CN103323523A - 一种支柱绝缘子振动声学检测试块的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种支柱绝缘子振动声学检测试块的制作方法，其原理是利用局部加热、骤冷工艺在支柱绝缘子上制造人工缺陷。加热部位位于支柱绝缘子底部金属法兰附近，加热温度控制在100℃至600℃之间，加热速率小于每秒20℃，冷却速率控制在每秒10℃-200℃之间。通过选择加热温度和冷却速率来控制人工缺陷的尺寸，选择加热区域来控制人工缺陷的位置。利用本发明设计的制作方法，可以方便、快捷地在支柱绝缘子上制造出人工缺陷，为支柱绝缘子振动声学检测提供检测试块。

Description

一种支柱绝缘子振动声学检测试块的制作方法

技术领域

本发明涉及一种支柱绝缘子振动声学检测试块的制作方法，适用于各电压等级变电站、水力发电厂和火力发电厂所用的支柱绝缘子。

背景技术

支柱绝缘子振动声学检测是针对电力设备的支柱绝缘子在运行中受到电、热和机械应力以及环境应力的作用，其性能会逐渐下降，绝缘状态会劣化，最终丧失绝缘功能。电力设备绝缘的老化是一个渐变的过程，如果不及时发现，就可能导致电力设备发生故障，甚至引发突发性的电力事故，造成巨大的直接和间接经济损失。支柱绝缘子振动声学检测是目前较为快捷、有效的发现其内部缺陷的方法。

在经典物理学理论领域，人们已经建立了支柱绝缘子振动声学检测的理论基础。国内技术人员在对振动声学检测设备的研究基础上，引进消化、吸收俄罗斯的振动声学检测设备，开发研制出了检测系统。同时，对振动声学检测方法理论的研究基础上，结合现场试验总结的检测工艺方法，建立起评估支柱绝缘子的机械强度状况的准则。它能对被监测设备的绝缘参数随时进行测量，大大地缩短了运行设备的检测时间，为电力系统的安全运行提供可靠的保证。

支柱绝缘子底部金属法兰部位经常受扭力，易出现裂纹等缺陷。因此，目前的支柱绝缘子振动声学检测设备只要针对底部金属法兰的缺陷。现有的支柱绝缘子振动声学检测设备的检测步骤为：步骤1.装入电池观察信号灯指示蓝灯闪烁，红灯常亮为正常；步骤2.将绝缘伸缩杆安装在探伤仪底部，以螺栓固定；步骤3.垂直顶住法兰下部6秒待语音指示；步骤4.记录好所检测的绝缘子型号和标号，数据传入软件进行分析。

然而，对支柱绝缘子进行振动声学检测，始终面临一个问题：没有标准试块。标准试块用于检测前的仪器校准以及检测后的缺陷比对，对检测的准确性起到非常重要的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的支柱绝缘子振动声学检测技术缺乏标准试块的现状，提出一种方便、快捷的制作支柱绝缘子振动声学检测试块的方法。

本发明是通过下列技术方案来实现的。

一种支柱绝缘子振动声学检测试块的制作方法，本发明特征是利用局部加热、骤冷工艺在支柱绝缘子上制造人工缺陷。加热部位位于支柱绝缘子底部法兰附近（附图1虚线框内所示），加热温度控制在100℃至600℃之间，加热速率小于每秒20℃，冷却速率控制在每秒10℃-200℃之间。本发明通过选择加热温度和冷却速率来控制人工缺陷的尺寸，选择加热区域来控制人工缺陷的位置。

加热前，将支柱绝缘子放平，采用电阻丝、喷灯等对支柱绝缘子底部法兰附近进行局部加热，采用红外测温仪等对加热区域进行温度测量。

根据制作的人工缺陷尺寸和性质，选择不同的加热速率、加热区域温度、冷却速率和冷却位置，分以下两种情况：

（一）制作表面缺陷

制作较小的人工表面缺陷时，利用喷灯等对支柱绝缘子底部法兰附近的局部陶瓷区域进行加热，加热速率控制在每秒20℃以内，加热区域温度应小于500℃，冷却速率应小于每秒20℃。

制作较大的人工表面缺陷时，可利用电阻丝或喷灯等支柱绝缘子底部法兰附近陶瓷区域进行加热，加热速率控制在每秒20℃以内，加热区域温度应小于600℃，冷却速率应小于每秒50℃。

可利用冰水或液氮等对加热的陶瓷区域进行快速冷却，若目标缺陷出现，尺寸达到要求，则停止冷却，将支柱绝缘子自然冷却到室温，静置一段时间后可以使用。

（二）制作内部缺陷

制作较小的人工内部缺陷时，利用喷灯等对支柱绝缘子底部法兰进行加热，加热速率控制在每秒10℃以内，加热区域温度应小于500℃，冷却速率应小于每秒20℃。

制作较大的人工内部缺陷时，可利用电阻丝或喷灯等支柱绝缘子底部法兰进行加热，加热速率控制在每秒20℃以内，加热区域温度应小于600℃，冷却速率应小于每秒40℃。

加热到预定温度后，利用冰水或液氮等对底部的金属法兰进行冷却，金属和陶瓷的冷却速率不一致，在金属和陶瓷结合的区域，将会出现应力集中，从而产生内部缺陷。

本发明的原理是利用陶瓷和金属材料的热胀冷缩原理，在支柱绝缘子内部产生热应力，从而制造出人工缺陷。不同的加热速率、加热区域温度、冷却速率和冷却部位，会影响人工缺陷的性质和尺寸。

