支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测技术(2)
支柱绝缘子和瓷套失效分析及超声波检测工艺方法研究
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维普资讯 httpຫໍສະໝຸດ //《 宁夏电力）０ ７ ２０ 年第 ３ 期
支柱绝缘子及瓷套在役超声波检测技术研究
支柱绝缘子及瓷套在役超声波检测技术研究叶建锋(湖北省电力试验研究院,湖北武汉 430077) [摘 要] 介绍了支柱绝缘子及瓷套在役超声波检测技术的发展现状以及目前仍然存在的问题。
[关键词] 支柱绝缘子;瓷套;爬波 [中图分类号]T M85 [文献标识码]B [文章编号]100623986(2010)0520020202Resear ch for In2ser vi ce I n spect i on of Post In su l a torand Por cel a i n Bush i n g w ith Ultra son i c T esti n gYE J ian2feng(H ubei E lectri c Po wer Testing&Resea rch Institute,W uhan430077,Chi na)[A bstra ct]This paper intr oduce s the devel opm ent actuality and existing p r oble m of in2se r vice ins pec tion of post insulator and porce lain bushing w ith ultras onic testing.[Key wor ds]post insulator;porcelai in bushing;creep waves1 支柱绝缘子和瓷套的检测方法 目前国内外常用的支柱绝缘子和瓷套检测方法有红外线、紫外线、激光和超声波检测等方法,前三种方法主要对绝缘子进行的带电巡查,只对瓷绝缘子串和支柱绝缘子感应电压高的上部的能见部分有效,而且还受到绝缘子表面污秽程度、负荷、辐射角度、方向、距离和天气等因素的综合影响,而超声检测法能检测出支柱绝缘子和瓷套的内外部缺陷,检测效率高,受环境影响小,是防止绝缘子和瓷套意外断裂的重要方法。
利用超声波探伤技术对瓷绝缘子进行检测
247科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 学 术 论 坛瓷制绝缘子是电网设备的重要组成部件,由于其长期运行在强电场、强机械应力、风雷雨雪天气、环境污染严重等恶劣条件下,以及瓷绝缘子本身在生产制造过程中产生的内部缺陷,都使瓷质部件存在着很大的断裂风险。
近年来,国内已多次发生变电运行或检修工作人员由于绝缘子断裂导致伤亡的事故,严重影响了电网设备的安全运行,也给电力职工的人身安全造成了严重威胁。
为了防患未然,尽力避免发生此类事故,国家电网公司已专门成立了高压支柱绝缘子事故调查小组,对近年的多起事故进行调查分析并提出整改方案。
华北电网有限公司制定了《高压支柱绝缘子超声波检测导则》及超声波探伤检测人员培训方案,逐步将超声波探伤技术应用于实际的生产工作中。
超声波探伤是目前应用最广泛的无损探伤方法之一。
超声波是一种机械波,机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
而超声波探伤中,主要涉及到几何声学和物理声学中关于声波的反射、折射、波形转换、波的叠加、干涉、绕射、惠更斯原理等知识。
如果能熟练的掌握相关知识,对于在实际工作中分析和解决各种问题将是十分有益的。
1 基本概念解释及检测设备选择要求1.1基本概念解释超声波是一种机械波,机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
超声波探伤就是利用超声波的指向性和传播规律来检查工件中存在的缺陷情况。
此类探伤工作需要使用专用的检测工具即探伤仪才能进行,而探伤仪在一定条件下探测缺陷大小的能力被称为探伤仪的工作灵敏度,它是决定探伤仪能否准确的发现被检测设备缺陷的重要因素。
利用超声波对瓷制绝缘子探伤最常用到的两种方法就是小角度纵波检测和爬波检测。
所谓纵波,是指介质质点振动方向与波的传播方向一致的波。
爬波是指表面下纵波,是当第一介质之中的纵波入射角位于第一临界角附近时在第二介质中产生的表面下纵波。
