复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测研究

为消除复合绝缘子内部缺陷对电网运行安全造成的隐患,针对小管径复合绝缘子缺陷检测,提出了一种基于超声相控阵的柔性水囊耦合检测方法。该方法采用硅橡胶薄膜与耦合装置实现了良好超声耦合,分别对平面硅橡胶、复合绝缘子护套与芯棒进行了检测实验。实验结果表明,对平面硅橡胶线性扫描优于扇形扫描,能够检测到0.8 mm的微小缺陷,为复合绝缘子伞群超声缺陷检测提供了新方法。对复合绝缘子护套和芯棒,扇形扫描优于线性扫描,护套最小可检测缺陷尺寸达到0.8 mm,芯棒达到1 mm,为复合绝缘子的在线检测提供了可能。     

相控阵超声波检测复合绝缘子内部缺陷

为消除因硅橡胶复合绝缘子内部缺陷对电网安全运行造成的隐患,利用相控阵超声波探伤仪对复合绝缘子在正常黏接、硅橡胶中部气孔缺陷、硅橡胶中部断面缺陷以及伞裙护套与芯棒黏接不良等4种情况进行无损检测.通过对比研究复合绝缘子在3种缺陷情况下超声波脉冲回波反射(A扫)图像和相控阵扇形扫描(S扫)图像,发现超声波相控阵法能够更加直观、快速地检测出缺陷信息.最后,总结了绝缘子在正常黏合及缺陷情况下相控阵超声波图像的特征差异,验证了相控阵超声波检测技术应用于复合绝缘子内部缺陷检测的可行性,为检测复合绝缘子的内部缺陷提供一种新思路.     

复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测的仿真研究

利用超声相控阵对高压输电线路中复合绝缘子内部缺陷的带电检测,分辨率高、检测速度快,为了了解相控阵超声检测复合绝缘子内部缺陷的性能,优化相控阵超声探头参数和扫查方法,利用Field-Ⅱ进行仿真,研究了对相控阵超声探头声场分布,以及复合绝缘子超声相控阵检测中单焦点扫描、动态聚焦扫描、幅度变迹技术对成像质量的影响,根据仿真结果,选取了合适的相控阵探头参数及扫描方式,为超声相控阵仪器的设计提供了依据。     

复合绝缘子护套与芯棒界面粘接性及界面质量检测方法研究

为有效评价复合绝缘子护套与芯棒的界面质量,文中首先提出了一种护套—芯棒压剪试验方法,通过检测护套与芯棒的界面粘接强度对界面粘接性进行评判。对3支运行复合绝缘子不同位置的试样分别进行护套—芯棒压剪试验和解剖试验,结果表明护套—芯棒压剪试验可以有效检测护套与芯棒界面的粘接性。进一步研究护套与芯棒界面质量的检测方法,对水煮后的带护套芯棒试样先后进行改进的水扩散试验和护套—芯棒压剪试验,结果表明界面泄漏电流值和界面粘接强度,可以分别反映护套与芯棒界面的缺陷和粘接性。研究说明结合改进的水扩散试验方法与护套—芯棒压剪试验方法可以对护套与芯棒的界面质量进行有效检测。     

运行复合绝缘子界面问题分析

为研究运行复合绝缘子界面问题,抽检了广东、广西和河北地区37、68和48支不同运行年限的复合绝缘子,检测其芯棒与护套界面、金具与芯棒及护套材料结合处界面及伞裙与护套界面的性能。采用统计分析法,发现大约有50%早期运行的复合绝缘子存在护套与芯棒间粘接不良;端部金具及密封胶出现不同形式的失效;广东地区83.8%的样品金具内腔和芯棒端头密封失效,河北及广西地区78%的样品劣化。采用挤包穿伞工艺的复合绝缘子伞裙与护套之间粘接均不牢靠,用手可轻易剥离,粘合胶没有弹性、较脆。针对目前标准中检测复合绝缘子界面性能方法不够灵敏的缺陷,根据实际检测需要,提出了测量水煮前后试品泄漏电流,通过泄漏电流变化来判断界面性能的方法。     

