CN108037181B - 一种高压电缆铅封涡流探伤装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电缆铅封涡流探伤装置及方法。目前高压电缆铅封缺陷没有有效的检测方法，主要是参考护套接地电流和接触电压带电检测，只有铅封完全断裂才有可能被测出。本发明的高压电缆铅封涡流探伤装置包括探头、信号发射与处理器和计算机系统，所述的信号发射与处理器包括提供交变电流的振动器和拾取信号的涡流仪，所述的探头包括线圈；所述的信号发射与处理器将交变电流供给探头，使探头线圈产生交变磁场并在铅封处感生涡流，反馈的涡流信号通过涡流仪拾取、分析和处理，处理后的信号通过计算机系统显示。本发明无需剥除铅封护套，实施便捷，且检测快速，具有良好的检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术与输电设备结构健康检测领域，尤其是一种高压电缆铅封涡流探伤装置及方法。
背景技术
铅封是高压电缆附件制作的关键工序之一，它使附件的铜壳或尾管与电缆铝护套电气连接，同时起到密封防水作用。一旦铅封发生开裂，附件就会进水受潮，极易引起击穿故障。因此铅封的完好程度成为高压电缆安全稳定运行的重要指标。
常规的无损检测技术包括漏磁检测、超声检测、机器视觉检测、回路电阻检测、X射线检测等。然而这些技术方法在实际运用中存在无法检测铅封部分开裂的情况，且受限于电缆接头处的空间大小，无法完成完整的铅封探伤。因此急需研发一种检测快速、灵敏度高、能够实现完整地高压电缆铅封检测的无损探伤技术。
涡流探伤方法可以探测到导电材料表面或近表面的裂纹、孔洞以及其它类型的缺陷，具有良好的检测灵敏度并能提供缺陷深度的信息；主要应用于航空航天、冶金、机械、化工、核能等领域的质量检测工作中，是一种较为理想的探伤方法。
目前高压电缆铅封没有专门的检测方法，主要是参考护套接地电流和接触电压检测，只有铅封完全断裂才有可能被测出。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能实现完整地高压电缆铅封探伤检测的装置，以提高高压电缆铅封缺陷检测能力。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种高压电缆铅封涡流探伤装置，其包括探头、信号发射与处理器和计算机系统，所述的信号发射与处理器包括提供交变电流的振动器和拾取信号的涡流仪，所述的探头包括线圈；
所述的信号发射与处理器将交变电流供给探头，使探头线圈产生交变磁场并在铅封处感生涡流，反馈的涡流信号通过涡流仪拾取、分析和处理，处理后的信号通过计算机系统显示。
进一步地，所述的探头为扁平状放置式探头，其线圈采用至少0.5mm漆包线，绕制至少10层，每层至少50匝。
进一步地，所述探头的直径为30-40mm，高度为80-100mm。
进一步地，所述线圈的设计电流为2-3A。
进一步地，所述的探头还包括外壳和置于外壳中的磁芯，所述的线圈绕在磁芯上。
进一步地，所述的线圈呈跑道形，其宽度与长度的比例为1：2。
本发明针对高压电缆铅封层结构特点，设计了上述的大功率扁平状放置式探头，保证提离高度可达5mm，即能够穿透高压电缆的铅封热缩套和防水带材，又可以满足铅封面积小且表面不平整的探测需要，无需剥除铅封护套，与以往需要人为剥离电缆外护套的方法相比，减少了工作量，提高了检测效率和准确率。
本发明的另一目的是提供一种利用上述高压电缆铅封涡流探伤装置进行探伤的方法，其将交变电流供给探头的线圈，使线圈产生交变磁场并在铅封上感生涡流，同时涡流反过来使线圈阻抗发生变化；当铅封表面或近表面出现缺陷时，涡流的强度和分布也会随之变化，从而引起探头线圈电压和阻抗的变化，通过测量线圈阻抗的变化判断铅封是否存在缺陷。
进一步地，本发明综合考虑了典型铅封缺陷开裂度为1mm及以上、有效探测深度为10mm、铅封材料电阻率21.4*10-8Ω*m及电网干扰因素，提出了铅封涡流检测最佳频率范围为1kHz-10kHz。
本发明通过铅封人工缺陷模拟实例，验证了涡流探伤方法用于高压电缆铅封裂纹检测的有效性、高效性和准确性；并在高压电缆状态仿真试验平台上设置铅封缺陷，模拟了升压和通流后铅封涡流探伤检测结果的差异性，试验结果表明，未带电缺陷样品的检测结果与升压后的检测结果差异小，缺陷易于辨别；在高压电缆运行状态下，电磁干扰未对铅封涡流探伤检测结果产生影响。
本发明所述的高压电缆铅封涡流探伤方法是一种无损检测方法，实施便捷，具有良好的检测灵敏度，可有效检测铅封表面上或近表面的裂纹、孔洞以及其它类型的缺陷。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：涡流探伤装置检测时需要接触电缆铅封，但不必填充耦合剂，检测速度快；检出灵敏度高，信号图谱易于识别；能在高温状态下进行检测；不受电磁干扰影响，在高压电缆运行状态下能确保检测的可靠进行；本发明采用的大功率探头无需剥离电缆外护套即可完成探伤，实现了电缆的无损检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，并与背景技术的技术方案进行对比，下面将对本发明实施例和背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的本发明实施例附图仅仅是一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高压电缆铅封涡流探伤装置的示意图；
图2为本发明放置式探头结构示意图；
图3为高压电缆铅封缺陷示意图；
