支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测技术(2)

支柱绝缘子及瓷套在役超声波检测技术研究叶建锋(湖北省电力试验研究院,湖北武汉　430077) [摘　要]　介绍了支柱绝缘子及瓷套在役超声波检测技术的发展现状以及目前仍然存在的问题。

[关键词]　支柱绝缘子;瓷套;爬波 [中图分类号]T M85 [文献标识码]B [文章编号]100623986(2010)0520020202Resear ch for In2ser vi ce I n spect i on of Post In su l a torand Por cel a i n Bush i n g w ith Ultra son i c T esti n gYE J ian2feng(H ubei E lectri c Po wer Testing&Resea rch Institute,W uhan430077,Chi na)[A bstra ct]This paper intr oduce s the devel opm ent actuality and existing p r oble m of in2se r vice ins pec tion of post insulator and porce lain bushing w ith ultras onic testing.[Key wor ds]post insulator;porcelai in bushing;creep waves1　支柱绝缘子和瓷套的检测方法 目前国内外常用的支柱绝缘子和瓷套检测方法有红外线、紫外线、激光和超声波检测等方法,前三种方法主要对绝缘子进行的带电巡查,只对瓷绝缘子串和支柱绝缘子感应电压高的上部的能见部分有效,而且还受到绝缘子表面污秽程度、负荷、辐射角度、方向、距离和天气等因素的综合影响,而超声检测法能检测出支柱绝缘子和瓷套的内外部缺陷,检测效率高,受环境影响小,是防止绝缘子和瓷套意外断裂的重要方法。

247科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 学 术 论 坛瓷制绝缘子是电网设备的重要组成部件,由于其长期运行在强电场、强机械应力、风雷雨雪天气、环境污染严重等恶劣条件下,以及瓷绝缘子本身在生产制造过程中产生的内部缺陷,都使瓷质部件存在着很大的断裂风险。

近年来,国内已多次发生变电运行或检修工作人员由于绝缘子断裂导致伤亡的事故,严重影响了电网设备的安全运行,也给电力职工的人身安全造成了严重威胁。

为了防患未然,尽力避免发生此类事故,国家电网公司已专门成立了高压支柱绝缘子事故调查小组,对近年的多起事故进行调查分析并提出整改方案。

华北电网有限公司制定了《高压支柱绝缘子超声波检测导则》及超声波探伤检测人员培训方案,逐步将超声波探伤技术应用于实际的生产工作中。

超声波探伤是目前应用最广泛的无损探伤方法之一。

超声波是一种机械波,机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。

而超声波探伤中,主要涉及到几何声学和物理声学中关于声波的反射、折射、波形转换、波的叠加、干涉、绕射、惠更斯原理等知识。

如果能熟练的掌握相关知识,对于在实际工作中分析和解决各种问题将是十分有益的。

1 基本概念解释及检测设备选择要求1.1基本概念解释超声波是一种机械波,机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。

超声波探伤就是利用超声波的指向性和传播规律来检查工件中存在的缺陷情况。

此类探伤工作需要使用专用的检测工具即探伤仪才能进行,而探伤仪在一定条件下探测缺陷大小的能力被称为探伤仪的工作灵敏度,它是决定探伤仪能否准确的发现被检测设备缺陷的重要因素。

利用超声波对瓷制绝缘子探伤最常用到的两种方法就是小角度纵波检测和爬波检测。

所谓纵波,是指介质质点振动方向与波的传播方向一致的波。

爬波是指表面下纵波,是当第一介质之中的纵波入射角位于第一临界角附近时在第二介质中产生的表面下纵波。

常用的小角度纵波检测和爬波检测都是利用了纵波的传播特性来进行工作。

支柱绝缘子无损检测技术究发布时间：2023-03-03T06:00:49.264Z 来源：《中国科技信息》2022年10月19期作者：吴军[导读] 电力系统中大量使用的支柱绝缘子多采用电瓷材料，由于瓷瓶的材质问题、胶装控制不良，在长期运行下，会出现瓷瓶断裂吴军中电建宁夏工程有限公司宁夏银川 750001摘要：电力系统中大量使用的支柱绝缘子多采用电瓷材料，由于瓷瓶的材质问题、胶装控制不良，在长期运行下，会出现瓷瓶断裂。