含缺陷复合绝缘子的加速老化试验

对芯棒与护套交界面上含不同种类缺陷的复合绝缘子进行人工加速老化试验,缺陷包括人为内置的木片、铜片、部分区域脱粘等.对绝缘子样品施加逐步升高的交流电压,记录泄露电流与表面电流.同时在干燥与雾室环境下进行试验,研究缺陷类型、缺陷大小以及水分侵入对复合绝缘子老化过程的影响.加压过程中,当泄露电流超过2mA时,水煮后的含缺陷绝缘子样品的温度将会明显升高,其中缺陷端部位置的温度最高,并且护套出现蚀损孔.当护套出现蚀损孔后,芯棒将直接暴露在外部环境中,这将加速复合绝缘子的老化过程,影响复合绝缘子的长期安全运行.     

含人工缺陷复合绝缘子红外特征试验研究

复合绝缘子红外图谱智能自动识别方法是未来复合绝缘子运维的重要发展方向。为获得足够的发热红外图谱样本,制作了含护套-芯棒粘接不良、芯棒-护套内部金属异物和端部金具-护套界面气隙3种人工缺陷的绝缘子。同时针对端部金具-护套界面气隙发热分析了不同空间分辨率红外镜头对红外测试结果的影响。结果表明,220 k V复合绝缘高压端芯棒-护套粘接不良缺陷仅出现轻微温升;通过不同长度金属丝异物构建的220 kV复合绝缘子高压端护套内部存在局放缺陷,温升幅值位于1.5～5.5 K; 500 kV复合绝缘子高压端金具-护套界面气隙可产生7～8 K温升;对于端部金具-护套界面气隙发热,不同空间分辨率红外镜头测得温升幅值偏差平均超过20%,为保证测温精度,现场测试应选用空间分辨率更精细的红外镜头。     

复合绝缘子断裂原因分析及缺陷评价方法

为了调查南方电网中复合绝缘子在运行过程中发生断裂的原因,对交流500kV线路断裂复合绝缘子进行了外观观测、材料试验和解剖试验3方面的分析研究,结果表明该绝缘子界面粘接质量较差,芯棒与护套界面发生局部放电,造成芯棒与护套的老化与蚀损。在长期局部放电作用下,护套表面形成蚀孔,潮气进入后,加剧芯棒和护套的蚀损与老化,最终发生断裂。为评价芯棒和护套的粘接性,提出了一种新的5等级评价方法,并对该线路同批次6支绝缘子进行了分级评价。通过分级评价,可看出复合绝缘子芯棒与护套之间的粘接性与2个因素有关:绝缘子生产过程中界面的粘接质量和长期的高场强作用。     

复合绝缘子护套-芯棒界面异常老化特征及原因分析

护套-芯棒界面是复合绝缘子内绝缘的重要组成部分,与复合绝缘子的异常运行缺陷、故障密切相关。本文针对一起发热的500 kV运行复合绝缘子进行深入分析,结合多种表征技术对护套-芯棒界面老化特征进行了研究。结果表明：界面处护套的老化受其所在位置电场强度的影响显著。有异常温升或放电处的硅橡胶护套和环氧玻纤芯棒粘接良好,但界面处都有颗粒物缺陷存在。硅橡胶护套的Si-O键峰强由里向外逐渐增强,在1 650 cm^-1处的-NO₂键峰强也表现出相同的趋势,表明硅橡胶护套的老化是由里向外逐渐发展的,与正常老化顺序相反。界面处芯棒表面老化发白,其环氧树脂的相对含量由17.7%降低至11.4%。对界面颗粒物进行X射线衍射分析,发现其主要成分为氢氧化铝,推断是由小颗粒的氢氧化铝填料团聚形成的。这类界面颗粒物缺陷是在复合绝缘子制造过程中产生的,具有隐蔽性。     

复合芯棒材料不同时长水扩散性能研究

复合绝缘子的质量直接关系到输电线路的安全运行,针对复合绝缘子的检测试验有着重要意义。检测芯棒耐水解能力和绝缘子内部隐蔽性缺陷的水扩散试验是检测复合绝缘子性能的一项重要试验。使用不同厂家、不同年份、不同批次、有无护套等不同特性的绝缘子样品进行水扩散试验,着重研究使用不同水煮时间(100 h,200 h,300 h)对应的泄露电流的变化,以及对绝缘子样品的检测效果的差异,并测量了绝缘子样品的介损角。研究发现,对带护套的短样品进行更长时间的水扩散试验能够更加有效地帮助判断芯棒以及芯棒-护套交界面的质量。     

