输电线路耐张线夹的数字射线检测

肖仲谊，乐群立,许云伟

(浙江无损检测工程技术有限公司，杭州 311215)

随着我国电力行业的快速发展，一批高压、特高压线路陆续建成。由于其电压等级高、线路错综复杂，且常跨越高速公路、高铁线路、重要输电通道等重点区域，所以对线路的安全性、稳定性、经济性提出了更高的要求。

耐张线夹的压接施工属于隐蔽工程，线夹的内部压接缺陷以及压接定位缺陷常无法检测，而线夹部位断线事故时有发生，全国范围内也出现过多起因压接质量不良引起的断线故障；因此，对于输电线路，特别是“三跨”线路，输电线路耐张线夹和接续管的压接质量都关系线路安全[1-2]。

当前规程中主要通过严格控制压接工艺，压接完成后检测外观质量，以及测量对边距来实现压接质量的控制。

1 耐张线夹分类及结构

按照金具的主要性能和用途，其可大致分为悬吊金具、锚固金具、连接金具、接续金具、防护金具、接触金具等。各种锚固金具又称为紧固金具或耐张线夹，这种金具主要用来紧固导线的终端，使其固定在耐张绝缘子串上。锚固金具结构如图1所示。

图1 各种锚固金具外观

锚固金具一般又可分为悬垂线夹和耐张线夹。文章主要介绍了压缩型耐张线夹压接质量的DR检测技术，并对压接过程中存在的缺陷是否需要进行处理进行了判断。

压接是指以超高压液压泵为动力的压接机，配套相应压接模具对导地线及压接管进行满足使用要求的连接工艺过程。钢芯铝绞线耐张线夹的典型结构如图2所示，其压接位置分别为图中a、b、c 3处，重点检测部位分别为图中A、B、C 3处，即钢锚与外部铝套管压接区域、芯线与锚管或芯线接续管压接区域、外部铝管和绞线或中间套管压接区域等。

图2 钢芯铝绞线耐张线夹的典型结构示意

2 DR检测的原理

DR检测是一种基于射线检测原理，利用射线接收/转换装置(平板探测器)和监视器来代替传统射线照相中的胶片得到射线检测图像的新型无损检测技术。其使用射线接收/转换装置将不可见的X射线转换为数字或模拟信号，再经过放大和计算机处理后显示在显示器上，显示的图像能提供有关材料内部缺陷的性质、大小、位置等信息，按照有关标准对检测结果进行缺陷等级评定，即可达到检测的目的。

DR检测也就是狭义上的直接数字化照相(DDR)，通常采用平板探测器技术进行成像。平板探测器由大量微小的带有薄膜晶体管(TFT)的探测器整列排列而成，一般按能量转换方式可分为间接转换型DR和直接转换型DR。

间接转换型DR系统的关键部件是获取图像的平板探测器，其由X射线层与非晶硅光电二极管、薄膜晶体管、信号储存基本像单元及信号放大与信号读取单元等部件组成。

直接转换型DR系统可以直接获取并将X射线能量转换成为数字信号，不需要通过媒介或其他方法获取和转换入射的X射线能，目前有两种，一种为线扫描，一种为FPD(平板式探测仪)。

1．抱定师范宗旨。蔡元培认为教师对于教育，对于社会，担负着对被教育者“传布普通之知识，陶铸文明之人格”[2]卷1，385的重任。师范毕业生“要知既具有教育智识，不必务求在何等学校施教。即借一公共地方，如从前私塾之自行办理，未始不可”；一定要“抱定入学宗旨，勇往直前，不变目的，莫虑其它”[2]卷2，479。所谓“抱定宗旨”，在蔡元培看来，入法科者，非为做官；入商科者，非为致富；入师范者，就要献身国民教育。“宗旨既定，自趋正规”[2]卷3，8-9。

DR检测技术与常规射线检测方法基本相同，唯一不同的是原先的胶片采用DR成像板代替，后期对检测图像进行相关处理后即可进行评定，具有检测速度快、效果好，现场直接评定等特点[3]。

3 实际应用

由于《架空输电线路“三跨”重大反事故措施》(国家电网运检〔2016〕413号)已对耐张线夹检测进行了明确要求。国家电网有限公司也发布了《输电线路金具压接质量X射线检测技术导则》，主要适用于交流电压为110 kV～1 000 kV和直流电压为400 kV及以上电压等级的输电线路，其内容包括金具压接质量X射线检测、检测方法、检测结果的后处理、质量要求、缺陷的辨识和处理等，为现场开展线路金具压接质量的X射线检测工作提供了依据。

