基于超声相控阵复合绝缘子检测方法研究

为了研究复合绝缘子伞群、护套、芯棒内部缺陷检测方法,本文采用探头直接接触法对平面硅橡胶进行超声相控阵扫查,并分析实验扫描结果;对绝缘子护套与芯棒进行钻孔,模拟实际运行中产生的缺陷,采用水囊柔性耦合方法对绝缘子护套和芯棒进行超声相控阵扇形扫查。     

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.     

基于超声导波的复合绝缘子检测

为实现对复合绝缘子缺陷的快速、准确检测,提出了基于超声导波检测复合绝缘子的方法,根据超声导波的传播理论,建立了单层玻璃芯棒和双层绝缘子简化模型并求解其频散方程;利用计算得到的频散曲线进行了两种模型的有限元数值仿真,分析了不同频率下的低频L(0,1)纵向模态导波检测绝缘子多种缺陷的灵敏度;依托理论分析和仿真结果进行了复合绝缘子检测实验。实验结果表明:采用30~150 k Hz低频L(0,1)纵向模态能够检测单层玻璃芯棒深度2 mm、周向长度8 mm的缺陷;将激励和接收点直接放在绝缘子硅橡胶上面进行检测,由于硅橡胶包覆层吸收导波能力强,会导致检测效果不明显,如果将激励和接收点换到玻璃芯棒上,采用40~100 k Hz低频L(0,1)纵向模态则可以检测复合绝缘子深度14 mm、周向长度40 mm的缺陷。理论分析、仿真与实验验证了超声导波检测技术应用于复合绝缘子缺陷检测的可行性,为检测绝缘子缺陷提供了一种新思路。     

应用超声波探伤仪检测复合绝缘子的内部缺陷

为消除硅橡胶复合绝缘子缺陷对电网安全运行造成的隐患,提出了一种利用超声波探伤仪检测硅橡胶绝缘子护套脱粘和气孔缺陷的方法,该方法根据0.5～10MHz的超声波在不同介质中传播时的异质界面回波特性判定绝缘子缺陷。研究表明,在全检波、正检波、负检波、射频波4种超声检波方式中射频波方式优于其它方式。用压电晶片、透声层、硅橡胶护套3种介质实测表明:当透声层厚度等于1/4波长时形成声阻抗匹配而产生全透射并达到最优检测效果;对绝缘子大面积护套脱粘采用射频幅度法检测,对绝缘介质气孔、夹渣采用射频反射法检测方式。该方法为复合绝缘子内部缺陷检测提供了一种有效手段。     

湿热环境下脂环族环氧树脂绝缘子和硅橡胶复合绝缘子芯棒-护套界面老化特性研究

脂环族环氧树脂绝缘子因其优异的电气性能和良好的芯棒-护套界面粘接能力,有效地解决了早期硅橡胶体系复合绝缘子的界面问题,有望广泛应用于输电线路上。目前缺少对环氧树脂复合绝缘子和硅橡胶复合绝缘子芯棒-护套界面吸水老化特性的对比研究。该文对比了脂环族环氧树脂材料和硅橡胶材料的吸水、脱水、透水和透湿特性,并进行了水扩散试验方法,结果表明脂环族环氧树脂绝缘子具有更好的芯棒-护套界面粘接和耐老化性能。该文同时研究了氢氧化铝(alumina trihydrate,ATH)填料对环氧树脂吸水渗水特性的影响,为绝缘子用脂环族环氧树脂配方中ATH粒径和添加量的确定提供了理论支持。     

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。     

复合绝缘子典型内部缺陷的相控阵检测

为消除复合绝缘子内部缺陷对电网安全运行造成的隐患,提出了1种利用相控阵超声波探伤仪对4种典型人工缺陷的复合绝缘子试样进行无损检测的方法。该方法利用超声波换能器中多个独立压电晶片发射的超声波信号叠加后在异质界面中传播产生的扫描图像来判定绝缘子缺陷。通过对比研究4种人工缺陷情况下的相控阵扫描图像,得出的结论为:与界面埋纸条的检测图像干扰杂波较多、检出效率较低相比,该方法可清晰检测出平板硅橡胶破损、芯棒贯穿式钻孔缺陷和界面有明显空气隙的图像,且检出效率高,为检测复合绝缘子内部缺陷提供了新的思路。     

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。     

复合绝缘子界面光纤植入方法与界面性能试验

复合绝缘子运行状态检测是电网安全运行的重要保障之一,为此,分别采用环氧树脂胶(epoxy resin,ER)和室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanized silicone rubber, RTV)作为光纤粘接剂,在护套-芯棒界面植入刻录光栅的光纤,制得光纤复合绝缘子,分别记为ER光纤复合绝缘子和RTV光纤复合绝缘子。进行改进水扩散试验、泄漏电流测量和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)试验,用界面泄漏电流和微观图像分析界面性能。结果表明,ER光纤复合绝缘子的粘接层有气泡且存在界面缺陷,界面性能不满足标准GB/T 19519—2014要求;水煮100 h的RTV光纤复合绝缘子的界面泄漏电流为0.006 mA,满足标准要求;水煮200 h内RTV光纤复合绝缘子的界面泄漏电流与常规复合绝缘子相同,各界面未出现缺陷;RTV光纤复合绝缘子的界面性能优于ER光纤复合绝缘子。所做工作为复合绝缘子植入光纤光栅监测其运行状态提供了制备方法并验证了界面性能。     