发生过多起支柱瓷瓶断裂导致检修人员跌落死亡的事故，严重影响了电网的安全稳定运行。

关键词：支柱绝缘子；超声波检测；无损检测技术；前言：支柱绝缘子主要用于变电站交直流系统中各种高压电器设备(如隔离开关)和母线的绝缘支持及机械固定。

支柱绝缘子一旦发生断裂，会造成变电站、供电线路部分停电或全部停电，致使人员伤亡、设备损害、电量损失，严重影响社会的稳定和国民经济建设。

一、支柱绝缘子常用无损检测技术研究意义配电网是我国电力系统当中十分重要的构成成分，配电网质量会从直接的层面上对用户用电安全性及稳定性造成影响。

以往几年当中，我国配电变压器制造行业发展速度大幅度提升，市场竞争也越发激烈起来，但是与此同时我国抽样检查合格率较为低下，设备的质量在此背景下自然难以得到应有的保证，某些企业实际运行的过程中，对设备生产成本控制，导致各类产品质量层次不齐。

支柱瓷绝缘子在运行过程中受到水泥膨胀、温差、操作、冰冻等应力的作用，这些应力集中在绝缘子的法兰口内．再加之早期的产品法兰内应力沥清缓冲层没有或厚度不够．应力无处释放。

应力作用在有缺陷的绝缘子端部(例如：夹渣、夹层、生烧、气孔等)使绝缘子进入亚裂纹扩展状态(额定应力的80％左右)最后导致绝缘子断裂。

采用超声法对支柱瓷绝缘子进行探伤具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快、对被测试品和人员均无害等优点。

针对近年来发生的支柱瓷瓶断裂的事故．先后颁发了一系列的规范和文件要求对支柱绝缘子开展超声检查工作。

电网在役支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测通用工艺1适用X围本通用工艺适用于发电厂、变电站〔所〕、换流站、串补站户内和户外外径不小于φ80mm高压支柱瓷绝缘子与径小于φ150mm的断路器、CT、PT〔含CVT〕、避雷器等设备瓷质外套的超声波检测。

本通用工艺也适用于发供电行业设备安装和检修时的检测。

2编写依据《产品使用说明书》《支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测》《电网在役支柱瓷绝缘子与瓷套超声波检测》3人员要求3.1操作数字超声仪的检测人员都应经过专业培训，并持有电力部颁发的Ⅰ级或Ⅰ级以上的超声波检验支柱瓷绝缘子与瓷套人员某某书。

3.2操作人员应熟悉所用设备的根本结构、各局部的作用与本规程。

3.3操作人员应熟悉设备的各局部的作用与本规程。

3.4作好设备的维护保养工作，使之处于完好状态。

4检测前准备4.1检测前准备：应充分了解设备的名称、，支柱瓷绝缘子与瓷套的外形结构型式、尺寸、材质等；查阅制造厂出厂和安装时有关质量资料；查看被检支柱瓷绝缘子与瓷套的产品标识，如无，如此做好不易去除的唯一性编号标识等。

4.2耦合剂应具有良好的透声性能和润湿能力，且对工件无害，对工艺无害，对工艺无影响,易去除。

4.3检测区域确实定：主要检测区域是上、下瓷件端头与法兰胶装整个区域，重点是法兰口内外3mm 与瓷体相交的区域，如图1-1所示。

〔a〕爬波探头检测支柱瓷绝缘子外表缺陷；〔b〕纵波斜入射探头检测支柱瓷绝缘子内部与对称外外表缺陷；〔c〕双晶横波斜探头检测瓷套内部与内壁缺陷4.3声速测定：声速测定方法如下：〔1〕采用卡尺测量支柱瓷绝缘子〔2〕采用千分尽测量支柱瓷绝缘子或瓷伞裙厚度〔3〕采用5MHzΦ8mm直探头，测定被测点实际厚度，将厚度值输入仪器，将无缺陷处第一和二次反射波调节到80%屏高，并将回波限制在闸门内，仪器将自动进展测试并显示出声速值，也可采用其它有效方法进展声速测定。

4.4扫查方式：将探头置于支柱瓷绝缘子或瓷套的伞裙与法兰间，探头前沿对准法兰侧，并保证探头与检测面的良好耦合。

技术应用/TechnologyApplication对于变电站的运行而言，瓷绝缘子及瓷套是其中关键的设备，可以起到绝缘以及支撑导线的作用。

瓷绝缘子是以石英等硅酸盐原料根据特定比例混合加工后形成相应形状，并于高温状态下进行烧结所制得的无机绝缘材料，其机械强度取决于各晶体成分高低，晶体成分越高，则其机械强度越强[1]。

在瓷绝缘子制造过程中，上述晶体粒子在瓷制品煅烧后冷却时受到强大的拉伸应力作用，该力可能造成各玻璃状机体以及晶体粒子与其边界形成微裂纹，这一过程，在某种程度上甚至也表现于优质的瓷绝缘子上，所以不少瓷绝缘子可能早已在出厂前就已经存在微裂纹等瑕疵[2]。

由于设备在运行阶段需要承受各种机械负荷，同时还要经受一定的冰冻风雪以及风吹日晒，所以导致瓷绝缘子与瓷套局部应力逐渐增加，这种细微的缺陷也许会导致瓷绝缘子及瓷套的损坏，最终导致重大事故的出现。