超声相控阵技术在输变电设备缺陷检测中的应用

超声相控阵技术具有的多角度扫查、聚焦方式可变、直观的A扫和C扫以及扇扫成像形式等优势,基于该技术对GIS罐体、管母线、GIS直线导体、铝制线夹等输变电设备进行无损检测。检测结果表明,超声相控阵技术可以有效检出以上设备的缺陷,提高检测效率和缺陷检出率。     

220kV沿海线路复合绝缘子异常发热问题原因分析

以沿海地区某220 kV运维交流线路出现较大面积复合绝缘子发热为背景,选取6支绝缘子样品进行复合绝缘子芯棒发热原因分析。对发热绝缘子及同塔的其他绝缘子进行了外观检查、试验分析,综合分析了发热原因。结果表明,绝缘子存在批次性芯棒-护套粘接不良,其中绝缘子发热位置芯棒-护套已完全脱离,芯棒-护套界面气隙受潮导致绝缘子发热。针对复合绝缘子产品使用和运维,提出了供相关运行单位参考的建议。     

CIVA仿真模拟风机变桨轴承的相控阵超声检测

风机变桨轴承经常出现断裂影响电力生产,为实现对变桨轴承内部状态监控,使用CIVA仿真模拟变桨轴承的相控阵超声检测工艺,探究适合变桨轴承的相控阵超声检测工艺和缺陷测量方法。针对内齿型变桨轴承缺陷特征,通过CIVA进行仿真模拟。结果表明:螺栓孔到齿根部区域采用横波斜探头扇形扫查、螺栓孔到轴承密封圈区域采用纵波直探头和横波斜探头扇形扫查相结合的方式可实现对变桨轴承的检测区域全覆盖;同时,深入探究其缺陷的测量方法,当缺陷高度不超过3 mm时可采用–6 dB法进行缺陷测量,当缺陷高度超过 3 mm时采用端点衍射法进行测量最佳。该仿真模拟技术为风机变桨轴承裂纹相控阵超声检测提供了合适的检测方法和缺陷判断技术。     

交流500kV复合绝缘子内部缺陷对轴向电场分布的影响

复合绝缘子的芯棒和护套间的胶接界面贯通于绝缘子两端,是内绝缘的组成部分。一旦芯棒和护套粘接不紧密,在界面形成的间隙将畸变周围电场分布,高场强的长期作用将对芯棒机械性能造成影响。为了研究界面缺陷对电场分布的影响,以南方电网某交流500kV线路复合绝缘子断裂事故为研究对象,应用有限元分析软件ANSYS建立了该断裂复合绝缘子的整体模型和子模型,计算了芯棒表面存在缺陷时的电场分布。结果表明:气隙处电场强度增大,但不足以引发局部放电。水分渗入后,缺陷尺寸足够大时电场强度将会超过空气的击穿场强,导致局部放电,进一步加速界面粘接性的劣化;护套破损后内部芯棒暴露,芯棒蚀损使得机械性能降低,最终将引发断裂掉串。     

浙江省内复合绝缘子断串及芯棒击穿故障分析

复合绝缘子断串及芯棒击穿事故会对输电线路的安全稳定运行构成严重的威胁。文中对2016年以来浙江省内发生的复合绝缘子断串及芯棒击穿故障案例进行统计分析,包括故障概况、产品情况、故障形态、性能试验、故障原因以及相关建议措施等。结果表明,2016年以来浙江省内共发生8起复合绝缘子断串及芯棒击穿故障,包括6起酥朽断裂、1起脆性断裂及1起芯棒击穿。其中,脆性断裂主要为端部密封不良,外部潮气进入,并在长期高场强作用下产生的应力腐蚀所致;酥朽断裂主要为芯棒—护套粘接不良,在受潮、放电、机械应力共同作用下芯棒中环氧树脂基体降解、劣化所致;芯棒击穿为界面局部粘接不实,护套或端部密封破坏,水分沿界面或芯棒的缺陷进入内部,导致局部放电形成碳化通道,并逐渐发展为贯穿性击穿。针对上述统计故障,建议复合绝缘子采用耐应力腐蚀较好的无硼纤维耐酸芯棒,端部附件装配方式采用同轴多向压接,端部密封采用高温硫化硅橡胶注射密封,并保证芯棒—护套界面的粘接强度,同时在运维过程中加强对复合绝缘子的红外、紫外带电检测。     