本发明的有益效果是，能够方便、快捷地制作出支柱绝缘子振动声学检测的试块，为准确检测缺陷提供依据。

附图说明

图1为本发明支柱绝缘子加热区域示意图；

图2为本发明表面缺陷制作工艺步骤示意图；

图3为本发明内部缺陷制作工艺步骤。

具体实施方式

一种支柱绝缘子振动声学检测试块的制作方法，本发明特征是利用局部加热、骤冷工艺在支柱绝缘子上制造人工缺陷。加热部位位于支柱绝缘子底部金属法兰附近（附图1所示），加热温度控制在100℃至600℃之间，加热速率小于每秒20℃，冷却速率控制在每秒10℃-200℃之间。通过选择加热温度和冷却速率来控制人工缺陷的尺寸，选择加热区域来控制人工缺陷的位置。

加热前，将支柱绝缘子放平，采用电阻丝、喷灯等对支柱绝缘子底部金属法兰附近进行局部加热，采用红外测温仪等对加热区域进行温度测量。

根据制作的人工缺陷尺寸和性质，选择不同的加热速率、加热区域温度、冷却速率和冷却位置，分以下种情况：

（一）制作表面缺陷

制作较小的人工表面缺陷时，利用喷灯等对支柱绝缘子底部金属法兰附近的局部陶瓷区域进行加热，加热速率控制在每秒20℃以内，加热区域温度应小于500℃，冷却速率应小于每秒20℃。

制作较大的人工表面缺陷时，可利用电阻丝或喷灯等支柱绝缘子底部金属法兰附近陶瓷区域进行加热，加热速率控制在每秒20℃以内，加热区域温度应小于600℃，冷却速率应小于每秒50℃。

可利用冰水或液氮等对加热的陶瓷区域进行快速冷却，若目标缺陷出现，尺寸达到要求，则停止冷却，将支柱绝缘子自然冷却到室温，静置一段时间后可以使用。

下面为制作表面较大人工缺陷的实施案例：

1、选择一个表面完好的支柱绝缘子，将其平放，底部垫上绝热材料；

2、在支柱绝缘子底部法兰附近陶瓷上缠绕电阻丝，电阻丝应该覆盖支柱绝缘子根部；

3、利用保温材料，包裹电阻丝以及支柱绝缘子底部金属法兰；

4、将热电偶插入电阻丝内；

5、对电阻丝进行加热，调节加热电流，来控制加热温度的速度；

6、加热速率控制在每秒约10℃；

7、加热到500℃时，停止加热；

8、利用钳子等拆开保温材料和电阻丝，取走热电偶；

9、将液氮匀速浇到支柱绝缘子根部，并利用红外测温仪实时测量绝缘子根部温度，保持降温速度每秒约5℃。

10、绝缘子根部出现表面裂纹后，停止加热；

11、将绝缘子自然冷却到室温；

12、冷却到室温的绝缘子试块，水平静置12小时后，方可使用。工艺步骤见附图2。

（二）制作内部缺陷

制作较小的人工内部缺陷时，利用喷灯等对支柱绝缘子底部金属法兰附近的局部区域进行加热，加热速率控制在每秒40℃以内，加热区域温度应小于500℃，冷却速率应小于每秒20℃。

制作较大的人工内部缺陷时，可利用电阻丝或喷灯等支柱绝缘子底部金属法兰附近区域进行加热，加热速率控制在每秒60℃以内，加热区域温度应小于600℃，冷却缺陷应小于每秒40℃。

加热到预定温度后，利用冰水或液氮等对底部的金属法兰进行冷却，金属和陶瓷的冷却速率不一致，在金属和陶瓷结合的区域，将会出现应力集中，从而产生内部缺陷。

对于内部缺陷尺寸的表征，可利用X射线透视检测技术对支柱绝缘子进行拍摄，从X光照片量取内部缺陷尺寸。

以下为制作支柱绝缘子内部较小人工缺陷的实施案例

1、选择一个表面完好的支柱绝缘子，将其平放，底部垫上绝热材料；

2、在支柱绝缘子底部金属法兰上缠绕电阻丝，电阻丝应该覆盖支柱绝缘子的整个金属金属法兰；

3、利用保温材料，包裹电阻丝以及支柱绝缘子底部金属法兰附近的陶瓷区域；

4、将热电偶插入电阻丝内；

5、对电阻丝进行加热，调节加热电流，来控制加热温度的速度；

6、加热速率控制在每秒约8℃；

7、加热到500℃时，停止加热；

8、保温一段时间，待金属法兰表面温度达到500℃；

9、利用钳子等拆开保温材料和电阻丝，取走热电偶；

10、将液氮匀速浇到支柱绝缘子金属法兰上，并利用红外测温仪实时测量金属法兰表面温度，保持降温速度每秒约20℃。

11、待金属法兰表面温度降到约20℃，停止降温，自然冷却；

12、冷却到室温的绝缘子试块，水平静置12小时后，方可使用；

13、利用射线透视检测技术对支柱绝缘子内部缺陷进行检测，并标识出缺陷尺寸。工艺步骤见附图3。

Claims (1)

1.一种支柱绝缘子振动声学检测试块的制作方法，其特征在于，利用局部加热、骤冷方法在支柱绝缘子上制造人工缺陷；其加热部位位于支柱绝缘子底部金属法兰及附近区域，加热温度控制在100℃至600℃之间，加热速率小于每秒20℃，保温时间控制在0至5h，冷却速率控制在每秒10℃-200℃之间。

Images