为此，国家电网多次就此进行申明，严格要求各单位做好相应的监督检查工作。

瓷绝缘子的破坏与缺陷危害程度、材料性能以及应力水平有关。

超声波探伤技术的瓷绝缘子无损检测指的是，在开展应力以及材料性能分析的基础上，对材料的缺陷进行判断，并对可以引起的危害进行辨别，最终确保供电设备的稳定运行。

1发展概况超声波检测法指的是通过超声波来对绝缘介质的裂纹缺陷进行检测。

早在上世纪三十年代，超声波的无损检测就已然出现。

1929年，前苏联的Sokolov第一次提出通过超声波来对金属物体内部的缺陷进行探测。

但这只停留在想法阶段，没有付诸实践。

六年后，在其发表的穿透法进行超声波检测试验的结果中最终将这一想法付诸实践，这也成为了其个人的专利。

按照Sokolov的试验装置的基本原理，最终生产出了穿透法检测仪器，第二次世界大战之后，这一仪器得到了广泛的运用[3]。

超声检测技术具体的发展包括以下三个时期：分别是模拟式超声波探伤仪时期、数字式超声波探伤仪时期以及计算机支持下的超声检测系统时期。

传统意义上的模拟式超声波探伤仪指的是A型扫描仪，这种扫描仪在扫描完成之后，需要专业的人员对扫描结果进行分析，这就需要检测以及分析人员自身具备足够的水平。

利用超声波探伤技术对瓷绝缘子进行检测摘要：本文对超声波探伤技术的基础理论作了简要说明，并结合几个典型案例，对变电站内瓷制绝缘子发生断裂事故的原因作了初步分析，就超声波探伤技术在变电站瓷制绝缘子检测工作中的实际发现的问题作了介绍，对从事检测工作的人员要求上也提出了几点建议。

关键词：超声波超声波探伤探伤仪的工作灵敏度纵波爬波声耦合剂底波缺陷波 rtv中图分类号：tm216 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0247-02瓷制绝缘子是电网设备的重要组成部件，由于其长期运行在强电场、强机械应力、风雷雨雪天气、环境污染严重等恶劣条件下，以及瓷绝缘子本身在生产制造过程中产生的内部缺陷，都使瓷质部件存在着很大的断裂风险。

近年来，国内已多次发生变电运行或检修工作人员由于绝缘子断裂导致伤亡的事故，严重影响了电网设备的安全运行，也给电力职工的人身安全造成了严重威胁。

为了防患未然，尽力避免发生此类事故，国家电网公司已专门成立了高压支柱绝缘子事故调查小组，对近年的多起事故进行调查分析并提出整改方案。

华北电网有限公司制定了《高压支柱绝缘子超声波检测导则》及超声波探伤检测人员培训方案，逐步将超声波探伤技术应用于实际的生产工作中。

超声波探伤是目前应用最广泛的无损探伤方法之一。

超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。

而超声波探伤中，主要涉及到几何声学和物理声学中关于声波的反射、折射、波形转换、波的叠加、干涉、绕射、惠更斯原理等知识。

如果能熟练的掌握相关知识，对于在实际工作中分析和解决各种问题将是十分有益的。

1 基本概念解释及检测设备选择要求1.1 基本概念解释超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。

超声波探伤就是利用超声波的指向性和传播规律来检查工件中存在的缺陷情况。

此类探伤工作需要使用专用的检测工具即探伤仪才能进行，而探伤仪在一定条件下探测缺陷大小的能力被称为探伤仪的工作灵敏度，它是决定探伤仪能否准确的发现被检测设备缺陷的重要因素。

瓷支柱绝缘子及瓷套超声波检验技术导则1 范围本导则适用于以A型脉冲反射式超声探伤仪进行纵波和爬波探伤，并对检验方法及检验结果的评定进行了规范。

本导则适用于江苏省电力公司所辖电网设备外径≥Φ80mm的瓷支柱绝缘子及外径≥Φ150mm的瓷套在安装和大修时的超声波检验。

本导则不适用于复合材料制造的支柱绝缘子及套管。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB 772 高压支柱绝缘子瓷件技术条件GB 8287.1 高压支柱绝缘子第一部分: 技术条件GB 8287.2 高压支柱绝缘子第二部分：尺寸与特性GB 8411.1 电瓷材料第一部分:定义,分类和性能JB/ Z9674 超声波探测瓷件内部缺陷JB/T 9214 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法。

