支柱瓷绝缘子带电探伤【2013.06】

1、20132013年年6 6月月卓卓实实公公司司简简介介 南京卓实电气有限公司是集科、工、贸于一体的多元化高科技民营企业，一直致力于工业自动化系统,电力设备及仪器、仪表的研发与推广应用。 公司拥有一支高素质的研发和销售团队，与国内高等院校和科研院所有着良好的合作关系。 业务已遍及国内近三十个省、市、自治区，为全国各电力,石油、化工、钢铁等厂矿提供了大量高科技产品。 主主 要要 产产 品品 简简 介介支柱瓷绝缘子带电探伤仪支柱瓷绝缘子带电探伤仪支柱瓷绝缘子专用超声波探伤仪支柱瓷绝缘子专用超声波探伤仪直读式盐密测量仪及绝缘子污秽取样布直读式盐密测量仪及绝缘子污秽取样布灰密测量装置灰密测量装置避雷器在

2、线监测仪及其远传系统避雷器在线监测仪及其远传系统SFSF6 6气体泄漏超标及氧气含量报警系统气体泄漏超标及氧气含量报警系统电压互感器中性点用消谐器及其在线监测电压互感器中性点用消谐器及其在线监测微机消谐记录装置微机消谐记录装置地网导通测量仪、接地电阻测试仪地网导通测量仪、接地电阻测试仪SFSF6 6气体泄漏定性、定量检漏仪气体泄漏定性、定量检漏仪一、总则一、总则 虽然电力设备的改造工程正在进行，服役期限接近或超过临界极限的设备比例数仍然很高，尤其是高压配电装置，也包括高压断路器。 高压断路器运行的实践证明，影响其工作可靠性的重要部件乃是支柱瓷绝缘子。 断路器和高压开关由于绝缘子的破损造成的故障

3、率依然是很高的，而伴随绝缘子的老化使他们的报废几率增加。这一点也由运行的实践所证实，在60-70 %的情况下，上述设备破损的主要原因，归结于绝缘子制造的质量低劣，是因为破坏了瓷制件生产过程的基本工艺规范。绝缘子的破损就导致用户停电和出现不幸的情况。 许多电网企业和变电站的工作实践表明，防止这类破损的一个行之有效的方法是在绝缘子运行过程中，找出它们外部和内部的缺陷。 安全指令的付诸实施，显著地推动了电力企业及时采取措施和手段去诊断绝缘子的技术状态。 现实和迫切的任务是要更深入的研究，运用现代化诊断手段的方法和原理，翔实地阐述在使用条件下绝缘子机械状况的检测原理和检测技术。二、声振动检测支柱绝缘子

4、机二、声振动检测支柱绝缘子机械状态的指导方法械状态的指导方法 （一）检测对象（一）检测对象 检测对象是瓷支柱绝缘子的机械状态，也包括备用绝缘子。这些绝缘子是用于电站和变电站的电器和配电设备、成套配电设备和交流送电线路上通电部分的绝缘和紧固，电压等级为35-500千伏，可切断工作电压或就在工作电压下检测 。（二）阐述缺陷、及其发展机理和（二）阐述缺陷、及其发展机理和声振动检测方法的物理基础声振动检测方法的物理基础, 1、绝缘子运行过程中查出有三种不同的损坏情况： 瓷件体损坏瓷件体损坏（下法兰区域75%,上法兰区域25%)； 加固接缝损坏加固接缝损坏（全部或局部剥落碎裂）； 法兰损坏法兰损坏（穿透

5、的裂纹）。 2、损坏的原因是： 气候因素（温度和湿度落差）； 运行时的违反操作。 研究温度落差对法兰-加固接缝-瓷件这个组件的作用，为确定机械载荷的近似评估值，采用如下初始数据： 温度落差-100； 瞬时强度：铸铁-0,65吉帕；混凝土-0,048吉帕；瓷-0,3吉帕； 弹性模数：铸铁-113吉帕；混凝土-15吉帕；瓷-26吉帕； 线性膨胀系数：铸铁-10*10-6 ,-1；混凝土-14*10-6 ,-1； 瓷-3,4*10-6 ,-1；冰-51*10-6, -1。 温度落差情况下最大的应力出现在不同材料结合的诸边界上。为了对最大应力做出计算，要算出相对变形的差值以及按已知的比值计算出每个相联