X射线对复合绝缘子内部缺陷的透照检测和诊断

复合绝缘子因其质轻耐污强度高和易维护,在中国已挂网运行近千万只,但是复合绝缘子因其特殊性,传统绝缘子的检测方法对其并不完全适用,复合绝缘子的发展亟待新型检测技术的出现。笔者运用X射线透视检测技术对复合绝缘子进行透照能力验证并得到推荐参数后,利用该参数对伞套区、芯棒区、伞套与芯棒胶结面、金具区段等4大区域的模拟缺陷进行检测,对成批的复合绝缘子进行现场检测,所获X射线成像图上复合绝缘子内部结构直观可见、缺陷类型及其位置清晰可辨、护套厚度芯棒直径等可测。研究结果可作为X射线透视检测技术对复合绝缘子进行缺陷检测以及型式检测的实践参考依据。     

基于相控阵超声的GIS终端环氧套管检测方法研究

针对在役GIS终端环氧套管容易在金属嵌件结合面处开裂而且无有效检测方法的问题,提出了一种基于相控阵超声的环氧套管无损检测方法。通过研究环氧套管结构及声传播特性,利用超声检测专用模拟软件对声波在工件中的传播以及声波与缺陷的相互作用进行模拟,得出环氧套管相控阵扇形扫描检测方式,进而开发了环氧套管相控阵超声检测的专用检测系统。实验表明,检测系统能沿环氧套管外侧环向移动对环氧套管进行相控阵超声扇形扫查,通过扫查得到的图像,可以清晰地分辨出缺陷信号及固定信号,实现了GIS终端环氧套管安全状况的评估。     

一起220kV复合绝缘子芯棒断裂事故分析

复合绝缘子芯棒断裂事故会对输电线路的安全稳定运行构成严重的威胁。结合某220 kV线路复合绝缘子芯棒断裂事故,对断裂绝缘子及同批次产品进行了外观检查、性能试验、解剖检查、材料试验,分析了绝缘子芯棒断裂的原因及机理。结果表明:该绝缘子端部结构存在缺陷及密封性能不良的问题,导致芯棒玻璃纤维受到酸液侵蚀,逐渐产生应力腐蚀过程,在弱酸腐蚀及应力的共同作用下机械性能不断降低,最终整支芯棒发生断裂。针对芯棒脆断现象和长期机械性能不佳的问题,建议将复合绝缘子端部金具楔式结构逐批更换为压接式结构,并加强端部金具及护套的密封,以及采用无硼纤维耐酸芯棒。     

一起500 kV线路复合绝缘子发热缺陷分析

复合绝缘子发热缺陷会对输电线路的安全稳定运行构成严重威胁。针对一起500 k V线路复合绝缘子发热事件，对该线路两种型号的发热绝缘子进行了外观检查、红外检测、解剖检查、憎水性试验、渗透性试验、水扩散试验、密封性试验，分析了复合绝缘子发热的缺陷及发热原因。结果表明：两种型号发热绝缘子均存在芯棒-护套粘接不良缺陷，同时水扩散泄漏电流幅值超过标准值，该缺陷是导致绝缘子芯棒酥朽并发热的原因。针对该缺陷提出了运行维护建议。     

芯棒快速老化导致的500kV输电线路复合绝缘子芯棒断裂故障分析

为了分析一起运行12年的500 kV输电线路复合绝缘子断裂故障,对故障绝缘子和同塔非故障绝缘子进行试验分析,解剖检查整支绝缘子,开展伞裙憎水性分级、硬度试验和芯棒应力腐蚀、染料渗透试验、带护套水扩散试验,并对芯棒材料进行了显微形貌观察和微区成分分析.故障相绝缘子高压端护套穿孔开裂、芯棒材料严重老化,伞裙试验表明,虽然硅...