通过现场了解和分析，输电线路高压耐张线夹的高空DR检测工作主要有以下难点。

(1) 超高空检测。

(2) 检测使用的射线机无处固定。

(3) DR成像器无具体的固定位置。

(4) 现场检测时无法保证射线机与DR成像器的相对位置不变。

(5) 常规检测设备尺寸过大并且质量较大，在高空线路中检测极不安全。

(6) 常规检测需要外接工作电源，在野外和高空作业极不方便。

采用以下数字射线机和成像板对耐张线夹进行检测，数字射线机型号及参数如下：射线机型号为CP160B；总质量(含电池)为9.3 kg；电压步进为1 kV ；最大穿透力(铝)为100 mm；辐射方式为定向；机头尺寸为φ124 mm×490 mm(外径×长度)；管电流步进为0.1 mA；预警时间为099 s；使用温度为-25 ℃+50 ℃；焦点尺寸(长×宽)为0.8 mm×0.7 mm；电压范围为40 kV160 kV；管电流为0.1 mA0.5 mA；电压输出种类为恒定位；连续曝光时间为300 s。

通过改变射线机型号，采用电池为射线机供电，这样既减轻了设备重量又解决了野外高空现场作业的电源问题。

成像板型号及参数如下：品牌为德国布鲁泰克；型号为RAPIXX 4336；闪烁体为碘化铯(Csl)；最小像素为127 mm；有效区域尺寸(长×宽)为424 mm×353 mm；灰阶转换参数为16 bit；质量为3.8 kg；尺寸(长×宽)为4 60 mm×384 mm×15 mm；像素矩阵为3 072像素×2 560像素；材料类型为amorphous silicone；连接方法为有线无线兼容；线对值为3.90 lp·mm-1(线对/毫米，单反镜头分辨率计算单位)；电池工作时间为6 h；电压为100 V240 V；量子检测效率为65%。

另外，通过设计相关的DR检测工装来固定射线机与成像板的相对位置，工装使用铝合金材料制作，确保整体工装质量在可控范围之内，一端用于固定射线机，另一端用于固定成像板，确保每次检测时相对焦距和位置固定。从而确保每次检测的DR图像和位置统一且放大倍数相同，为后期对检测图像的评定提供了良好的物理基础。

将射线机和成像器结合为一个整体，这样在高空作业时也保证了设备的安全；通过地面建立中心站，实现了无线遥控操作，既方便高空作业又避免了每次上下拉设电源线和网络线的不便，每次通过对讲机可实现高空与地面的联系。国家电网架空输电线路“三跨”耐张线夹的DR检测已经开始实施了一段时间，检测颇有成效。220kV耐张线夹的DR检测结果如图3所示，主要检测区域为压接的3个区域，500 kV耐张线夹DR检测结果如图4所示。

图3 220 kV耐张线夹的DR检测结果

在实际检测过程中，不同区域发现存在缺陷的情况，举例如下。

(1) 区域1存在凹槽欠压的情况(见图5)。此耐张线夹凹槽压接后仍留有间隙，但不能依此判断是否欠压，需进行对边距复核；经复核发现对边距超标，则断定为欠压，按危急缺陷要求立即补压；如果测量对边距合格，可不处理。

图5 500 kV耐张线夹凹槽欠压区域DR检测结果

(2) 区域2存在过压的情况(见图6)，耐张线夹铝管非压接区发生形变，但铝管和锚管未见损伤，可不处理。

图6 500 kV耐张线夹铝管过压区域DR检测结果

(3) 区域3存在锚管腔体内空隙的施工偏差情况(见图7)。如果耐张线夹锚管腔体内空隙比例为15%～30%，一般需结合实际停电进行重压处理；如果锚管腔体内空隙比例小于15%，可暂不处理；如果锚管腔体内空隙比例大于30%，则必须立即进行返工处理。

图7 500 kV耐张线夹锚管腔体内空隙区域DR检测结果

(4) 区域4存在铝管与铝线部位漏压情况(见图8)。对于铝管未发生变形，部分铝管与铝线部分漏压小于10%，一般暂不处理；如果条件允许可进行补压；对于铝管未发生变形的，部分铝管与铝线部分漏压10%～30%的，结合停电情况进行补压；对于铝管未发生变形的，部分铝管与铝线部分漏压30%～50%的，按严重缺陷尽快进行补压；对于铝管未发生变形的，部分铝管与铝线部分漏压50%及以上的，按危急缺陷立即进行重压处理。

图8 500 kV耐张线夹铝管与铝线部分漏压区域DR检测结果

4 结语

通过设计DR检测工装，对现场高空耐张线夹进行检测。从检测结果可以看出，各项指标均满足相关标准的要求，所得到的图像放大倍数均一致，为3个区域的后续评定工作奠定了良好的基础。

对比常规射线检测，DR检测的工装检测效率高出5倍以上，在很大程度上减少了人工投入，降低了安全风险，这样既实现了现场检测质量的有效控制又节省了大量的检测时间，为线路的按期投产提供了保障。

目前国内仍采用人员手动固定检测工装，后续可使用无人机进行操作，可大大降低人员受辐射的影响以及高空作业的安全风险；目前对不同区域的检测还是以定性为主，后续可进一步研究对不同线路的线夹、不同区域存在的缺陷进行量化的方法，同时与外观测量的对边距数据进行比较，为线路的安全评价提供了更准确的依据，也为施工压接工艺提供了基础数据参考，以便进一步提高耐张线夹的压接质量。