基于B型显示超声波的耐张线夹压接质量检测方法

骆国防，赖江波，章学兵，童贤靓

(1.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海 200437； 2.国网新源新安江水力发电厂，浙江 建德 311600；3.国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799)

作为输电线路“三跨”区段中的关键部件，耐张线夹的压接质量直接影响电网安全。耐张线夹主要由铝管和钢锚组成。利用压力对铝管-钢锚、铝管-导线位置进行压接成型，使导线和耐张线夹牢固结合，承担连接导线全部张力的同时也起到通流作用。耐张线夹压接质量的检测方法主要有外观检查、握力试验和X射线检测。外观检查不能检查内部质量；握力试验为破坏性试验，不能对内部质量进行精准判定；X射线检测结果直观、准确、不损伤导线和金具，但测试系统复杂、设备繁重、塔上作业不安全且存在辐射风险。作为应用广泛、技术成熟、发展较快的超声波检测，其设备轻便、操作简单、显示直观且无辐射风险，在电网设备金属及绝缘材料检测中发挥了重要作用，有效保障了电网设备的安全运行。鉴于分析，本文提出基于B型显示的超声波技术检测耐张线夹压接质量的方法，并通过试验验证该方法的可行性和有效性。

1 耐张线夹典型试件

本文所选用试件为上海某220 kV输电线路用耐张线夹，其型号为NY400/35BG(N表示耐张线夹，Y表示压接型，400/35表示铝截面/钢截面，BG表示铝包钢，即钢芯铝绞线)。该压缩型耐张线夹如图1所示。

图1 耐张线夹典型试件

2 超声波B型显示简介

超声波B型显示是线扫描检测方式，是将探头在工件表面沿着一条线扫查时的距离与声传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来。在信号处理过程中，将时间轴上不同深度的信号幅值记录下来，在每个探头移动位置沿时间轴用不同颜色显示出信号的幅值。超声波B型显示是二维数据，可以得出工件中缺陷位置、取向与深度及幅值信息。

3 试验验证

本次耐张线夹超声检测试验设备主要有耐张线夹试件、超声波检测仪器设备、探头、标准试块及参考试样、耦合剂等。

3.1 仪器与探头

本次试验仪器为武汉中科HSXJ-I型电力行业耐张线夹专用检测仪，仪器具有B扫描成像功能。探头根据本次耐张线夹套管厚度选择直径5 mm、频率10 MHz的窄脉冲纵波探头。

定制拉线编码器、卡扣(固定编码器)应用范围为15～55 mm，卡扣可以根据现场输电线耐张线夹的尺寸来调节松紧，如图2所示。

图2 卡扣放置示意图

3.2 试块与耦合剂

标准试块：CSK-IA(铝)，用于测试仪器性能及探头参数。参考试样：用于确定检测灵敏度和探测范围，参考试样应选取与检测对象具有相同制作工艺及流程的耐张线夹，且规格应基本相同，参考试样见图3。耦合剂采用化学浆糊。

图3 耐张线夹参考试样

3.3 参数测量与仪器设定

用标准试块CSK-IA(铝)调节仪器的扫查速度，测量探头的前沿与K值，依据检测工件的材料声速、厚度以及探头的相关技术参数对仪器进行设定。

3.4 基线比例的调整

将耐张线夹套管与导线、钢锚材料结合部位第一次界面反射波调整为基线满刻度的20%～30%。

3.5 灵敏度设定

探头应置于参考试块耐样线夹套管与导线、钢锚材料未压合部位，将底波调整至满屏的80%。

3.6 检测试验

图4中耐张线夹A侧是铝套管与钢芯铝绞线通过压接方式连接，B侧是铝套管与钢锚通过压接方式连接。由于两侧压接部位为六边形，表面较为平整，适合超声波入射，所以采用任意一面作为检测面均可。检测应在耐张线夹压接平面上进行，将探头与拉线编码器连接，探头应与检测面耦合良好，沿耐张线夹轴向方向进行直线扫查，扫查速度应不超过100 mm·s-1。

图4 扫查耐张线夹A侧和B侧

3.7 缺陷评定

A区检测B扫描图像上一次底波出现平直线型显示的区域为导线与铝套管未压接区域L0，一次底波出现曲线显示且曲线波动范围大于1/3周期的区域为压接完好区域L1，如图5(a)所示。L1应大于耐张线夹安装工艺要求；否则判为不合格。

图5 耐张线夹典型的反射回波和扫描图像

B区检测B扫描图像上一次底波出现平直线型显示，铝套管凹陷数量与钢锚凹槽数量不符或凹陷尺寸小于凹槽深度80%时为钢锚与铝套管未压接区域L0，一次底波出现凹槽形状，铝合金套管凹陷数量与钢锚凹槽数量相符并且凹陷尺寸大于凹槽深度80%时为钢锚与铝套管压接完好的区域L1。L1应大于耐张线夹安装工艺要求，否则判为不合格。

图6(a)是耐张线夹A侧超声波检测B扫描图，因铝套管底部与钢芯铝绞线接触部分通过压接会发生形变，形变部分正好充分填充钢芯铝绞线两铝丝之间的缝隙，检测结果是反映铝套管底部的反射信号，B扫描图呈现“波浪”形状；图6(b)是铝套管与钢锚连接部分，钢锚圆柱形中间有两处凹槽，B扫描图靠左部分是工装压接后，铝套管与钢锚圆柱压接形变相对减薄反射信号，右部分是铝套管形变填充钢锚两处凹槽，铝套管厚度未变。图6(b)可看成两段滞后的信号并与邻近反射信号断开产生一定距离，达到要求说明压接良好且合格。

图6 压接合格的耐张线夹试件超声波B扫描检测结果

图7 压接不合格的耐张线夹试件超声波B扫描检测结果

图7(a)上方是耐张线夹铝管的A侧超声波B扫描信号，图下方的B扫描图成一条直线，说明耐张线夹A侧铝套管未与钢芯铝绞线接触，铝套管底部较为平整。图7(b)是耐张线夹B侧压接检测结果，钢锚中有两个凹槽，压接后铝套管会将钢锚的凹槽填充，图中呈现一条直线，说明B侧的铝套管未填充钢锚凹槽。综上可得，该耐张线夹试件压接质量不合格。

3.8 试验结果

本次试验结果验证了B型显示超声波检测耐张线夹压接质量的可行性及有效性。

4 结语

本文对输电线路耐张线夹压接质量检测方法进行梳理，发现当前适用的检测方法都存在不足，为此提出用B型显示超声波来检测耐张线夹的压接质量，并通过试验证明该方法的可行性及有效性。本研究为耐张线夹压接质量检测提供了新的思路，对提升输电线路安全稳定运行具有重要意义。