钢芯铝绞线的漏磁与射线数字实时成像联合检测技术

熊 亮，万克洋，刘 恒，刘蛟蛟，曹 智

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，长沙 410007；2.湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司，长沙 410004；3.国网湖北省电力公司孝感供电公司，孝感 432100)

钢芯铝绞线的漏磁与射线数字实时成像联合检测技术

熊 亮1,2，万克洋1,2，刘 恒3，刘蛟蛟1,2，曹 智2

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，长沙 410007；2.湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司，长沙 410004；3.国网湖北省电力公司孝感供电公司，孝感 432100)

介绍了采用漏磁与射线数字实时成像检测技术对钢芯铝绞线进行检测的方法，应用该技术可对钢芯铝绞线在安装过程中进行质量检测。在对钢芯铝绞线进行漏磁检测并发现缺陷后，再用射线数字实时成像检测技术对缺陷进行成像复验，结果表明：采用漏磁检测与射线数字成像检测联合的方法可对钢芯铝绞线进行缺陷的定性和定量检测。

钢芯铝绞线；漏磁检测；射线数字实时成像检测

钢芯铝绞线的质量对电网，特别是重要跨越线路电网的安全运行极为重要[1]。在钢芯铝绞线的制造过程中，如果其承力钢芯存在断股等缺陷，在运行过程的多种应力作用下就会发生断线事故，严重影响甚至危及电网安全。标准GB 50233-2005《110～500 kV架空送电线路施工及验收规范》也明确规定钢芯铝绞线不允许存在钢芯断股的严重损伤情况，因此，在安装过程中开展钢芯铝绞线的质量检测，特别是重要跨越线路的全线检测，便显得十分重要。

对高压输电线安装过程进行缺陷检测关系到电力系统的安全运行，但适用的检测方法并不是很多，常用的检测方法有人工目视检查法、航测法、红外热成像检测法、涡流检测法等。采用人工目视检查法时，只有在铝丝已完全断离甚至断头翘起的情况下，才能发现缺陷；采用航测法时，由于摄影的限制，以及必须对最终的图像进行肉眼检查，检查速度非常慢，准确性也不高；采用红外热成像检测法时，由于需要检测被检物表面的温度场分布，此检测方法的灵敏度与环境温度有较大的相关性，而且该方法必须在输电线带电的情况下才可进行检测，在输电线安装过程中难以实现红外热成像检测；采用涡流检测法检测高压输电线时，由于其涡流渗透深度不足，只适合用于检测钢芯外部的铝股线。

笔者采用漏磁和射线数字实时成像(DDR)联合的检测技术，即用穿过式漏磁检测仪全线检测钢芯铝绞线是否存在钢芯断股或其他质量问题，再用数字射线实时成像检测技术适时验证的方法，可以对钢芯铝绞线中的缺陷进行检测。

1 漏磁检测原理及试验方法

1.1 检测原理

利用永磁体形成的磁场对输电线钢芯进行纵向磁化，输电线上的断股、碰焊未熔合及气孔、夹渣、点蚀等缺陷会导致钢芯横截面积发生变化，当钢芯铝绞线通过漏磁检测仪时，缺陷处由于横截面发生变化产生的漏磁场被置于中间的霍尔元件接收并转化为电信号，通过放大处理该电信号，由示波器显示出波形及信号强度，从而实现对钢芯铝绞线的缺陷检测，漏磁检测原理如图1所示。

图1 漏磁检测原理示意

1.2 试验方法

分别制作了断1股、3股和7股(全断)的三根LGJ 240/40型钢芯铝绞线来进行试验，发现断股钢芯的漏磁信号十分明显，三根试样中的断股被全部检出。提取到的电压脉冲信号经放大后驱动发光二极管和蜂鸣器工作，实现缺陷报警，并通过缺陷波形图分析输电线缺陷的大小和类别。

图2 三根试样的脉冲波形

图2为三根试样的脉冲波形，输出信号是与钢丝绳的缺陷大小及类别有关的电动势波形和幅度，其中脉冲波形反映出缺陷的局部受损大小，脉冲的振幅与钢丝绳横截面积的局部损失成正比，由图可知，随着断股数的增加，其脉冲的振幅也成比例增加；而方波信号反映出缺陷的报警信号次数，由图可明显看出，方波的个数和钢芯断股个数是一一对应的。

