超声波技术在支柱绝缘子探伤中的应用

韩正强

【摘 要】随着我国经济的发展，我国的现代化进程也跟着迈上了一个新的台阶，在超声波技术领域上也得到了长足的进步。目前，我国超声波技术已经逐渐的开始在支柱绝缘子探伤中进行应用。基于此，下文就支柱绝缘子的断裂原因以及支柱绝缘子的超声波探伤方法和相关案例做了简单分析，希望对我国超声波技术在支柱绝缘子探伤中的应用发展有所启示和帮助。

【关键词】超声波技术;支柱绝缘子探伤;应用

中图分类号：TM216文献标识码A

1引言

近几年来，我国电力企业高压支柱绝缘子事故发生频繁，在很大程度上给电力系统的正常运行以及人们的生命财产安全方面造成了威胁。为此，相关电力企业应该积极研究支柱绝缘子断裂的原因，并应用超声波技术对支柱绝缘子进行探伤，从而确保支柱绝缘体的完好，保证电力系统的正常运行。

2造成支柱绝缘子断裂的原因

2.1瓷瓶胶装剂的膨胀应力

支柱绝缘子的胶装水泥中含有氧化镁、三氧化硫、氧化钾等，其含量如果超过了一定的限度就会造成体积的大幅度的上升，使得瓷瓶胶装剂产生膨胀应力，最终导致支柱瓷绝缘子断裂。

2.2溫度、冰冻应力以及操作应力的影响

第一，支柱绝缘子对于周围的温度很敏感，受到季节温差影响，电瓷的膨胀系数就会有所变化;第二，支柱绝缘子在闪绝缘子胶装部位如果出现空洞存水或者是胶装剂致密度差浸水冰冻的现象就会形成冰冻应力，在一定程度上也会导致支柱绝缘子断裂;第三，在设备机器开始工作时，难免会产生较大的操作应力，并且，在瓷瓶胶装过程中，工作人员需要对瓷瓶的外端部和法兰内部分别涂上沥青缓冲层，目的是为了降低膨胀应力。但是，一旦沥青缓冲层的厚度出现问题，将会增加各种操作应力，最终造成支柱绝缘子的断裂现象。另外，还有需要特别注意的一点是绝缘子在没有断裂以前受到温度的影响，在应力即将达到饱和状态时，支柱绝缘子的气孔、夹层等部位就会聚集大量应力，从而造成瓷瓶断裂或者是法兰裂纹。

3超声波技术在支柱绝缘子探伤中的应用

3.1几种常见的探伤方法

3.1.1爬波法

超声波技术在支柱绝缘子探伤中的应用最常见的就是爬波探伤法。爬波会形成九十度的折射角，进而使声音沿着表面向下传播。这种超声波探伤方法的表面散射现象相对较少，而且对周围环境的变化感知不是特别敏感，因此，在实际的操作过程中就不容易受到瓷砂、胶装水泥等表面粗糙物以及环境的影响。但是这种探伤方法只能用于支柱绝缘子的表面或者是接近表面的地方，故而检测速度很快。

3.1.2小角度纵波法

除了爬波法，小角度纵波法也是超声波技术在支柱绝缘子探伤中的重要应用。其探伤原理是形成小于15°折射角的纵波，对支柱绝缘子铸铁法兰附近外露区域和法兰口内部微裂纹等缺陷进行检测。在实际的应用过程中，因为其形成的折射角的角度很小，所以受横波的影响也较小，因此，这种探伤方法相对于爬波法来讲，检测范围较广。另外，相关工作人员也在不断的实践中发现，小角度纵波法在操作过程中，如果支柱绝缘子的裂纹不深，那受到瓷瓶表面粗糙的影响，在回波的判断上通常会难以把控。基于此，工作人员在应用超声波技术进行支柱绝缘子探伤的时候，往往会将爬波法和小角度纵波法结合起来，具体操作如图1所示。

3.2关于探头和晶片尺寸的选择

第一，关于爬波探头，因为绝缘子铸铁法兰和伞裙之间通常情况下所隔得距离很近，因此，检测人员在选择探头时一定要确保探头具有足够的探测空间，而在小角度纵波法的探头选择上应该注意要选用折射角度相对较大的探头，从而保证其正常移动，提高探测结果的准确性;第二，因为探头探测需要一定的空间，所以在选择晶片上应该选用尺寸较小的晶片，第三，还需要特别注意的一点是在选用过程中要注意结合支柱瓷绝缘子的工件曲率和超声波耦合的损失影响;第四对于爬波法来讲，在确保探头有足够的移动空间以后，要尽量选择大晶片。

3.3关于探头频率的选择

超声波技术在实际的探伤过程中，很容易产生发射波。在缺陷小于三倍波长的时候，则证明检测工作成功。同时，由于支柱绝缘子缺陷具有很强的反射指向性，如果超声波不能做到垂直摄入，就会随着探头频率的升高导致检测工作失败。因此，工作人员在探头频率的选择上也要结合诸多因素，做到综合考量。

4超声波技术在支柱绝缘子探伤中的应用案例

某水电厂采用爬波法和小角度纵波法对220kV的开关站支柱瓷绝缘子进行探伤，在实际操作上对每只瓷瓶的两端都进行了检测，并识别缺陷，将以东为0点，以南为3点，按照方向进行等分定位，而针对检测范围为220kV正母线变闸刀4500H瓷瓶10只。检查发现3只瓷瓶存在缺陷，其中1只有裂纹，2只有点状缺陷。具体探伤缺陷记录如表1所示。

5结束语

综上所述，鉴于支柱瓷绝缘子对保障电力系统运行的重要作用，电力企业必须加强对支柱绝缘子的探伤工作，通过应用超声波技术，利用爬波法和小角度纵波法相结合的探伤办法，及时发现并解决支柱绝缘子的缺陷问题，从而保证电力系统的正常运行，实现电力企业的长久发展。

参考文献：

[1]杨高兴.超声波技术在支柱瓷绝缘子探伤中的应用[J].大科技，2017.

（作者单位：芜湖发电有限责任公司）