常用的小角度纵波检测和爬波检测都是利用了纵波的传播特性来进行工作。
电网在役支柱瓷绝缘子的超声波检测标准讲解共74页
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
电网在役支柱瓷绝缘子的超 声波检测标准讲解
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
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支柱绝缘子无损检测技术究
支柱绝缘子无损检测技术究发布时间：2023-03-03T06:00:49.264Z 来源：《中国科技信息》2022年10月19期作者：吴军[导读] 电力系统中大量使用的支柱绝缘子多采用电瓷材料，由于瓷瓶的材质问题、胶装控制不良，在长期运行下，会出现瓷瓶断裂吴军中电建宁夏工程有限公司宁夏银川 750001摘要：电力系统中大量使用的支柱绝缘子多采用电瓷材料，由于瓷瓶的材质问题、胶装控制不良，在长期运行下，会出现瓷瓶断裂。
发生过多起支柱瓷瓶断裂导致检修人员跌落死亡的事故，严重影响了电网的安全稳定运行。
关键词：支柱绝缘子；超声波检测；无损检测技术；前言：支柱绝缘子主要用于变电站交直流系统中各种高压电器设备(如隔离开关)和母线的绝缘支持及机械固定。
支柱绝缘子一旦发生断裂，会造成变电站、供电线路部分停电或全部停电，致使人员伤亡、设备损害、电量损失，严重影响社会的稳定和国民经济建设。
一、支柱绝缘子常用无损检测技术研究意义配电网是我国电力系统当中十分重要的构成成分，配电网质量会从直接的层面上对用户用电安全性及稳定性造成影响。
以往几年当中，我国配电变压器制造行业发展速度大幅度提升，市场竞争也越发激烈起来，但是与此同时我国抽样检查合格率较为低下，设备的质量在此背景下自然难以得到应有的保证，某些企业实际运行的过程中，对设备生产成本控制，导致各类产品质量层次不齐。
支柱瓷绝缘子在运行过程中受到水泥膨胀、温差、操作、冰冻等应力的作用，这些应力集中在绝缘子的法兰口内．再加之早期的产品法兰内应力沥清缓冲层没有或厚度不够．应力无处释放。
应力作用在有缺陷的绝缘子端部(例如：夹渣、夹层、生烧、气孔等)使绝缘子进入亚裂纹扩展状态(额定应力的80％左右)最后导致绝缘子断裂。
采用超声法对支柱瓷绝缘子进行探伤具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快、对被测试品和人员均无害等优点。
针对近年来发生的支柱瓷瓶断裂的事故．先后颁发了一系列的规范和文件要求对支柱绝缘子开展超声检查工作。
支柱绝缘子检测通用实用工艺
电网在役支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测通用工艺1适用X围本通用工艺适用于发电厂、变电站〔所〕、换流站、串补站户内和户外外径不小于φ80mm高压支柱瓷绝缘子与径小于φ150mm的断路器、CT、PT〔含CVT〕、避雷器等设备瓷质外套的超声波检测。
本通用工艺也适用于发供电行业设备安装和检修时的检测。
2编写依据《产品使用说明书》《支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测》《电网在役支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测》3人员要求3.1操作数字超声仪的检测人员都应经过专业培训，并持有电力部颁发的Ⅰ级或Ⅰ级以上的超声波检验支柱瓷绝缘子与瓷套人员某某书。
3.2操作人员应熟悉所用设备的根本结构、各局部的作用与本规程。
3.3操作人员应熟悉设备的各局部的作用与本规程。
3.4作好设备的维护保养工作，使之处于完好状态。
4检测前准备4.1检测前准备：应充分了解设备的名称、，支柱瓷绝缘子与瓷套的外形结构型式、尺寸、材质等；查阅制造厂出厂和安装时有关质量资料；查看被检支柱瓷绝缘子与瓷套的产品标识，如无，如此做好不易去除的唯一性编号标识等。
4.2耦合剂应具有良好的透声性能和润湿能力，且对工件无害，对工艺无害，对工艺无影响,易去除。
4.3检测区域确实定：主要检测区域是上、下瓷件端头与法兰胶装整个区域，重点是法兰口内外3mm 与瓷体相交的区域，如图1-1所示。
