声波法在支柱瓷绝缘子带电探伤中的应用

2013-10-25王俊波洪海程苗银银

无损检测 2013年11期

王俊波，洪海程，苗银银

（广东电网公司佛山供电局，佛山 528000）

支柱瓷绝缘子是变电站的重要设备部件，起着支撑输电导线和绝缘的作用。它是经高温烧结制成的电瓷产品，如果在制造过程中原料配方错误或工艺不当，均易形成瓷件内部缺陷。另外，瓷件没有固定的形变且韧性极低，在长期运行中受机械负荷和冰雪、低温、大风、暴雨等恶劣环境因素的影响，加之设计、安装和维护检修等方面的原因，使得支柱瓷绝缘子及瓷套极易发生突然断裂。支柱瓷绝缘子及瓷套一旦发生断裂，会造成变电站、供电线路部分停电或全部停电，严重影响社会的稳定和国民经济建设。为了加强对高压支柱瓷绝缘子的技术监督，必须提高支柱瓷绝缘子探伤技术水平，促进支柱瓷绝缘子无损检测技术的应用和发展［1－2］。

1 支柱瓷绝缘子无损检测现状

目前对于支柱瓷绝缘子的无损检测主要采用超声波检测、红外检测和紫外成像检测三种方法。

超声波检测是目前主流的、公认的支柱绝缘子无损检测的有效手段［3－4］。江苏电力公司《输变电设备交接和状态检修试验规程》明确将其作为绝缘子诊断试验方法。超声波检测可分为纵波斜角入射检测和爬波检测［5］。前者检测速度慢，且存在检测盲区［6］，即绝缘子第一瓷沿（图1中绝缘子最下端瓷裙）到法兰口（图1仪器探头接触部位）轴向距离（垂直距离）较大或较小时易受回波影响而漏检。后者检测速度快，无检测盲区，且能很快地对裂纹测长，现场多采用该方法检测。超声波检测只适用于停电的情况下，无法做到带电检测。

红外检测是目前电力部门普遍采用的带电测试手段，具有不停电、远距离、大面积、快速扫查的技术优势。尽管大量的试验结果表明，红外检测能够发现界面气隙局部放电引起的温度场变化，但是红外检测还不能作为一种独立的检测方法应用于支柱绝缘子的检测，原因在于检测结果受到如绝缘子表面发射率、绝缘子负荷等级、检测距离、大气吸收、天气和红外检测仪器等多因素的综合影响，难以确认结果的准确性；绝缘子受损程度与其表面发热量的量化关系有待建立。

紫外成像检测是检测微小裂纹在高电压下因畸变电场产生的电晕放电。通过观测瓷表面的放电判断是不是有裂纹。该方法具有很多局限性。首先必须达到起晕电压，如果未达到起晕电压，即使有裂纹也无法发现。绝缘子表面的脏污和法兰粘接水泥的干裂也会产生同样的放电，仪器无法加以区分。而紫外成像检测发现的大部分放电都属于上述原因引起。因此紫外成像方法只能检测顶部高压端法兰部位的外表裂纹，其它任何部位的裂纹及缺陷均无法检出。且发现放电后还要甄别放电的原因，因此紫外成像检出率很低，且大部分区域无法检测［6］。

综上所述，为了提高支柱绝缘子的无损检测水平，必须引入一种新的方法，能够在不停电的情况下快速、有效地检测支柱绝缘子的运行状况。

2 声波法检测

2.1 检测仪器

现场检测采用便携式SCT－I系列支柱瓷绝缘子带电探伤仪（如图1所示）。利用声波原理，通过向绝缘子底部发射特殊激励振动波，同时接收其振动反馈波，经专用软件自动分析该反馈波形的频谱是否正常，通过频谱分析得出功率密度谱图，及声波幅值随频率的变化关系图，其检测判据如表1所示。据此即可判断该绝缘子内外是否存在裂纹、裂纹的大概部位、机械强度是否降低或丧失，以及绝缘子是否老化等缺陷，将瓷瓶探伤的准确性、安全性、实用性、高效性提升到新的高度。仪器单人操作，检测一只瓷瓶只需20s。

图1 SCT－I系列支柱瓷绝缘子带电探伤仪

表1 SCT－I系列支柱瓷绝缘子带电探伤仪检测判据

2.2 检测实例

某供电局220kV变电站110kVⅠ段母线刀闸C相支柱瓷绝缘子突发断裂，造成局部停电事故。在事故处理期间，试验人员对同厂家同批次的110kVⅡ段母线刀闸A，B，C三相支柱瓷绝缘子进行了声波检测，检测结果如图2所示。

现场测试峰值出现的频域范围与实验室判据之间存在1 000Hz的差别，分析认为可能是由于现场电磁波干扰造成，具体原因尚需进一步研究。通过观察110kVⅡ段母线刀闸A，B，C三相支柱瓷绝缘子功率谱密度图可以发现，A，B两相只在3.5kHz左右出现基本峰，而C相除了3.5kHz左右出现基本峰外，在5.9kHz左右出现区域峰值，而且其幅值超过基本峰的一半。停电检查发现外观并无异常，但是经过超声波检测发现该支柱绝缘子下部第一伞裙与法兰之间存在2～3cm的裂缝，该部位出现裂缝很容易导致支柱绝缘子断裂。