图3中，21-铅护套，22-铅封，23-铅封包带，24-底铅，25-垫铅，26-接头铜壳，27-铅封开裂缺陷，28-中间接头；
图4为本发明探头用于铅封典型缺陷涡流探伤检测结果图；
图5为本发明探头用于运行情况下铅封典型缺陷涡流探伤检测结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本发明实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，示出了本发明高压电缆铅封涡流探伤方法示意图。
从图中可看出，涡流探伤装置包括探头、信号发射与处理器和计算机系统，所述的信号发射与处理器包括提供交变电流的振动器和拾取信号的涡流仪，所述的探头包括外壳11、置于外壳中的磁芯13和绕在磁芯13上的线圈12。
所述的信号发射与处理器将交变电流供给探头，使探头线圈产生交变磁场并在铅封处感生涡流，反馈的涡流信号通过涡流仪拾取、分析和处理，处理后的信号通过计算机系统显示。
振动器产生的交变电流i流过线圈，线圈周围产生交变磁场，因电磁感应作用，在线圈下面的铅封中同时产生一个互感电流，即涡流iE。由电磁感应原理可知，随着原磁场H周期性交互变化，感应磁场HE总要阻碍原磁场H的变化，即当原磁场H增大时、感应磁场HE也要反向增强；反之亦然，最终达到原磁场H与感应磁场HE的动态平衡。
若铅封上存在缺陷，该处的导电率将发生变化，导致涡流iE和感应磁场HE受到影响，探头线圈的阻抗和电压也会随之变化。本发明将反馈的涡流信号通过涡流仪拾取、分析、处理和显示、记录，成为对铅封进行探伤、检测的根据。
进一步，参见图2示出了本发明放置式探头结构示意图。
从图中可以看出本发明的涡流探伤放置式探头结构。本发明针对高压电缆铅封层结构特点，设计了大功率放置式探头，其线圈采用0.5mm漆包线，绕制10层，每层50匝。探头的直径为30mm，高度为80mm。线圈的宽度与长度比例为1：2，设计电流为2A，保证提离高度可达5mm，即能够穿透高压电缆的铅封热缩套和防水带材，又可以满足铅封面积小且表面不平整的探测需要，无需剥除铅封护套，与以往需要人为剥离电缆外护套的方法相比，减少了工作量，提高了检测效率和准确率。
为验证运行环境下电磁干扰对铅封涡流探伤的影响，在高压电缆状态仿真试验平台上设置铅封缺陷，模拟了升压和通流后铅封涡流探伤检测结果的差异性。未带电缺陷样品的检测结果与升压后的检测结果差异小，缺陷易于辨别。在高压电缆运行环境下，电磁干扰未对铅封涡流探伤检测结果产生影响。
参见图4示出了特制探头用于铅封典型缺陷涡流探伤检测结果。
从图中可以看出，缺陷处和非缺陷处检测结果差异明显，缺陷处幅值较大，且相位发生明显偏移，形成了典型的“8”字回线；铅封开裂越严重，检测信号强度越大，越易于分辨。通过铅封人工缺陷模拟实例，验证了涡流探伤方法用于高压电缆铅封裂纹检测的有效性、高效性和准确性。
参见图5示出了特制探头用于运行情况下铅封典型缺陷涡流探伤检测结果。
为验证运行环境下电磁干扰对铅封涡流探伤的影响，在高压电缆状态仿真试验平台上设置铅封缺陷，模拟了升压和通流后铅封涡流探伤检测结果的差异性。从图中可以看出，未带电缺陷样品的检测结果与升压后的检测结果差异小，缺陷易于辨别。在高压电缆运行环境下，电磁干扰未对铅封涡流探伤检测结果产生影响。
本发明的涡流探伤装置检测时需要接触电缆铅封，但不必填充耦合剂，检测速度快；检出灵敏度高，有无缺陷状态下，信号图谱幅值、相位和“8”字回线差异明显，易于辨识；铅封开裂越严重，检测信号强度越大，越易于分辨；不受电磁干扰影响，在高压电缆运行状态下能确保检测的可靠进行；大功率探头无需剥离电缆外护套即可完成探伤，实现了电缆的无损检测。本发明可有效检测铅封表面上或近表面的裂纹、孔洞以及其它类型的缺陷，无需剥除铅封护套。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种高压电缆铅封涡流探伤装置，其特征在于，包括探头、信号发射与处理器和计算机系统，所述的信号发射与处理器包括提供交变电流的振动器和拾取信号的涡流仪，所述的探头包括线圈；
所述的信号发射与处理器将交变电流供给探头，使探头线圈产生交变磁场并在铅封处感生涡流，反馈的涡流信号通过涡流仪拾取、分析和处理，处理后的信号通过计算机系统显示；
所述的探头为扁平状放置式探头，所述探头的直径为30-40mm，高度为80-100mm；所述线圈的设计电流为2-3A。
2.根据权利要求1所述的高压电缆铅封涡流探伤装置，其特征在于，所述的线圈采用至少0.5mm漆包线，绕制至少10层，每层至少50匝。
3.根据权利要求2所述的高压电缆铅封涡流探伤装置，其特征在于， 所述的探头还包括外壳和置于外壳中的磁芯，所述的线圈绕在磁芯上。
4.根据权利要求2所述的高压电缆铅封涡流探伤装置，其特征在于，所述的线圈呈跑道形，其宽度与长度的比例为1：2。
5.一种高压电缆铅封涡流探伤方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一项所述高压电缆铅封涡流探伤装置进行探伤，将交变电流供给探头的线圈，使线圈产生交变磁场并在铅封上感生涡流，同时涡流反过来使线圈阻抗发生变化；当铅封表面或近表面出现缺陷时，涡流的强度和分布也会随之变化，从而引起探头线圈电压和阻抗的变化，通过测量线圈阻抗的变化判断铅封是否存在缺陷。
6.根据权利要求5所述的高压电缆铅封涡流探伤方法，其特征在于，铅封涡流检测的频率范围为1kHz-10kHz。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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