〔a〕爬波探头检测支柱瓷绝缘子外表缺陷；〔b〕纵波斜入射探头检测支柱瓷绝缘子内部与对称外外表缺陷；〔c〕双晶横波斜探头检测瓷套内部与内壁缺陷4.3声速测定：声速测定方法如下：〔1〕采用卡尺测量支柱瓷绝缘子〔2〕采用千分尽测量支柱瓷绝缘子或瓷伞裙厚度〔3〕采用5MHzΦ8mm直探头，测定被测点实际厚度，将厚度值输入仪器，将无缺陷处第一和二次反射波调节到80%屏高，并将回波限制在闸门内，仪器将自动进展测试并显示出声速值，也可采用其它有效方法进展声速测定。
4.4扫查方式：将探头置于支柱瓷绝缘子或瓷套的伞裙与法兰间，探头前沿对准法兰侧，并保证探头与检测面的良好耦合。
高压支柱瓷绝缘子超声波检测及应用研究
瓷质绝缘子超声波探伤检测技术的应用
技术应用/TechnologyApplication对于变电站的运行而言，瓷绝缘子及瓷套是其中关键的设备，可以起到绝缘以及支撑导线的作用。
瓷绝缘子是以石英等硅酸盐原料根据特定比例混合加工后形成相应形状，并于高温状态下进行烧结所制得的无机绝缘材料，其机械强度取决于各晶体成分高低，晶体成分越高，则其机械强度越强[1]。
在瓷绝缘子制造过程中，上述晶体粒子在瓷制品煅烧后冷却时受到强大的拉伸应力作用，该力可能造成各玻璃状机体以及晶体粒子与其边界形成微裂纹，这一过程，在某种程度上甚至也表现于优质的瓷绝缘子上，所以不少瓷绝缘子可能早已在出厂前就已经存在微裂纹等瑕疵[2]。
由于设备在运行阶段需要承受各种机械负荷，同时还要经受一定的冰冻风雪以及风吹日晒，所以导致瓷绝缘子与瓷套局部应力逐渐增加，这种细微的缺陷也许会导致瓷绝缘子及瓷套的损坏，最终导致重大事故的出现。
为此，国家电网多次就此进行申明，严格要求各单位做好相应的监督检查工作。
瓷绝缘子的破坏与缺陷危害程度、材料性能以及应力水平有关。
超声波探伤技术的瓷绝缘子无损检测指的是，在开展应力以及材料性能分析的基础上，对材料的缺陷进行判断，并对可以引起的危害进行辨别，最终确保供电设备的稳定运行。
1发展概况超声波检测法指的是通过超声波来对绝缘介质的裂纹缺陷进行检测。
早在上世纪三十年代，超声波的无损检测就已然出现。
1929年，前苏联的Sokolov第一次提出通过超声波来对金属物体内部的缺陷进行探测。
但这只停留在想法阶段，没有付诸实践。
六年后，在其发表的穿透法进行超声波检测试验的结果中最终将这一想法付诸实践，这也成为了其个人的专利。
按照Sokolov的试验装置的基本原理，最终生产出了穿透法检测仪器，第二次世界大战之后，这一仪器得到了广泛的运用[3]。
超声检测技术具体的发展包括以下三个时期：分别是模拟式超声波探伤仪时期、数字式超声波探伤仪时期以及计算机支持下的超声检测系统时期。
传统意义上的模拟式超声波探伤仪指的是A型扫描仪，这种扫描仪在扫描完成之后，需要专业的人员对扫描结果进行分析，这就需要检测以及分析人员自身具备足够的水平。
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小角度纵波检测特点：可以检测工件中心部位
的缺陷，同时还可以对铸铁法兰附近外露的区域、 瓷绝缘子内部孔隙、微裂纹和表面缺陷进行探测。
EPOCH XT探伤仪
CTS-9008 探伤仪
4 检测时机？
5 检测环境？
检测时瓷绝缘子堆放方式
检测时瓷绝缘子堆放方式
谢谢大家！
因技术水平有限，欢迎大家批评指正！ 崔生辉 2015.10.19
通常检测距离在几十毫米左右。通过双晶片一发一收的探头模 式可以提高探头的灵敏度。
小角度纵波检测法是利用折射角度较小的纵波
对铸铁法兰附近的区域进行检测，对发现缺陷的 波幅和同声程已知大小的缺陷进行比较，从而判 定缺陷危险性的一种方法。
由于小角度纵波在支柱瓷绝缘子中的折射角很
小，探头置于法兰外与第一伞裙之间的探测面上， 超声波束可以扫查到深埋在法兰内瓷体内部的缺 陷，以及探头对侧的瓷体表面缺陷，对危险区域 的扫查覆盖面积远大于横波斜探头和直探头，所 示。因此，从理论上讲，用小角度纵波探头检测 在役支柱瓷绝缘子法兰内瓷体内部的缺陷是可行 的。
图1 折断的静触头
图2 Ⅰ母侧端盖断路器17米处落地
图3 断路器其余部分向Ⅱ母侧倾倒
图4 端盖部分瓷套内壁存在裂纹
2 支柱瓷绝缘子易发生哪些缺陷？
电气性能 机械性能 耐污性能 冷热性能
绝缘子或瓷套的外形结构图
胚体缺陷
伞体开裂
芯部缺陷
支柱瓷绝缘子及瓷套的常见缺陷:
支柱瓷绝缘子安装放置主要有两种形式，即竖直放置和横担放 置。放置方式不同，它们的受力状况也不同，据统计，横担放 置的支柱瓷绝缘子发生断裂的比例较大，约占断裂事故的
80%.