2 射线数字实时成像检测原理及试验方法

2.1 检测原理

数字实时成像系统[2]包括X射线源、成像板系统、信号放大和数据采集处理单元、计算机图像处理存储传输系统、图像显示系统等。射线穿过被检测物体后携带了物体内部的结构厚度组成信息，在经过成像板后，将会将X光信号转换为可见光，并利用非晶硅阵列的电子接收单元将可见光转换成电信号加以记录，转换装置输出的信号大小和射入其中的射线强度成正比关系。随后数据采集系统将采集到的信号进行A/D转换和一定的预处理，并输入计算机进行存储和后处理。

2.2 试验方法

(1) 试样a的数字射线检测图像如图3(a)所示。试样c的数字射线检测图像如图3(b)所示，该图像经过处理及加测量标注后，用测量工具测量断口的宽为7.67 mm。

(2) 试样b的数字射线检测图像如图4所示，图像中可以清楚地看到钢芯断裂的位置，以及断裂位置的基本特征。通过测量工具测量钢芯直径为7.89 mm，缺陷区域剩下的宽度为4.48 mm，进而可算出发生断裂的钢芯股数为3股。

图3 两根试样的数字射线检测图像

图4 试样b的数字射线检测图像

由以上试验分析可知，DDR系统成像速度非常快，几秒钟就可以完成一幅射线图像的检测，并且成像质量好、检测效果直观，还可以通过一系列的软件处理功能观察不同的检测区域，大大提高了缺陷判断的准确性。因此，在高压输电线安装全过程中，先使用穿过式漏磁检测仪全线检测钢芯铝绞线是否存在钢芯断股或其他质量问题后，再用射线数字实时成像检测技术适时分析验证的方法是完全可行的，同时使用DDR技术还有助于提高检测效率和检测精度。

3 结语

通过比较目前高压输电线安装全过程中检测钢芯铝绞线损伤的各种方法，提出了钢芯铝绞线漏磁和射线数字实时成像联合的检测方法，并通过制作试样进行了试验分析,同时对仪器进行了功能改造以便于现场检测。试验结果表明，该方法可对钢芯铝绞线的损伤进行定性和定量检测，检测结果的重复性好，可对所有规格的钢芯铝绞线进行损伤检测。

[1] 蔡成良，丁一工，康宜华.基于涡流和漏磁检测原理的输电线路导线损伤检测[J] .电网技术，2000，24(11)：18-22.

[2] 负明凯，刘力. 数字实时成像(DR)与X射线胶片成像对比分析[J] . CT理论与应用研究，2005,14(3)：13-17.

Testing Technique of Steel Reinforced Aluminum Bunched Wires by Using Combined MFL and DDR

XIONG Liang1，2， WAN Keyang1,2， LIU Heng3， LIU Jiaojiao1,2， CAO Zhi2

(1.State Grid Hunan Electric Power Company Research Institute，Changsha 410007，China；2.Hunan Xiangdian Boiler Pressure Vessel Tests Center Co., Ltd.， Changsha 410004，China；3. State Grid Hubei Electric Power Company Xiaogan Power Supply Company，Xiaogan 432100，China)

A combined detection based on magnetic flux leakage and DDR (Direct Digital Radiography) for quality assurance during ACSR (Aluminum Conductors Steel-Reinforced) installation was put forward in this paper. First the system uses magnetic flux leakage method to detect the steel core, and then it uses DDR to review the defects. The results show that the magnetic flux leakage and X-ray digital imaging testing method can be used in qualitative and quantitative detection of the steel rainforced aluminum bunched wires.

ACSR; magnetic flux leakage detection; DDR detection

2016-09-17

熊 亮(1983-),男，硕士，高级工程师，主要从事无损检测技术、材料失效原因分析、寿命评价工作

熊 亮, 5601818@qq.com

10.11973/wsjc201707009

TG115.28

A

1000-6656(2017)07-0043-03