电力设备无损检测技术研究

孙言蓓

摘要：无损检测技术对于电力设备的重要性不言而喻，目前已在电力设备检测中得到了广泛的应用，并得到了改进、完善和发展。无损检测技术种类较多，文章主要对目前应用于电力设备检测主流性、前景性的无损检测技术进行了分析，并提出了在电力设备检测中无损检测技术应用的相关方法及建议，以促进这些技术的进一步推广和应用。

关键词：电力设备；无损检测技术；超声检测技术；射线检测技术；声发射检测技术 文献标识码：A

中图分类号：TM732 文章编号：1009-2374（2015）27-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.016

无损检测，即对被检测对象不产生性能或属性影响、损害的基础上，做出状态、缺陷等情况的准确检查、测试及判定，为检测对象的维修、更换提供重要的参考依据。无损检测以其全面性、非破坏性、可靠性等诸多优点在各领域得到了广泛的应用，当然也满足电力行业的高安全性、稳定性要求，这使其成为保证电力设备处于良好运行状态的重要技术之一。特别是随着计算机技术、数字化技术、图像识别技术的发展与整合，无损检测技术已在电力设备检测中得到了深入的应用。目前而言，无损检测技术主要有超声检测、射线检测、声发射检测、红外检测、渗透检测、磁粉检测、涡流检测这几种，在电力设备检测中都有所涉及，但就其应用广泛性和发展前景而言，尤以超声检测、射线检测、声发射检测最为突出，这将是文章所研究的重点，现分析

如下：

1 超声检测技术

超声检测技术是利用声波震动原理，通过频段检测零部件内外可能存在的缺陷。超声波较高的频率，使其直线性高速传播，并极易在界面中发生反射，从而更好地进行缺陷检测。而对超声波在介质中传播时间及速度的分析，可有效地判断出缺陷的具体位置，对反射能量大小的确定，可准确判定出缺陷的基本情况。因此，超声检测与其他的无损检测技术相比较，灵敏度更高，能精细化检测尺寸较小的缺陷，且使用设备并不复杂，检测成本不高，检测速度快，限制条件少，在电力设备检测中具有广阔的应用前景。虽然超声检测技术有一些明显的缺点，如较难直观形象判定缺陷，不易进行定量定性检测，同时记录以及评价欠缺客观性，但随着数字信号处理技术、成像技术与超声检测技术的融合，扩展出了多种自动化超声检测技术，并解决了超声检测以往存在的诸多难题。其中超声相控阵技术就是多种技术与超声检测技术整合的成功典范，笔者在此作重点介绍。

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位控制，获得灵活可控的合成波束，其具有动态聚焦、成像、灵敏度、分辨力、信噪比、定量分析等诸多优点，可以说该检测技术是检测自动化发展的一种趋势，在此进行研究具有一定的实际意义，以促进该技术的进一步推广和应用。

在电力设备中，厚壤工件、粗晶材料和复杂形状工件较多，如汽轮机转子叶根、轮槽和键槽等，难以用普通单一的探头进行检测，而超声相控阵技术的应用正好解决这一难题。以汽轮机转子叶根检测为例，使用相控阵换能器，可在不拆卸叶片的条件下进行检测，既提高检测效率，又避免拆卸损坏。另外，在电力设备中存在着大量的焊缝检测，若使用相控阵焊缝探头，通过不同探头组的创建，可使相控阵配置覆盖焊缝区域，实时显示焊缝区域图像信号，再加上声线追踪技术的应用，可手动进行焊缝检测操作，快速定位缺陷区域。

2 射线检测技术

射线检测是根据电磁波的特性对电力设备金属零部件进行检测，虽然该检测方法缺乏对裂纹等面积型缺陷的感知，但敏感度较高，能实现对被检对象内部缺陷的检测。射线检测技术包含了中子射线、X射线等多种技术，在电力设备检测中，X射线应用的较为频繁和广泛，特别是基于数字成像的X射线技术更具备了深远的应用前景。传统的X射线成像技术采用的是感光胶片成像，分辨率高，但实时性差，不利于图像的存储、传输及管理，直接数字化射线成像（DR）弥补了以上缺陷，成像质量高，传输速度快，储存方便，实时成像显示能实现在线检测。因此，DR技术是目前X射线数字成像技术的发展趋势，在电力设备检测中的应用具有诸多