3 如何用超声波检测支柱瓷绝缘子？
• 支柱瓷绝缘子及瓷套断裂特点:从对不同地区高
压支柱瓷绝缘子断裂和裂纹事故统计分析发现，国内支柱 瓷绝缘子断裂的基本特点是约95%以上发生在铸铁法兰口 与瓷体相交内外5mm处附近的区域，这是因为法兰口与瓷 体的结合部位受力最大，这个区域是支柱瓷绝缘子及瓷套 检测的重点，如图所示。
支柱瓷绝缘子及瓷套超 声波检测技术
设备管理部 电气一次专业
2015.10
主要内容
一、热继电器概述 二、热继电器原理及内部构造 三、热继电器的选取及安装 四、热继电器的常见故障 五、热继电器的发展
1 为什么进行支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测？
500kV——瓷套 2008年2月29日14：32，某500kV断路器A
支柱瓷绝缘子及瓷套的常见缺陷大致分为制造缺陷、工艺性缺 陷和运行缺陷三类，主要表现为： （1）制造缺陷是指瓷件在制造过程中形成的缺陷，主要有气 孔、裂纹、烧块和夹杂等，它主要分布在瓷件内部； （2）工艺性缺陷是指支柱瓷绝缘子及瓷套在安装、维护检修 中不当产生的缺陷，主要有表面碰损、胶装缺陷、局部附加应 力增大造成的裂纹等； （3）运行缺陷是指支柱瓷绝缘子及瓷套在服役中产生的缺陷 ，主要有内部微裂纹以及垂直于轴向和瓷件表面的裂纹等。
上4
跨距
裂纹检 测部位
，
下
柱体内 部缺陷
末裙
裂纹检 测部位
裂纹检测部位
4A
裂纹检 测部位
当纵波以第一临界角（在有机玻璃/钢界面， 约为27°）入射时，纵波以平行于界面沿表面下 传播，将横波和纵波叠加后能量集中的前沿称为 纵爬波，简称爬波。有的叫次表面弹性波、头波、 侧向波、蠕动纵波或快速表面波。
爬波声场的结构
爬波探头所激发的声场具有多波 型的特征，在产生爬波的同时还 产生比较强的横波和头波。
（1）当在试件中产生爬波时，试件表面下质点作相切运动， 爬波在试件的表面下传播，对表面的状况不敏感，可以检测工 件近表面的缺陷，支柱绝缘子表面粘沙和胶合剂对回波没有影 响。 （2）爬波的大部分能量主要集中于界面下某一范围内，所以， 其对近表面（约9mm内）的缺陷有较高的检测灵敏度。 （3） 改变爬波探头的频率和晶片大小乘积(f D)值，可以改变 探头对表面下缺陷的敏感程度。爬波速度与纵波速度相近，约 为纵波的0.9倍。 （4）因为头波的原因，爬波再向前传播的过程中，衰减速度 很快，爬波的回波声压与距离的四次方成反比。