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    支柱瓷絕緣子超聲波探傷的技術要領

    嘉峪檢測網        2023-07-19 14:26

    支柱瓷絕緣子是用于帶電部件剛性支持并使其對地或另一帶電部件絕緣的部件,在變電站中起到支撐導線或設備,并實現對地絕緣的作用。為防止存在缺陷的支柱瓷絕緣子入網,在安裝前,可采用超聲波探傷方法對支柱瓷絕緣子進行檢測。
     

     
    支柱瓷絕緣子
     
    檢測方法
     
    支柱瓷絕緣子超聲波探傷執行標準DL/T 303-2014《電網在役支柱瓷絕緣子及瓷套超聲波檢測》,檢測所用儀器設備為超聲波探傷儀,調試超聲波探傷儀所用的標準試塊為JYZ-BX II試塊,檢測方法分為爬波法和小角度縱波法,檢測部位為支柱瓷絕緣子與法蘭連接處。
     
    超聲波探傷儀
     
    JYZ-BX II試塊
     
    爬波探頭和小角度縱波探頭
     
    爬波法、小角度縱波法的檢測部位
     
    一、爬波法
     
    爬波法是使用雙晶爬波探頭檢測支柱瓷絕緣子同側表面和近表面缺陷的方法。
     
    爬波法分為以下六個步驟:
     
    1.使用縱波直探頭測定支柱瓷絕緣子縱波聲速C(m/s)
     
    先用卡尺測出支柱瓷絕緣子直徑,再使用超聲波探傷儀自動調校功能,將反射波深度值設定為直徑的實測值,自動調校完成后得到的聲速即為支柱瓷絕緣子縱波聲速。
     
    2.選擇爬波探頭
     
    爬波探頭的弧面直徑應等于或略大于支柱瓷絕緣子直徑。
     
    3.制作DAC曲線
     
    使用JYZ-BX II試塊中5 mm深模擬缺陷制作爬波探頭的DAC曲線。
     
    4.調節檢測靈敏度
     
    計算6700 m/s-C(第1步實測得到的支柱瓷絕緣子縱波聲速),當差值為i×100 m/s,在超聲波探傷儀上設置耦合補償i×2 dB作為檢測靈敏度,如差值為200 m/s時,耦合補充設置為4 dB。
     
    5.實施檢測
     
    將爬波探頭盡量靠近法蘭,然后圍繞支柱瓷絕緣子的圓周方向移動一圈,當發現缺陷反射波時,使用6 dB法測量缺陷在圓周方向的長度。
     
    6.判斷
     
    當缺陷反射波高于DAC曲線,或缺陷長度不小于10 mm時,支柱瓷絕緣子判定為不合格。
     
    二、小角度縱波法
     
    小角度縱波法是使用小角度縱波斜探頭檢測支柱瓷絕緣子對側表面、近表面缺陷以及內部缺陷的方法。
    小角度縱波法分為以下六個步驟:
     
    1.使用縱波直探頭測定支柱瓷絕緣子縱波聲速C(m/s)
     
    先用卡尺測出支柱瓷絕緣子直徑,再使用超聲波探傷儀自動調校功能,將反射波深度值設定為直徑的實測值,自動調校完成后得到的聲速即為支柱瓷絕緣子縱波聲速。
     
    2.選擇小角度縱波探頭
     
    探頭的弧面直徑應等于或略大于支柱瓷絕緣子直徑。
     
    3.調節檢測范圍
     
    按照深度調節超聲波探傷儀檢測范圍,支柱瓷絕緣子最大檢測深度處的反射波應達到屏幕滿刻度的60%左右。
     
    4.調節檢測靈敏度
     
    使用小角度縱波探頭找到JYZ-BX II試塊40 mm深處φ1 mm橫通孔最大反射波,并將該反射波增益至滿屏幕80%,此時相當于外徑40 mm支柱瓷絕緣子的檢測靈敏度,支柱瓷絕緣子外徑每增加10 mm,靈敏度需提高2 dB,當支柱瓷絕緣子縱波聲速小于6100 mm,時,還需補償2至4 dB。
     
    5.實施檢測
     
    將探頭盡量靠近法蘭,然后圍繞支柱瓷絕緣子的圓周方向移動一圈,當發現缺陷反射波時,找到缺陷反射波的最高波,與φ1 mm橫通孔進行比較,并使用6 dB法測量缺陷在圓周方向的長度。
     