超声相控阵检测技术的发展及应用

超声相控阵是近年来发展起来的一门新的工业无损检测技术,通过对各阵元的有序激励可得到灵活的偏转及聚焦声束,联合线性扫查、扇形扫查、动态聚焦等独特的工作方式,使其比传统超声检测具有更快的检测速度与更高的灵敏度,成为目前无损检测领域的研究热点之一。介绍了超声相控阵的检测原理及特点,综述了其国内外发展及研究现状,总结了目前超声相控阵研究热点及发展趋势,最后以汽轮机叶轮轮缘裂纹的检测和焊缝的检测为例,介绍了超声相控阵在实际工程中的应用。     

减温器管孔裂纹的超声检测

分析了电站锅炉喷水减温器喷水管孔裂纹的超声检测方法,通过综合运用超声爬波与超声相控阵检测,能提高裂纹的检出率及定量精度,为缺陷监督运行或处理提供依据。     

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。     

超声相控阵传感器阵元间串扰源分析及其隔离方法

通过研究超声相控阵探头阵元间串扰机理及串扰隔离方法提高近表面检测能力。 基于数值仿真技术分析了安装楔块 前后阵元间超声波串扰对检测信号及检测声场的影响,分析探头楔块对于隔离阵元间超声波串扰与近表面缺陷检测信号的作 用。 提出楔块优化方案,并通过试验方法对其进行验证。 结果显示,数值模型可直观显示阵元间的超声波串扰,提出的楔块优 化方案可将时域上的阵元间串扰信号与近表面检测信号相互隔离。 优化楔块后的相控阵探头可对深度 2 mm、直径 0. 3 mm 平 底孔进行成像检测,近表面缺陷检测能力显著提高。     

110kV复合绝缘子高压侧护套开裂故障原因分析

采用宏观形貌观察、扫描电镜微观形貌观察、断口形态分析、后退角测量及傅立叶红外光谱分析等方法,分析了某在役110 kV复合绝缘子高压端护套开裂原因,阐述了护套开裂的完整过程及开裂机制.结果 表明,复合绝缘子高压端护套开裂主要因为黏结质量不合格,使得高压端护套与金具的胶结层内形成气孔,在电场的长期作用下,气孔处发生局部放电...     

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.     

硅橡胶复合绝缘子护套伞裙表面存在竖直合模缝时的结构性能差异分析

在注射成型的复合绝缘子护套伞裙表面所出现的竖直合模缝处,由于制造工艺造成填充料密度远高于其它部位,以致降低了合模缝处的机械性能、电气性能、抗自然环境老化性能和憎水迁移性能。作分析了导致合模缝处绝缘子性能降低的原因,并对制造工艺提出了改进建议。     

钛合金疲劳裂纹的线性和非线性 超声综合定量检测技术

钛合金航空部件的低周疲劳裂纹在常规线性超声检测技术中易被低估,是飞机服役的安全隐患。针对上述问题开展了钛合金疲劳裂纹的非线性超声调制检测及其定量技术研究,提出了钛合金疲劳裂纹的线性和非线性超声综合检测方法。首先,通过金相法和线性超声相控阵检测技术对疲劳裂纹进行定量检测;其次,搭建了抗干扰能力强的非线性超声调制检测系统并设计了传感器布置方法;最后,基于声场分布分析提出疲劳裂纹的非线性超声调制定量方法,并将其定量检测结果与超声相控阵检测技术相对比。研究结果表明,超声相控阵方法测量的宏观裂纹长度为12 mm,而非线性超声方法测量的微裂纹延伸至距窄槽端部20 mm处,非线性调制检测技术在检测微裂纹和闭合裂纹具有显著优势。     

再热器顶棚穿墙管焊缝裂纹相控阵检测

分析再热器顶棚穿墙管焊缝裂纹产生的原因,选择合理的检测方法,制定相控阵检测工艺对穿墙管焊缝进行检测,并对检测结果进行分析和验证。结果表明,相控阵技术在穿墙管焊缝裂纹检测方面具有明显的技术优势,有利于缺陷的识别和判定。     

复合绝缘子断裂机理分析及建议

为了提高复合绝缘子生产及运行维护水平,深入分析复合绝缘子断裂机理。通过进行吸水性、渗水性及加速老化等多种试验,分析了一起500 kV线路复合绝缘子断裂原因。结果表明,该绝缘子断裂原因是其界面区域长期存在局部放电,加剧芯棒和护套的蚀损与老化所致。同时证明了对于微观界面质量差的复合绝缘子,水分会穿过其完好的硅橡胶护套材料进入存在缺陷的交界面,引发绝缘子老化。基于分析结果,提出在生产及运行维护中预防复合绝缘子断裂的建议。