无损检测技术在电力系统中的应用研究

尤计龙 张子奕

国网安徽省电力有限公司灵璧供电公司 安徽灵璧 234200

电力企业在日益增加的电能需求与新的社会形势之下，需要保障电力设备在高温、高压下的安全运行，所以在设备制造、设备维护等多个方面都需要利用无损检测技术，可以有效探测人的肉眼无法了解的试件内部缺陷和问题，在质量检验中保障精度和可靠性，开展技术研究也具有显著的现实意义。

1 无损检测技术的原理

无损检测技术在不破坏试件的前提下，对受检对象进行有效测定，尤其是对物体内部与机械性能缺陷的合理分析，其应用范围也随着技术不断发展，逐渐延伸到国民经济的各个领域当中。电力体制改革的背景下，让许多设备的管理和维护都利用了无损检测技术，包括电网管线、配电网、变压器等，这些设备在长期使用过程中，必然会产生内部和外部的安全问题，需要经过无损检测来探明缺陷种类以便于采取针对性的技术措施[3]。需要注意的是对于生产产品与现实使用产品，除非产品出现严重质量问题不得不提前停止使用，否则不得进行破坏性检测。无损检测并不影响被检测对象的使用性能，因此，除了对原材料、工艺环节与成品进行检测之外，使用中的设备与试件同样可以进行检测，判断是否符合图样或技术条件的要求。

2 无损检测技术在电力系统中的应用

2.1 射线检测

射线检测的技术原理是利用电磁波的穿透性，对金属零部件的内部缺陷进行有效检测，按照射线类型的不同，可以满足不同试件的技术要求。通常情况下，射线检测对裂纹并不敏感，但对于某些气孔、焊接未焊透等缺陷非常敏感。换言之，相比于面积型缺陷，体积型缺陷利用射线检测可以取得更有效的结果。但考虑到射线检测的成本较高，某些需要抽检的零部件在需要满足铸造要求与工艺水平的前提下会采用这一检测模式。需要注意的是射线检测具有控制范围，在超过范围后，会产生一定的副作用，对人体也会产生一定伤害，因此在满足技术要求的前提下，应当对射线检测进行合理屏蔽，对照射时间进行控制。在金属焊接件的内部质量检测中，为了保障检测精度，还应远离射线源。

2.2 超声检测

超声检测是使用500到10000kHz频段进行检测，其原理是频段穿透零部件后，反射回波的位置、高度、波形等，可以作为表面缺陷判断的参考依据，以其动态特征和静态特征来进行无损检测。超声波频率较高，传播直线性良好，在固体中可以保持良好的传播能力，在两种不同介质界面下，其反射的性能可以用来进行探伤。超声波探头与零部件接触时，探头产生的超声波可以向零件发射，并转换成电信号进行处理。对缺陷位置的判定，可以通过超声波在介质中传播的速度与频率来进行分析。一般情况下，反射面越大也说明缺陷越大，放射的能量会随之提升，这也可以成为缺陷当量的主要判断依据。相比而言，超声检测在灵敏度上更加出色，且设备简单，对于技术的要求较低，也不会对人体产生严重影响。所以超声检测在目前的应用范围最为广泛。但需要注意的是，超声检测也存在着一定的缺陷。首先是在定性定量的难度上较大，且对检测结果缺少客观有效的记录与评价方法，在某些环境下的使用具有一定的局限性。例如在电力设备的维护当中，遇到一些表面较为复杂的零部件时，其精度可能会受到影响[2]。但对于电气放电产生的漏电、电晕等故障类型，这种故障信号利用超声检测的准确性较好。

2.3 涡流检测

涡流检测的原理是通过电磁感应原理，即金属在磁场作用下会产生涡流。按照涡流的分布情况及其大小，可以对铁磁性材料缺陷进行有效判断，并从材料类型、工件尺寸中来确定材料的物理性能。该方案可以适用于导电材质的试件探伤，包括钢、铝、镍、钛等，对表面与近表面的缺陷进行自动化检测，以电信号输出结果，可以在短时间内获取检测结果，这也是非接触式检测技术的优势所在。但是该方案只能针对一些形态简单的试件，形状复杂的试件并不适用，会受到某些信号的干扰等。因此，该检测方案适用于管材等类型的材料或凝汽器钛管检测等。

2.4 渗透检测

渗透检测即荧光探伤，利用渗透剂本身的渗透性能来检测零部件表面存在的缺陷。具体操作方案是在清洁剂表面进行渗透剂的喷涂，喷涂前要保障零部件表面的光滑，无油脂和油漆的残留。如果零部件表面存在裂缝，渗透剂可以在短时间内沿着裂纹一直渗透，其强大的渗透性也可以发挥有效作用，在经过显像剂的作用后，表面在静置一段时间后会出现明显的显像膜，渗透剂也会被析出零部件表面，展示出裂纹的具体形状。可以看到该方案的效果最为显著，但考虑到其检验的成本较高，尤其是检测线使用后还需要对废液进行环保处理，在符合技术标准后才能排放[3]。因此，目前该方案多用户于电力设备维护工作中的辅助检测。

3 无损检测技术的发展方向

电力系统的精度要求较高，且未来的社会电能需求较大，要想让无损检测技术得到广泛使用，就需要在保障检测质量的前提下提升设备的使用性价比。电力产业作为我国的经济支柱产业，电子技术与图像处理技术的发展也让无损检测技术与现代新技术之间形成了有效配合。例如以超声检测为例，使用超声波探伤仪进行检测会受到人为因素的影响，但技术的快速发展之下，对于检测精确度的要求也相对较高，超声波信号可以进行数字化采集与分析，也能对保存的波形展开技术研究。以超声成像为代表的高新技术可以反映出物体的关键信息，为今后的研究提供技术保障。

4 结语

现代高新技术的不断发展，也让电力系统设备的无损检测方法有着新的发展目标。未来的研究工作中，也应该进一步朝着改善系统运行和改善控制性能的方向发展，在提升设备经济性和安全性的同时，促进无损检测技术使用范围的提升。