6、接零件的应力。瞬时强度和算出的应力之比叫做强度储备系数并且代表该零件的承载能力。计算表明，在给定的初始数据下储备系数为： 铸铁-14单位； 加固接缝（混凝土）和法兰的结合-8单位； 加固接缝（混凝土）和瓷的结合-3单位； 瓷件体- 11单位。 引用的数字只不过是起码能够做出的评定（换句活说是从底层的评定），更何况，这些数据表明： 承受最大载荷的乃是加固接缝-瓷件体的结合部； 加固接缝拥有最小的承载能力； 在最恶劣的温度条件下工作的绝缘子保持着他们的强度。 由风力作用和开关切换所造成的机械载荷，肯定不会超出有很大强度储备的绝缘子之承载能力。此外，按生产绝缘子的要求用加固粘合剂相结合之各种布局和电

7、压等级的支柱绝缘子（包括其辅件）其绝缘部分的表面均应覆盖厚度为0,2 0,3毫米的均匀补偿涂层。这就显著地降低了绝缘子各组分的温度载荷。三、从事声振动检测支柱三、从事声振动检测支柱绝缘子的步骤规程绝缘子的步骤规程 （一）安全地从事检测的组织（一）安全地从事检测的组织-技术保技术保障障 全套工程作业都按采用和试验电气设备保护装置的规程及其技术要求进行。 不允许使用活动金属梯。 雷雨天气临近时，记录绝缘子反应的工程作业必需停止。 检测工作中使用的保护器材必需是按规程试验过的。每次使用前必须用肉眼核查其工作能力。工作人员在室外配电设备场地走动时高压绝缘杆只能处于水平的位置。（二）（二）-1型指示仪总

8、型指示仪总体介绍体介绍 用-1便携式成套指示仪（以下简称指示仪）进行声振动检测支柱绝缘子的强度，指示仪由记录单元（以下简称）和安装在个人电脑上的成套专用程序软件包所组成。照片1是记录单元的总体形状，照片2是记录单元的控制面板。 照片照片1 1、记录单元机壳、记录单元机壳; 2、接收器探针、接收器探针; 3、发射器探针。、发射器探针。123 照片照片2 1、螺纹孔，用来固定加长作业杆或手、螺纹孔，用来固定加长作业杆或手柄柄; 2、电源指示灯、电源指示灯-绿色发光二极管绿色发光二极管; 3、过程状态指示灯、过程状态指示灯-色发光二极管色发光二极管; 4、数据传输按钮、数据传输按钮; 5、USB口；

9、口； 6、电源开关。、电源开关。123456 指示仪的使用性能指示仪的使用性能 工作频率范围 ：- 100010000赫兹 振幅范围： - 10255量子 内存容量：3600个测量文件 允许温度范围： - 30 +50（三）检测前的准备工作（三）检测前的准备工作 工作开始之前必需做指示仪的准备工作： 1、依照包装清单检查指示仪的成套性； 2、给蓄电池充电； 3、检查记录单元的工作能力，为此按下开/关/按钮，这时： 绿色发光二极管点亮； 红色发光二极管点亮； 报出记录的顺序号码，这是发出记录器作出了记录的信号 (空转测量)； 报出表示信号水平的数字 (从 4 到 8)； 红色二极管开始闪亮，表示

10、该信号水平不足，但是在记录器的存储器里形成了文件。 按下开/关/按钮。 注：注： 用顺次报数方式读出记录号码，例如； 1-8 - 检测的顺序号是18； 2-5-6 - 顺序号是256 依此类推。 按钮6只是两种情况处在开的位置即检查蓄电池电量和接通电脑传送数据时。直接检测绝缘子时按钮6必须处在关 的位置!（四）完成检测（四）完成检测 为记录绝缘子的机械特性，给指示仪的记录单元装上万能作业杆(-110, -220)，为此拧下弹簧夹头，并将敞开的14螺栓头拧到指示仪的记录单元上（螺纹孔4，照片2) 。 把记录单元拿到靠近要检测绝缘子的底部法兰，让探针尖端放到固定法兰的平板上（照片3）。尽量让探针垂

