刀闸支持绝缘子探伤技术

刀闸支持绝缘子探伤技术刀闸支持绝缘子探伤技术 1 概述 概述 电气设备刀闸支持绝缘子是变电站运行的重要组成设备 起着支撑导体和绝缘的作用 防止支持绝缘子断裂事故是历年 来我厂的重点工作 电网对避免发生支持绝缘子断裂事故也提 出了更高的要求 电网中因支持绝缘子断裂引起的故障时有发 生 影响面广 损失大 我厂曾发生过几起刀闸支持绝缘子断 裂事故 给安全运行构成极大威胁 其断裂原因主要是由于支 持绝缘子老化根部机械强度减弱 刀闸支持绝缘子局部损伤后 引发断裂事故 支持绝缘子超声波探伤技术是近几年开发的新 技术 引进此技术能及早发现支持绝缘子局部损伤 对防止运 行中支持绝缘子突然断裂具有重要意义 是将支持绝缘子断裂 事故隐患消除的一个切实可行的方法 2 支柱绝缘子断裂原因 支柱绝缘子断裂原因 成品刀闸支持绝缘子是采用陶瓷 金具和水泥等多种材料 组合而成的 支持绝缘子主要由粘土 长石石英等铝硅酸盐原 件混合配制 加工成一定形状后 在高温下烧结成的无机绝缘 材料 绝缘子表面复盖了一层玻璃质平滑薄层釉 支持绝缘子 劣化受多方面因素的影响 既与制造厂家选用的材料 配方 工艺流程有关 也与运行环境以及运行中承受的抗电负荷甚至 外力的作用有关 如果支持绝缘子在制作过程中配方不当 工艺流程中原料 混合不均匀 焙烧火力不足等 则支持绝缘子易形成吸湿性气 孔 而结构不合理 或者成型时失误 受力不均等 也会使支 持绝缘子内部存在内应力 而导致支持绝缘子产生裂纹 气隙 以至劣化 支持绝缘子一般是通过将粉未原料成型 烧结而成 的 经过这些工艺所制得的支持绝缘子 是由许多微晶聚集的 多晶体构成 这就不可避免的存在着晶界 晶界不仅在支持绝 缘子烧结过程中起着重要作用 而且还对烧结体物理 化学性 能有很大影响 支持绝缘子的微观结构是由微晶 晶界 晶界 析出物 晶界气孔 晶粒内析出物 晶粒内气孔等构成的 构 成支持绝缘子主成分的微晶尺寸 一般由 1 微米至几十微米 结晶轴方是任意的 微晶直径与原料颗粒直径 杂质 烧结条 件有关 陶瓷晶界有位错 空孔等晶格缺陷和晶格畸变存在 因而杂质容易集中 形成晶界偏析层 层状析出物等 一般将 在晶界由偏析的杂质离子所形成的层称为晶界偏析层 晶界偏 析层厚度由 20 埃至 1 微米 制作支持绝缘子 一般用水泥作为胶合剂 水泥本身吸收 水分和 co2 后 体积会变大 水泥吸收水分后 也会反复冻结 和融解 促使支持绝缘子劣化 而水泥干燥 凝结 不但会形 成吸湿性气孔 而且会产生很多的裂缝 瓷 水泥 金具紧密粘结在一起 组成支持绝缘子 而三 种材料的线性膨胀系数和导热系数都是不同的 当环境温度发 生骤变时 支持绝缘子将面临着很大的考验 例如 夏季烈日 突然又降暴雨时 支持绝缘子的各部分来不及同时胀缩 支持 绝缘子的局部位置 如头部 将承受很大的机械应力 甚至使 瓷件开裂 此时 如果支持绝缘子的体积较大 结构较复杂 则开裂的可能性和严重性愈大 长期的运行经验表明 质量不 好的支持绝缘子 在夏季 特别是烈日曝晒后又突降大雨的天 气下 支持绝缘子的劣化率往往比冬季高数倍 同样 直接受 日照 且受到淋雨的多层针式支持绝缘子的上层瓷裙和头部以 及支持绝缘子绝缘子的胶装部位都是劣化率较高的部位 造成 支持绝缘子损坏 断裂的因素很多 主要有 产品的质量不高 缺陷产品出厂 有些甚至是劣制或以旧 充新的产品 根本得不到不质量保障 具体表现为 裂纹 夹 渣 夹层 气孔等 在里面应力的作用下产生裂纹并扩展具有 较大隐蔽性 包装 运输及安装造成损坏 支柱绝缘子在恶劣环境下运行 电瓷 水泥和铸铁法兰三 者之间的膨胀系数有差异 另有温差的原因 致使开裂 操作应力和安装应力过大 操作次数频繁 引起支持绝缘 子的断裂 3 我厂引进支持绝缘子探伤技术的背景 我厂引进支持绝缘子探伤技术的背景 通过与产品生产厂家了解 我厂现役刀闸支持支持绝缘子 为 1990 年以前生产 当时厂家的烧成设备为燃煤倒焰窑 该窑 烧制工艺较落后 且受煤质 气候等因素影响 窑内温差较大 温差 20 40 因此造成产品强度分散性较大 所以该支 持绝缘子存在先天性缺陷 另外由于长期负载运行 会造成累 计疲劳损伤 致使强度降低 安全裕度不够 最终造成支持绝 缘子断裂事故 我厂 220kv 变电站刀闸支持支持绝缘子 更换投运已 20 多 年 近年来变电站发生几起支持绝缘子断裂故障 统计如下 1 1986 年 7 月 26 日 2213 5 刀闸在倒母线合刀闸时 发 生 c 相下节的支持绝缘子与下法兰连接处断裂事故 2 1987 年 3 月 7 日 2218 6 刀闸在检修清扫时 发现 c 相支持绝缘 子与法兰连接处有裂纹 造成支持绝缘子折断 3 1991 年 12 月 7 