推荐产品
新闻分类
公司新闻
行业新闻
产品新闻

新闻搜索

联系我们

电话: +86-577-27879260
传真: +86-577-27879560
手机: +86-13216019559
E-mail: cndrele@126.com
地址: 浙江省乐清市七里港工业区

当前位置: 首页 >> 新闻动态 >> 绝缘子失效特征与无损检测新闻动态

绝缘子失效特征与无损检测

来源:登瑞电气    发布于:2013-11-21 22:19:18    点击:182    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

绝缘子作为电网顶用量庞大的零部件,其质量直接关系着电网的安全运行。在役绝缘子因为长期处于运行高压的功课下,又受露天环境的腐蚀,因而不可避免地产生失效。海内外电网中因为绝缘子失效而产生的绝缘子脆断或击穿事故时有发生,已经造成了严峻的经济损失[1,2,3 ]。本文针对在役绝缘子种类繁多和结构复杂的特点,分析了各类绝缘子失效的特征及其部位,研究了相应的无损检测方法,在实践中取得了良好的效果。

1 绝缘子的种类及其失效特征
目前在役运行的绝缘子,按材质分为陶瓷绝缘子、合成绝缘子和玻璃绝缘子等三种;按照用途分为变电所绝缘子和线路绝缘子[4]。各类在役绝缘子无损检测的效果,不仅与检测的方法有关,更与在役绝缘子失效的特征及部位关系紧密亲密。

1.1 瓷绝缘子结构和失效特征
变电所中使用的支柱瓷绝缘子主要有竖直放立和横担放置等两种挂网形式,因为放置高度适中,故此类绝缘子的无损检测研究较多。图1为支柱绝缘子结构简图,瓷瓶上端通过铸铁法兰与母线引下线电缆连接,下端通过铸铁法兰与固定支架连接。

支柱绝缘子底部铸铁法兰与临近伞群之间因坡度角θ不同而存在三种不同的外形结构(图4)。θ在0°到20°之间变化,在θ=0°的特殊情况下,该处结构为圆柱型。
据统计[3],支柱瓷绝缘子断裂事故中约95%以上的断裂区域位于铸铁法兰口内3mm到邻近伞裙之间。因此,铸铁法兰外露10mm至内深20mm的区域是无损检测的重点区域。

1.2 合成绝缘子的结构与失效特征
合成绝缘子的基本结构见图2,内部芯棒由树脂浸渍的几万根玻璃纤维构成,以保证芯棒有足够高的机械强度,但芯棒的耐大气老化机能相对较弱;芯棒外部的护套和伞裙一般由硅橡胶材料制成。护套包覆的芯棒外表面,一方面提供良好的外绝缘机能,另一方面保护芯棒免受大气腐蚀。

合成绝缘子(又称复合绝缘子)上网运行后,芯棒脆断是较大的危害[5,6,7]。护套与芯棒之间界面的密封机能下降,层间产气愤隙,进一步腐蚀芯棒,导致芯棒脆断。因此,合成绝缘子的伞裙与护套、护套与芯棒之间的密封性(气隙)是检测的重点。

2 绝缘子的超声检测方法
绝缘子的材料绝缘特性决定其不适合涡流和磁粉这两种电磁检测的方法。液体渗透渗出法可以检测瓷瓶釉面上的表面裂纹[8],但瓷绝缘子铸铁法兰口处常存在不可去除的沙粒,故渗透渗出法的检测效果很差。由1.2中合成绝缘子的失效部位可知,渗透渗出法亦不适合其检测。用超声波方法对在役绝缘子检测,不仅本钱低、效率高、对人体和环境无危害,更大的上风在于对裂纹敏感,检测敏捷度高。

2.1 瓷绝缘子的超声检测
由1.1讨论可知,瓷瓶与铸铁法兰的结合处是支柱绝缘子无损检测的重点部位。但该部位的外形差异大,利用超声波进行检测时,必需要考虑探头的结构与K值,超声波检测的波型对绝缘子结构的适应性以及检测的敏捷度的影响,否则裂纹的检出率非常低。

2.1.1 超声波探头的结构
铸铁法兰和临近伞群之间的柱面(或台面)是超声检测的探测面。但绝缘子的柱面高度仅在30~70mm之间不等,探头在探测面上移动的范围特别窄,所以一般结构的探头不适合。

用于在役瓷绝缘子检测的探头,其前沿和后沿的尺寸应尽可能短,*好控制在5mm以下;探头电缆线应采用顶部引出形式,以保证探头有足够的移动空间。检测曲率大的瓷瓶,还需考虑将探头磨成与瓷瓶相同的曲率,以减小曲面的耦合损失。

2.1.2 超声波斜探头的K值
探头发射的超声波应全面扫查危险区域,并尽量使声束与裂纹垂直入射,以进步裂纹检出率。利用斜探头探伤,探头K值的选择至关重要。若K值合适,尽管探头移动的间隔有限,超声波声束仍可扫查到整个检测范围。