11、直与法兰底面（照片4）。 注意！不允许让探针的杯体部分接触断路器的结构。 用力使指示仪记录单元贴紧绝缘子支承板并保持在这一位置（6秒）直到下述动作结束： 绿色二极管点亮； 读出检测的顺序号码； 红色二极管点亮； 发出丝丝声（发射器给出白噪声型信号）； 读出表示信号水平的数字。 把指示仪的记录单元从绝缘子支承板处拿开。如果信号水平低于12或者高于255的量子能级（报出的数字要么小于12要么高于255）就要重复进行检测，直到获得可以接受的结果（从12 到 255之间的数字）。高压支柱绝缘子记录高压支柱绝缘子记录变电站名称长春220kV米沙子变电站电压等级 220kV仪器编号049仪器型号-1M绝缘

12、子类型弹性绝缘子出厂日期母线类型管形母线安装位置检测人员李文宝检测日期2013年04月09日判断依据检测结果缺陷情况原因分析（五）把信息拷贝到电脑和对信息的处理（五）把信息拷贝到电脑和对信息的处理 要从指示器的记录单元向电脑拷贝数据，使用配套件外接USB口电缆。 把USB口电缆分别接到指示器的记录单元和电脑的接口上。 创建子目录以便向其中拷贝传来的数据； 按下开/关/按钮： 第一个二极管点亮 (绿色)； 报出最后测量的顺序号和系列数字9，它表示指示器的记录单元和电脑业已 接通。 打开电脑用于传送数据的程序LogoTransfer 1.0（拷贝登记的结果），这时： 程序主窗口的 USB-（USB

13、装置状态）一栏，必需出现（已接通）字样，通报指示器的记录单元和电脑已经接通，如果没有上述的字样就必需点击 （恢复连接）按钮。 点击 （浏览）按钮：: 打开了窗口，在窗口上面的 （目录）行里选中（置亮）先前建立的子目录； 文件名 和文件类型 栏目不用填。 点击打开按钮： 打开了程序LogoTransfer 1.0的主窗口，在把文件放到目录中 一行栏目上将是选中的那个子目录。 点击启动按钮： 数据转移（拷贝）到选中的子目录里。 点击关闭 按钮： LogoTransfer 1.0程序的主窗口关闭了。 打开用于处理数据（记录结果）的LogoWork 1.0.程序，为此： 在程序主窗口里选处理数据菜单项

14、并打开它； 打开一个窗口，在子目录菜单行里选中先前所创建的子目录，该子目录里业已传送（拷贝）了数据（检测结果）。文件名 和文件类型 栏目不用填； 点击要处理的文件名； 点击打开按钮。 一次程序循环可处理不超过500个文件，如果需要处理更多数量文件，就要把处理分成几个阶段。 进入 LogoWork 1.0.程序的主窗口： 转入浏览查看菜单；选（点击）谱 下拉菜单项；选出（点击）所需的数量图形并打开（激活）该下拉菜单项。 于打开的窗口中： 在目录菜单行里选先前所建立的子目录，该子目录里业已传送（拷贝）了数据（检测结果）。文件名 和文件类型 栏目不用填； 选（点击）要查看的文件名； 选（点击）打开按

15、钮。 出现的窗口上将展开前边指定的图形数，是指注明了评定编号的绝缘子振动功率谱密度的图形。纵（Y）轴的标尺使用相对的谱强度单位，横（X）轴是以赫兹为单位的频率。图形能使用叠加功能按钮使图形相叠加排列。纵（Y）轴还可以设成对数标尺，为此要点击对数按钮, 要返回，则点击线性按钮。四、进行分析并做出结论四、进行分析并做出结论（一）理论基础（一）理论基础 支柱瓷绝缘子的状态由它的机械强度值决定，也就是承载能力（能够出现绝缘子破损的最小作用力），由绝缘子对平面波谱随机振动作用反应的功率谱密度()的评定加以确定。 承载能力或极限载荷这是绝缘子产生损坏的载荷，按公式计算： P1/P0 = (1/0)2, (

