的應用

付天孟 劉廣興 蒲英俊等

摘 要：針對在役絕緣子的性能特點和運行環(huán)境，本文采用聲振動檢測技術(shù)進行檢測，講述了聲振動檢測技術(shù)的原理，通過超聲波探傷對其檢測效果進行驗證，并結(jié)合切割試驗，進一步驗證了該技術(shù)的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：瓷支柱絕緣子;聲振動檢測;實驗

0 引言

瓷支柱絕緣子廣泛應用于火力發(fā)電廠、變電站等場所，主要在配電設(shè)備或架空輸電線路中起著支撐導線和防止電流回地的作用，絕緣子不應該產(chǎn)生由于環(huán)境和電負荷條件發(fā)生變化導致的表面放電而失效，導致機械強度及性能下降，對整條線路的使用和運行造成損害。絕緣子作為電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量關(guān)系著電網(wǎng)的安全運行。由于在役絕緣子長期處于運行高壓的作業(yè)環(huán)境下，又受露天環(huán)境的侵蝕，運行條件比較惡劣。因此了解并掌握在役瓷支柱絕緣子的機械狀態(tài)尤為重要，必須加強對其檢測，本文主要采用振動聲學的方法進行試驗分析。

1 瓷支柱絕緣子結(jié)構(gòu)性能

1.1 組成成分

瓷支柱絕緣子主要由粘土、長石、石英等硅酸鹽按一定比例混合搭配[1]，經(jīng)過加工并施于高溫后燒結(jié)成的無機絕緣材料，主要成分為玻璃狀的石英離子;其中結(jié)晶越高則絕緣子的機械強度就越好。

1.2 缺陷產(chǎn)生原因

絕緣子主要是通過高溫燒成的無機絕緣材料[2]，屬于脆性材料，本身韌性較低，由于制作工藝比較復雜，加工不當很容易出現(xiàn)我們?nèi)庋蹮o法觀察到的微裂紋等缺陷，加上強度不足，就很可能在表面缺陷處產(chǎn)生應力集中，造成微裂紋擴展，最終導致斷裂失效。在絕緣子使用過程中，由于本身工作環(huán)境比較惡劣，加上外界比如大風、雨雪、覆冰等諸多因素的影響，而且在檢修操作過程中其端部存在拉伸等應力，以上原因也可能引起運行中出現(xiàn)裂紋等缺陷。

2 瓷支柱絕緣子聲振動檢測方法概述

2.1 檢測依據(jù)

聲振動檢測方法主要運用物體力學測試理論，絕緣子的機械強度跟頻率關(guān)系密切，通過激發(fā)絕緣子振動，檢測本身的諧振頻率，通過觀察自身的振動頻譜來評價其機械強度。其保持機械狀態(tài)的基本判據(jù)是其振幅-頻率特性的不變性（其表現(xiàn)形式是桿件系統(tǒng)振動功率譜密度評估圖）。可通過觀察瓷絕緣子振動頻譜的方法，對其優(yōu)劣進行判斷。其表現(xiàn)形式[3]：波峰頻率在2.5～6K之間的屬于正常狀態(tài);波峰出現(xiàn)在2K頻率以下的說明絕緣子下部法蘭附近存在缺陷;波峰出現(xiàn)在 9～10K之間頻率的說明被測絕緣子上部法蘭附近存在缺陷。

2.2 使用方法

聲振動檢測設(shè)備使用方法非常簡單，現(xiàn)場操作省時省力，對變電站檢修與運行的狀態(tài)下均可完成測試，該設(shè)備采用獨特的等電位、全屏蔽、抗干擾設(shè)計，以及確保安全的離線式測試方法，為設(shè)備的帶電檢測提供了保證;只需要將本設(shè)備舉起并抵住底部法蘭并保持6秒即可完成測試（見圖1）。因此測試完一柱絕緣子僅需幾十秒。大大提高了工作效率。

3 應用實例

利用上述檢測方法對山東省某市的一座220kV變電站站內(nèi)220kV絕緣子進行檢測，檢測設(shè)備采用 SCT-II型瓷支柱絕緣子帶電探傷儀。對圖譜在9.5kHz處（見圖2）出現(xiàn)缺陷譜峰的絕緣子進行超聲波復檢（見圖3），兩者檢測結(jié)果基本一致，并對該絕緣子上部法蘭進行切割（見圖4），通過切割可以看出，上部法蘭內(nèi)部有面狀缺陷顯示，進一步驗證了聲振動檢測技術(shù)的可行性。

檢測效果證明，聲振動檢測技術(shù)在瓷支柱絕緣子檢測應用中不但可以很好地滿足瓷支柱絕緣子的探傷技術(shù)要求，而且無需停電就可以測試，大大提高了工作效率。

4 結(jié)束語

（1）聲振動檢測至今還是處于當量比較檢測階段，還不能準確的對缺陷定性定量進行判斷，況且由于人為操作、環(huán)境條件不同等因素會造成測試的不準確，為了提高測試的準確性，可在環(huán)境變化的條件下對異常絕緣子進行復測。如需準確定性，在停電的情況下，利用超聲波方法對絕緣子進行檢測，能夠準確排除誤差，提高成功率。

（2）聲振動檢測技術(shù)具有可帶電測試、操作方便、安全高效等特點，可以媲美國內(nèi)其他瓷支柱絕緣子帶電探傷方法，其檢測具有靈敏高、可靠性強和穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

（3）聲振動檢測技術(shù)在人員配置還是檢測速度上都有著無與倫比的優(yōu)勢，適合應用于變電站絕緣子的快速普查，彌補了超聲波探傷在瓷支柱絕緣子帶電檢測方面的空缺，值得推廣運用。

參考文獻：

[1]閆斌，丁輝.支柱瓷絕緣子斷裂失效分析[J].青海電力，2003（01）：1-6.

[2]郭臣，蔣欣，代發(fā)明.瓷支柱絕緣子振動聲學檢測機理的研究[J].貴州電力技術(shù)，2014，17（06）：44-46.

[3]張欣，黃榮輝，姚森敬.振動聲學探傷方法對瓷支柱絕緣子進行檢測的驗證方法研究[J].華東電力，2013，4（09）：1965-1967.