JB/T 9674 超声波探测瓷件内部缺陷JB/T 10061 A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件JB/T 10062 超声探头性能测试方法JB/T 10063 超声波探伤用Ⅰ号标准试块技术条件国家电网安监[2005]83号国家电网公司电力安全工作规程（发电厂和变电所电气部分、电力线路部分）（试行）3 一般要求3.1 人员3.1.1 超声波检验人员必须经过本导则附录A所列检验工艺的培训并经考核合格后方可执行检验工作和检验报告的签发。

3.1.2 超声波检验人员必须熟悉并掌握本导则的各项规定，并按规定的检验工艺进行操作。

3.2 安全及工作环境超声波检验工作必须遵守《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分）》的有关规定，当现场工作环境不具备检验条件时，检验人员应停止工作，待环境条件符合要求后再行工作。

3.3 数字式A型脉冲反射式超声波探伤仪器的要求13.3.1 仪器的性能指标应符合JB/T 10061的规定。

bu DL/T 303-2014DL/T 303-2014DL/T 303-2014中华人民共和国电力行业标准 DL电网在役支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测 Ultrasonic inspection for the trut porcelain insulator and borcelainbushing used in the grid system国家能源局 发 布目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 一般要求 (1)4 检测方法 (4)5 检测工艺 (6)6 评定 (7)7 记录 (7)8 报告 (8)附录A （规范性附录）支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测校准试块 (9)附录B （规范性附录）支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测参考试块 (10)附录C （规范性附录）缺陷指示长度的修正 (11)附录D （规范性附录）反射回波分析 (12)附录E （资料性附录）支柱瓷绝缘子超声波检测记录 (16)附录F （资料性附录）瓷套超声波检测记录 (17)附录G （资料性附录）支柱瓷绝缘子超声波检测报告 (18)附录H （资料性附录）瓷套超声波检测报告 (19)前言本标准的编写格式和规则符合GB/T1.1《标准化工作导则第一部分：标准的结构和编写》的要求。

本标准由中国电力企业联合会提出。

本标准由电力行业电站金属材料标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：华东电力试验研究院。

本标准参加起草单位；徐州电力试验中心、河南电力试验研究院、江苏省电力公司、济宁瑞详模具有限责任公司、西安热工研究院、苏州热工研究院华北电力科学研究院有限责任公司、天津电力建设公司、黑龙江省电力科学研究院、四川电力试验研究院、上海明华电力技术工程、安徽省电力科学研究院、爱德森（厦门）电子。

本标准主要起草人：蒋云王维东蔡红生高山汪毅蔡晖胡先龙邓黎明严正池永滨韩玉峰刘勇高凯魏忠瑞林俊明严晓东陈立本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心（北京市白广路二条一号，100761）引言本标准是根据国家发展和改革委员会办公厅下发的发办工业[2008]1424号文“关于印发2008年行业标准计划的通知”安排制定。

110kV高压支柱瓷绝缘子现场超声波检测导则（草稿）1 适用范围本导则适用于110kV及以上和直径为60～250mm的高压实心支柱瓷绝缘子安装和检修中的超声波检测。

本导则仅适用于以A型脉冲反射式超声波探伤仪，用接触法对瓷件进行探伤。

本导则适用爬波方式探伤，纵波探伤方式可以作为一种辅助检测手段予以应用。

2 引用标准及规范GB8287.1－98 高压支柱瓷绝缘子第一部分：技术条件GB/T2900.8－1995 电工术语绝缘子GB/T5616－5616JB／Z9674－1999 超声波探测瓷件内部缺陷ZBY230－84 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件ZBJ04001－87 A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法ZBY231－84 超声检测用探头性能测试方法3 术语本导则所用术语除因符合GB/T2900.8规定外，还有以下术语：3.1 超声波探伤利用超声波的指向性和传播规律来检查瓷件中存在的缺陷情况。

3.2 纵波介质质点振动方向与波的传播方向一致的波3.3 爬波表面下的纵波3.4 晶片探头中电声转换元件3.5 扫查方式探伤时探头移动的方式3.6 声程声波在工作中传播的路程3.7 缺陷波缺陷引起的反射波的显示信号3.8 DAC曲线模拟瓷体某一深度裂纹的反射波高的曲线4 一般规定4.1 从事高压支柱瓷绝缘子超声波检测的人员，必须经过有关部门培训合格后方可工作。

4.2 超声探伤仪的要求4.2.1 为了使现场高压支柱瓷绝缘子超声波检测简便、快捷、准确，必须选用可记录的数字便携式超声波探伤仪。

4.2.2 工作频率1～5MHz。

4.2.3 标称探测深度应不小于被探试品的高度。

4.2.4 探伤仪灵敏度大于等于100dB，采样频率大于等于100MHz，可记录波形大于等于100幅，显示刷新率大于等于60Hz，声速范围在635~15240M／s。

4.2.5 探伤仪必须带有通信接口，可通过界面程序与计算机进行数据和波形交换，也可与打印机相连(DPU—44)。