优势。

以该技术在GIS设备中的应用为例，GIS设备包括断路器、母线、隔离开关、互感器、接地开关、避雷器、套管和过渡元件等，其以占地空间小、安装方便、可靠性高等优点在电网中得到了普遍性的应用。但其在制造、组装、安装、使用等环节中容易出现接触不良、金属颗粒、电位悬浮、灰尘、金属尖端等缺陷，这些缺陷若不及时通过检测发现，一旦发生故障，需较长维修时间，对整个电力系统运行产生影响。对于GIS设备的检测，局部放电和气体成分检测应用得较为普遍，但仍无法完全确定设备内部是否有缺陷存在，也不能可视化确定内部缺陷的位置。因此，在某些情况下，传统为GIS设备检测策略会面临着诸多问题，然而利用X射线数字成像DR技术可对GIS设备缺陷实施可视化无损检测，并直观、可靠、准确地评价GIS设备内部情况。另外，X射线数字成像技术不仅能独立开展GIS、互感器、断路器、变压器等诸多电力设备的内外部缺陷检测，还可联合采用超高频局放、超声波局放等常规检测方法，实现各种检测方法的互补，从而提高检测精度及检测效率。可以预见，该技术将成为电力设备检测的重要

技术。

3 声发射检测技术

声发射检测技术是最近几年兴起的一种利用接收声发射信号进行检测的技术，其与其他无损检测技术最大的区别就是动态性，这就奠定了该技术诸多的优点：能检测出活动性缺陷；提供整体性、大范围快速检测；可根据载荷、时间、温度等变化信息开展在线监控和检测；适用于其他方法无法开展环境下的检测和受限复杂形状结构的检测。声发射技术目前在诸多电力设备无损检测中得到了广泛的应用，其中一个重要方向就是对变压器、GIS、绝缘子等设备局部放电进行检测，其与传统局部放电检测方法的有效结合提高了无损检测效率。以绝缘子放电检测为例，绝缘子放电时将空气瞬间击穿，使空气急剧膨胀，膨胀结果以声波的形式向外传播形成声源，利用声发射技术对该声源进行定位，从而检测出绝缘子的放电位置，可实现绝缘子的长期在线检测。可以看出声发射技术动态检测优势较为明显，能够全过程监测缺陷的产生、扩展到破坏，因此，该检测技术特别适合电力设备的在线监测。

可想而知，在电力设备状态检修的大发展趋势下，能适用于在线监测的声发射技术将开辟更宽广的天地。

4 结语

除了笔者所述以上三种无损检测技术外，在电力设备检测中还常用到红外检测、涡流检测、渗透检测、磁粉检测等多项技术，这些无损检测方法所依据的原理各不相同，这就决定了每一种检测方法有其自身特点、适用范围和局限性，这也是多种无损检测方法并存于电力设备检测的原因。当然使用某一种方法进行所有缺陷的检测，从理论上讲也是不现实的，因此，在电力设备无损检测实践中，避免试图使用一种检测方法解决所有问题，要结合检测对象本身及环境，充分认识和发挥某一种无损检测方法的优势和特点，然后联合使用其他无损检测方法，通过各种技术所提供的综合信息，发现更多的缺陷，相辅相成，协作产效。例如在用常规超声波检测厚壁小角度坡口焊缝时，焊缝中的沿坡口边缘的未熔合等面状缺陷就很难检出，若是使用超声波衍射时差技术则能很有效地检出这种缺陷，但超声波衍射时差检测技术在根部与上表面存在一定的检测盲区，而磁粉、渗透是上表面缺陷的有效检测方法，这几种方法的联合应用将能有效解决一系列问题。

参考文献

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[2] 王达达，魏杰，于虹，等.X射线数字成像对GIS设备的无损检测[J].云南电力技术，2012，（2）.

[3] 王进，杨迎春，吴章勤，等.电网设备无损检测新技术应用[J].云南电力技术，2013，（5）.

（责任编辑：周 琼）