16、5) 式中：P0-未损坏绝缘子的极限载荷； P1-损坏绝缘子的极限载荷； 0- 未损坏绝缘子振动的功率谱密度峰值频率； 1- 损坏绝缘子振动的功率谱密度峰值频率。 分析了关系式5不难发现，它能够追踪损伤发展从萌生到破损的所有阶段。 （二）按检测结果评定绝缘子机械状态（二）按检测结果评定绝缘子机械状态的判据的判据 支柱绝缘子保持机械强度的基本判据是支柱绝缘子保持机械强度的基本判据是其频率特性的长久不变性，其中包括，其频率特性的长久不变性，其中包括，绝缘子对具有绝缘子对具有白噪声白噪声类型谱振动激类型谱振动激发反应的功率谱密度之评定。发反应的功率谱密度之评定。 通常的情况下第一次检测不是别的就是可

17、看作是一个基准点，从它开始读取复读检测结果。可是大多数情况下，第一次检测之后就要求对绝缘子状态做出结论。 4.2.1.正温度情况下第一次所做检测绝缘子机械状态的评定判据是： ) 满意状态的绝缘子： 功率谱密度频率范围4000-5000赫兹中间有一最大值（基本的或决定的频率4500赫兹，这是绝缘子的驻波频率） 注，驻波-是在分布系统里出现的振动（例如在弹性介质中）由幅度相同而传播方向相反的两个行波干涉造成的（驻波不同于行波不携带能量）。 )不良状态的绝缘子（一定报废-承载能力降低2.5 25倍）： 频率范围4000-5000赫兹中间有一最大值，频率范围1000- 2500赫兹中间有同样或小一些的

18、最大值； 功率谱密度图上频率范围1000-2500赫兹中间有一最大值； 频率范围4000-5000赫兹中间有一最大值，频率范围8500- 10000赫兹中间有同样或小一些的最大值； 功率谱密度频率范围8500- 10000赫兹中间有一最大值。 )所有其他的情况要求用更为精确的方法进行检测：使用超声法（超声无损检测）。 4.2.2.经过6-8个月后使用声振动方法进行的重复检测，能够明确绝缘子的机械状态。（三）第一次检测后结果的分析。（三）第一次检测后结果的分析。1、绝缘子处于完好的状态。、绝缘子处于完好的状态。 没有偏离工艺过程要求制造的绝缘子，不论是哪个国家生产，哪个工厂制造，也不管环境温度如

19、何，都有在4500赫兹区域的单峰值的振动功率谱密度评定图（图1,2,3,4）。图图1， 35 kV. 室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图图图2，110 kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图图图3， 220 kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图。室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图。图图4，330 kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图。室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图。)机械状态差的绝缘子（一定报废）。 下法兰有缺陷（损伤）的绝缘子，在振动功率谱密度图上，除了频率4500赫兹的基本（决定性的

20、）峰外，还有在1000-3000赫兹频率区域的峰值（图5,6,7,9）。 上部法兰有缺陷（损伤）的绝缘子，在振动功率谱密度图上，除了频率4500赫兹的基本（决定性的）峰外，还有在8000-10000赫兹频率区域的峰值（图10,11）。图图5，330kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子在拆卸时断裂了，断在下边绝缘子的下法兰区域。室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子在拆卸时断裂了，断在下边绝缘子的下法兰区域。图图6，220 kV室外配电设备支柱绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子处在不良的机械状态，下边的绝缘子下法兰处有内部（看不见的）裂纹。室外配电设备支柱绝缘子振动功率谱密

21、度评定图，绝缘子处在不良的机械状态，下边的绝缘子下法兰处有内部（看不见的）裂纹。图图7， 220kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，开关切换时绝缘子断裂了，断在下法兰区域。室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，开关切换时绝缘子断裂了，断在下法兰区域。图图8，220 kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子处于不良状态（卸下上边的绝缘子时断裂）断在下法兰区域。室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子处于不良状态（卸下上边的绝缘子时断裂）断在下法兰区域。图图9，110kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子处于不良状态，缺陷在下法兰区域。绝缘子处于不良状态，缺陷在下法兰区域。图图10，110kV室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子在上法兰区域有缺陷。室外配电设备绝缘子振动功率谱密度评定图，绝缘子在上法兰区域有缺陷。图图 11, 35kV室外配