日 2200 乙 4 刀闸 a 相支持绝缘子 在操作时发生由 根部断裂 由于变电站是双层结构 断裂的刀闸支持绝缘子将 下部的 2200 乙开关瓷套管砸坏 造成事故 4 1993 年 4 月 2 日 2213 6 刀闸 c 相刀闸支持绝缘子由下节根部折断 5 1994 年 12 月 20 日 2222 6 刀闸在倒闸操作时 b 相母 线侧刀闸支持绝缘子由下节根部折断 6 1999 年 12 月 15 日 2204 5 刀闸 b 相 4 母线侧刀闸支持绝缘子在倒闸操作时 在上节下法兰处发生断裂 这几起故障的发生 给安全运行构 成极大威胁 如果不是在故障处理较得力后果是相当严重的 为对我厂支持绝缘子寿命进行摸底 做到心中有数 早在 2001 年和 2002 年间 对变电站运行十年左右的刀闸支持绝缘 子 2217 4a 相上下节 2214 6a 相上下节拆下 型号上节 zsw2 110 4 下节型号 zsw2 1060 8 5 送唐山高压电瓷厂进行老 化试验 对其强度进行检测 一只规定值为 4kn 的试品 在 3 6kn 弯曲破坏性负荷试验时破坏 另一只在 2 2kn 支持绝缘子 破坏弯曲破坏性负荷试验时瓷品根部断裂 得出结论 所试样 品弯曲负荷试验 100 未达到规定荷力 证实了其抗弯能力较低 较难承受冲击力矩 4 支持绝缘子探伤技术的引进 支持绝缘子探伤技术的引进 我厂几起支柱绝缘子大都在法兰处折断 分析原因是由于 支持绝缘子是在高温烧结成的瓷件 在制造过程中配方不当 工艺流程中原材料混合不均 烧灼过程中温度控制不良形成内 部缺陷 固有的形变性能和韧性低 长期承受运行中的机械负 荷和风雨等侵蚀影响 从而使末裙与法兰交界处附加应力增大 若瓷体内或近区表面存在微小缺陷 在加上操作应力影响 就 可能造成破坏 支柱绝缘子实际需要检测的部位是末裙与法兰 交接处 我厂的几起支柱绝缘子折断 大都在法兰口内 3mm 到 瓷体相交的区域 超声波探伤技术是利用超高速的采样回波技术 使探伤在 现场强光下清晰可见 根据支持绝缘子及瓷套内外壁探伤要求 设置了不同频波的探伤通道平台 通过支持绝缘子探伤可检测 支持绝缘子的整体状况 对支持绝缘子是否存在由于长期负载 运行 造成累计疲劳损伤 强度降低 特别对根部可以通过不 同的探头有重点的进行检测 可有效的发现内部裂纹 结构老 化状况 摸清设备底细 开展对支柱绝缘子的检验尤为重要 发现问题及时进行更换处理 对安全运行意义重大 超声波探伤采用并联式爬波探头与横波扫查功能相结合的 办法 即可有效保证探头在极小位移时就能有效的扫查到内部 缺陷及微裂纹缺陷 应用该技术进行支柱绝缘子该部位的探伤 是一种快速有效的检验方法 5 支持绝缘子探伤技术在我厂应用 支持绝缘子探伤技术在我厂应用 我厂 220kv 站共有 92 组刀闸支持绝缘子 利用停电机会应 用支持绝缘子伤仪对其中的 36 组进行了检测 测试方法采用爬 波检测方法 检查点为末裙与铁豁法兰结合处 我厂支持绝缘 子探伤测试方法及过程 1 选择探头 选择探头的原则是根据被探支持绝缘子的外 径选择 探头接触面的弧度应略大于瓷件的外径 2 测试方法 首先选择探头入射点 将探头置于试块 1 处 移动探头找出圆弧最强的反射波 此时探头与试块刻度对应处 即为探头入射点 计算探头折射角 是将探头置于试块 2 上 找出最强反射波进行相应的计算 进行入射波扫描速度和爬坡 速度的调整 基本在 80 的波高 3 探伤灵敏度的确定 爬波探伤常规情况下 是将将探头 置于试块 找出距探头前沿 20mm 深度 2mm 模拟裂纹的最强 反射波调整至 80 波高 衰减 10db 将探头置于支柱支持绝缘 子的探测面进行探伤 而对于探伤部位已涂防水胶的支持绝缘 子 则需要在 80 波高时衰减 5db 4 缺陷定位 采用爬波检查外壁缺陷时 显示屏的始脉冲 基本无杂波 缺陷信号容易识别 指示长度易测定 扫查时有 两种出现两种情况 第一种情况是外壁缺陷信号小于 1mm 模拟裂纹反射波高时 此时应确定指示长度 当指示长度大于 10mm 时即判断为裂纹 小于 10mm 时判定为近表面损伤 第二种情况是当缺陷反射波深度大于 1mm 模拟裂纹反射波 高时 当指示长度大于 5mm 时即判断为裂纹 爬波检查外壁缺 陷判定为裂纹时 必要时可以采用纵波斜入射探头进行验证 6 结论 结论 我厂刀闸支持绝缘子探伤工作尽管未曾发现局部缺陷 但 在 1 年来的现场实践中 我们摸索出了一定现场使用的经验 通过使用不同波纹试块进行大量的模拟测试和比较掌握了在刀 闸支持绝缘子探伤测试技术 总结出以使用 2 5mhz 为主体的微 型并联式爬波探头测试刀闸支持绝缘子缺陷 并根据支持绝缘 子的直径弧度合理选择应用与被试件相吻合的模块 使测试