通过研究,斜探头K值的选择应按照以下原则:当探头贴近临近伞群时,至少要扫查到铸铁法兰以上高10mm的水平面;而探头靠近铸铁法兰时,须能扫查到铸铁法兰下深20mm的水平面。经计算可得,当扫查圆柱型绝缘子时,探头的K值取值范围:
(20+a) / D ≤ k≤ (H-10+b) / D (1)
式中: D-伞群处的瓷瓶直径(单位:mm,下同)
H-铸铁法兰和临近伞群间的高度
a-探头的前沿长度 b-探头的后沿长度
当a=b=5mm时,(1)
即: 25 / D ≤ k≤ (H-5) / D (2)
瓷绝缘子中的D一般为100~140mm不等,H在30~70mm之间变化。折射角在9~14°之间的纵波斜探头通用性好,能检测不同尺寸的圆柱型绝缘子。
当绝缘子存在坡度时,探头的折射角随坡度发生变化。如图4所示,在不同坡度绝缘子的探测面上发射统一声束,探头折射角与坡度角存在关系:
β2=β1-θ2;β3=β1-θ3 (3)
显然,对于存在坡度的绝缘子,选择探头K值时,只需计算检测同尺寸的圆柱型绝缘子所用探头的折射角,再至多扣除坡度角度即可。当坡度较大时,还需要考虑反置探头,以保证扫查铸铁法兰以上的危险区域。

另外,K0.8~K1.0的横波斜探头可以探测到瓷瓶的铸铁法兰以下的危险区域,且对端角型缺陷十分敏感。

2.1.3 超声波波型
根据超声检测理论[9],超声波探伤能发现的*小缺陷尺寸为检测波波长的二分之一。因为横波波长比纵波短,因此横波的探伤敏捷度大于纵波,更轻易检测微小裂纹。若在役瓷绝缘子结构同时适合横波和纵波扫查时,应优选横波探头,以进步微小裂纹检出率。

爬波是纵波从*一介质以*一临界角四周的角度入射到第二介质时,在第二介质中产生的一种表面下纵波[10]。利用爬波可以检查支柱瓷绝缘子近表面的缺陷[11,12],图3为检测示意图。

爬波沿探测面的近表面传播,因为传播间隔短,波的衰减小,微小裂纹的检出率高。对于没有坡度的圆柱型绝缘子,利用爬波进行检测,可以得到很高的敏捷度。

2.2 合成绝缘子的超声检测
由1.2讨论可知,合成绝缘子的伞裙与护套、护套与芯棒之间的气隙,是引起合成绝缘子发生芯棒脆断的主要原因。超声检测可以检测界面的微小气隙[13],以及评估芯棒的机械强度下降[14]。
当护套与芯棒界面处有气隙时,空气的声阻抗与硅橡胶的声阻抗相差非常大,超声波在硅橡胶/空气界面处的声压反射率接近100%。实验表明,0.5mm圆孔气隙回波与截面无气隙时回波相差8dB,该法能够检测出界面中的微小气隙缺陷。建立芯棒机械强度下降量与声速降低之间的变化关系后,也可通过测试芯棒的声速来评定芯棒机械强度下降的程度,防范芯棒脆断所造成的电网事故。

3 绝缘子的红外检测方法
红外无损检测能够远间隔、大面积和快速扫描的特点,是目前应用于绝缘子检测的上风之一。另一个上风在于,有故障的绝缘子与正常绝缘子的表面热场分布不同,利用被动红外检测方法即可判定绝缘子是否泛起故障。

绝缘子串和绝缘支柱的红外检测,我国电力行业已颁布DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》。尽管合成绝缘子的挂网时间不长,但红外检测对界面气隙引起局部放电的温度场进行了大量研究,结果表明[15]:界面气隙局部放电引起该部位温度升高,红外检测能及时发现此类缺陷。

目前红外检测的研究,还不能使该技术成为一种独立的无损检测方法应用于绝缘子的检测,主要在于: 检测结果受到如绝缘子表面发射率、绝缘子负荷等级、检测间隔、大气吸收、天色和红外检测仪器等多因素的综合影响,难以确认结果的正确性;绝缘子受损程度与其表面发烧量的量化关系待建立。

4 结论
无损检测可以有效地对不同种类的在役绝缘子缺陷进行检测。
1.在保证裂纹的探伤敏捷度与结构的可探性下,设计合适的探头结构,选择适中的斜探头K值,可达到了在役绝缘子的检测要求。
2.超声法可以敏捷地检测出合成绝缘护套与芯棒之间的气隙缺陷,以及评估芯棒的机械强度。
3.红外无损检测方法能远间隔对各种类异常发烧的在线绝缘子进行检测,是按期巡查绝缘子的理想方法。
【上一条信息:高压绝缘子芯棒试验
【下一条信息:高压绝缘子僧水性测量方法

相关新闻:
[产品新闻] 2013-11-21
[产品新闻] 2013-11-12
[产品新闻] 2013-11-9
[产品新闻] 2013-11-5
[产品新闻] 2013-10-28