变电站GIS设备筒体焊缝涡流带电检测技术

朱涛　蒋欣峰　胡治家

摘 要：GIS设备在变电站中占据重要地位，是主要的承压设备，其内部结构较为复杂，通常充有绝缘气体（一般为SF6），针对GIS设备外壳制造而言，我国拥有明确的制造规程，筒体焊接是其外壳制造的主要环节，焊接施工质量关乎设备安全运行状态。涡流带电检测技术是实现GIS设备现场筒体焊缝带电检测的关键，笔者从涡流检测技术入手，就其技术要点阐述几点观点。

关键词：GIS设备；焊缝；涡流；带电；检测技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.034

GIS设备（Gas Insulated Switchgear）即气体绝缘电气组合设备，主要包括隔离开关、断路器、接地开关、避雷器等设备，内部结构较为复杂，由于承受电压较高，普遍内置SF6气体，其外壳通常由铝合金材料焊接制成。在设备运行使用过程中，焊缝处受过多种因素影响，可能出现裂缝影响设备的安全运行，此时就需要应用相应的检测技术，对于设备筒体进行无损检测。

1 涡流检测技术概述

现阶段，检验焊缝质量常用的无损探伤方法主要包括超声检测法、磁粉检测法、射线检测法以及涡流检测法等。不同的检测方法具有不同的应用要求和适用领域，就变电站GIS设备而言，受其现场环境、设备材质、设备运行工艺要求等因素限制，射线检测法、磁粉检测法以及渗透检测法均不适用。对比多种检测方法，涡流检测法具有相应的应用优势

（1）检测原理。涡流检测技术主要依靠电磁感应原理实现。当通有交流电的线圈附近有导体接近时，导体就会与线圈产生的交变磁场产生相应的电磁感应作用，并在导体中产生相应的感应电流，即涡流。导体受本身电导率、形状、缺陷等影响因素变化影响，其感应电流也会产生相应的变化，利用此类变化现象进行导体性质判断，就是涡流检测技术。如导体表面存有裂纹，将会影响涡流场的分布和强度，进而引起线圈抗阻和感应电压的变化，相关人员检测这一变化，即可了解导体表面的裂纹情况。

（2）检测探头的选择。涡流检测技术对于探头的要求相对较高，这是因为利用涡流技术进行裂纹检测，主要适用于表面光滑的材质，针对GIS设备这种不可去表层漆层的材料，在实际裂纹检测中，易出现一些干扰信号，影响检测准确性。操作人员在选择探头时，应优先选择正交桥式线圈探头，合理调整工作频率，增大裂纹信号和提离信号间的相位差，并相对抑制提离信号，从而提高检测的准确性。

（3）研制对比试块。对比试块是指用于提高检测结果准确度、调节涡流检测设备灵敏度以及确定检测验收水平的元件。在制作对比试块过程中，应保障试块与被检元件材质相同。就一般情况而言，常使用铝合金材料制造对比试块，操作人员还应注意试块表层漆层以及相应的焊接材质，均应与实际设备元件相同。操作人员应利用电火花人工在对比试块表面制造出相应的人工刻槽。如某变电站在运行工作过程中发现DIS设备筒体焊缝处出现表面裂缝若干，长度15.0mm～278.9mm不等。操作人员结合现场检测实际需求，只做了四块对比试块，分别为母材刻槽对比试块、焊缝横向缺陷灵敏度刻槽对比试块、焊缝热影响区缺陷灵敏度刻槽对比试块、以及焊缝纵向缺陷灵敏度刻槽对比试块。四种对比试块的人工刻槽规格均为0.5*1.0*2.0mm。

（4）波形分析。针对不同的对比试块进行涡流检测，可得其相应的波形图，如图一所示。对比不同波形图的波形差异，即可得出相应的检测结论。有波形图分析可得，图（a）中的缺陷波灵敏度在四块试块中最高，波形不具备宽度，与焊缝干扰角相差最大，约相差20°；由图（b）、（c）分析可得，导体焊缝纵向缺陷及横向缺陷，在焊波的影响下，其灵敏度有所降低，与母材相比降低2dB，波形具有一定宽度；在进行焊缝热影响区相应的缺陷检测时，操作人员除保障探头与焊缝平行外，还需进行横向扫查。受探头尺寸影响，在实际检测过程中，易遗漏焊缝边缘处的缺陷；由图（d）可得，热影响区具有最低的检测灵敏度，波形宽度最大，具有15.0°左右的相差角。如焊缝焊高大于2.50mm时，灵敏度再次降低4dB，波形变宽明显。

（5）确定灵敏度。灵敏度调节相关工作，具体由操作人员控制探头在对比试块表面，通过扫查相应的人工刻槽完成，在扫查过程中，信号会随着刻槽深度的不断加深二增大。本组检测中选用1.0mm深的人工刻槽，如将该刻槽信号增幅调整至满屏高度约为50.0%。在实际检测应用过程中，操作人员需结合现场GIS设备焊缝缺陷波和结构波的角度，以及通过涡流检测得出的缺陷埋藏深度等因素，合理选择检测设备工作频率，以增强检测效果。操作人员在检测过程中，应重点控制探头依照可能出现裂纹缺陷的走向，进行探头踢动，检测方向移动关乎于检测的可靠性。并且操作人员应充分考虑到线圈与缺陷夹角对检测结果的而影响，在实际检测过程中，进行45°角的扫查。

2 现场检测

对比涡流检测试验，在实际现场应用过程中，利用正交桥式平探头进行裂纹检测，实际效果良好，可较为准确的检测出设备筒体裂纹缺陷信息，具有较高的实际应用价值。

3 结语

综上所述，GIS设备作为变电主要承压设备，在实际运行工作过程中，如其设备筒体焊缝处出现裂纹缺陷，应优先选用涡流检测技术进行检测，以满足设备实际检测需求。在检测过程中，操作人员应重点控制探头选择、波形分析等检测环节，规范检测操作，以提高检测灵敏度，从而提高涡流检测的准确度，保障后续工作的顺利进行。

参考文献：

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