    6.判斷
     
    單個缺陷波大于等于φ1 mm橫通孔當量時、或缺陷指示長度大于等于10 mm,或出現3個及以上林狀反射波時判定為不合格。
     
    檢測誤區
     
    誤區一:爬波法發現反射波高于DAC曲線便立即判斷支柱瓷絕緣子不合格
     
    標準告訴大家,使用爬波法檢測時,當反射波高于DAC曲線時,支柱瓷絕緣子判定為不合格,但前提是反射波來源于爬波。
     
    爬波探頭的原理是縱波從探頭內部傾斜入射至支柱瓷絕緣子內部,且入射角接近但仍小于第一臨界角,因此在支柱瓷絕緣子內部會產生兩個折射波,一個是貼近表面傳播的縱波(即爬波),另一個是折射角約為40°的橫波,且橫波所攜帶的能量遠大于爬波攜帶的能量。
    波型轉換和第一臨界角
     
    當支柱瓷絕緣子內部存在一個小缺陷(如小氣孔、小雜質)時,橫波在缺陷上產生的反射波即可能遠高于爬波的DAC曲線。此時若不假思索的判斷支柱瓷絕緣子不合格,會導致誤判。
     
    爬波探頭中的橫波遇到內部小缺陷時的情況
     
    誤區二:爬波法發現缺陷長度大于10 mm便立即判斷支柱瓷絕緣子不合格
     
    產生的原因與誤區一類似,假如是橫波發現的缺陷,則該結論無法成立。
     
    由于橫波發現的缺陷位于支柱瓷絕緣子的內部,不是位于表面,因此在測量長度時,缺陷的實際長度會小于探頭移動的周向長度,極端情況下,當缺陷位于支柱瓷絕緣子橫截面的圓心,即使缺陷為一個沒有長度的點,探頭在支柱瓷絕緣子圓周方向移動一整圈的過程中,其反射波將始終存在,此時,缺陷的長度可能被誤判為與支柱瓷絕緣子的周長相同。
     
    誤區三:小角度縱波法發現底波附近存在當量大于φ1 mm橫通孔反射波時便立即判斷支柱瓷絕緣子不合格
     
    為了便于解釋超聲波的傳播方向,我們常常將超聲波簡化為一根線,實際上超聲波是一個錐形的能量區域,簡化圖中的線代表錐形能量區域中心線,即能量最大的位置。
     
    當支柱瓷絕緣子表面存在凹坑或膠裝時多余的砂粒時,縱波可能同時接收到底波、凹坑反射波或砂粒反射波,當凹坑反射波或砂粒反射波當量大于φ1 mm橫通孔反射波時,支柱瓷絕緣子可能會被誤判為不合格。
    小角度縱波探頭檢測時同時接收到砂粒反射波和底波
     
    解決措施
     
    誤區一和誤區二
     
    當支柱瓷絕緣子法蘭與相鄰的傘裙之間的間隙較大時,可先將爬波探頭對準反射波最大的位置,再將爬波探頭沿著支柱瓷絕緣子長度方向從遠離法蘭的位置向法蘭靠近,如果反射波有一個先上升后下降的過程,則說明反射波來源于橫波,假如反射波高度單調上升,則說明反射波來源于爬波。
     
    爬波探頭沿支柱瓷絕緣子長度方向移動判斷反射波來源于爬波還是橫波
     
    當支柱瓷絕緣子法蘭與相鄰的傘裙之間的間隙較小,爬波探頭在支柱瓷絕緣子長度方向無法移動時,則可在支柱瓷絕緣子的對側用小角度縱波探頭驗證,假如小角度縱波探頭判斷反射波的位置和爬波探頭判斷反射波的位置一致時,說明反射波來源于爬波。
     
    誤區三
     
    在手指上涂抹耦合劑,然后按壓在小角度縱波探頭發現反射波的位置,并來回移動手指,假如底波和另一個反射波均隨著手指的移動同步上下跳動(當手指經過表面反射波所在位置時,超聲波能量折射傳入手指內部,從而減小了反射波能量,反射波下降,手指移開時,反射波上升,即表現為上下跳動),說明另一個反射波也來源于支柱瓷絕緣子表面的凹坑或砂粒,而不是內部的裂紋等缺陷,從而判斷該反射波不是缺陷。若只有底波上下跳動,另一個反射波不跳動,說明該反射波是缺陷。
     
    總 結
     
    要做好支柱瓷絕緣子超聲波探傷,首先需掌握超聲波的基本原理,另外還要記住以下要點:
     
    ● 爬波探頭既發射爬波,還發射橫波;
     
    ● 支柱瓷絕緣子表面的凹坑和砂??赡軙a生干擾回波;
     
    ● 判斷支柱瓷絕緣子不合格的結論需謹慎。
     
     

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    來源:鄂電技術

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