高压支柱瓷绝缘子小角度纵波探伤缺陷案例分析

孙庆峰，柳青山，骆宗义，华正轩，邹君文，刘学广

（1.浙江省电力锅炉压力容器检验所有限公司，杭州 310014；2.国网浙江省电力有限公司衢州供电公司，浙江 衢州 324012；3.国网浙江省电力有限公司金华供电公司，浙江 金华 321017；）4．国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，浙江 宁波 315016）

0 引言

2017年某月，在对某供电公司220 kV基建变电站35 kV电容器组隔离开关支柱瓷绝缘子进行金属技术监督检测时，发现该批次支柱瓷绝缘子超声探伤不合格，小角度纵波探伤信号只有缺陷波，没有底波，且缺陷信号在瓷绝缘子法兰部位整圈显示（见图1）。根据Q/GDW 407-2010《高压支柱瓷绝缘子现场检测导则》第3.2节相关准则[1]，应予判废。

图1 支柱瓷绝缘子小角度纵波探伤缺陷信号

在实际检测过程中，当探头环向扫查时仅有缺陷信号存在而底波消失，可以判定该支柱瓷绝缘子内部存在大面积疏松类密集型缺陷[2-3]。为了确定该批次支柱瓷绝缘子缺陷性质，评估其对电气性能和使用性能的影响，经与业主单位和供应商讨论，选取带缺陷瓷绝缘子1柱和同规格无缺陷支柱瓷绝缘子1柱进行相关检测分析。

1 X射线数字成像技术检测

X射线DR（数字成像技术）是近年来迅猛发展的一种新型射线无损检测方法，相对于传统的“射线源+胶片”检测方法，该方法具有检测速度快、布置方便、便携性强、检测灵敏度高、检测结果易于管理、现场辐射量小等优点[4]。X射线透过检测对象后，经射线探测器将X射线检测信号转换为数字信号，形成数字图像并按照一定格式存储在计算机内。检测人员通过观察检测图像，根据工作经验和有关标准对检测对象进行缺陷状态评定。

选取带缺陷支柱瓷绝缘子的上下法兰部位进行DR检测。检测射线源采用XRS-3型便携式脉冲射线机，非晶硅成像板，成像尺寸22 cm×22 cm，透照参数取35脉冲、600 mm焦距，采用墙体厚度宏模式进行射线检测。

本次DR检测结果无异常缺陷显示，实践经验表明，微观细小的疏松类缺陷有可能在射线检测中不能被发现。

2 绝缘电阻测试

绝缘电阻测试是评估电气设备绝缘性能的常规试验方法[5]，通常采用兆欧表进行测量，根据被测试样在1 min时绝缘电阻大小，可以检测出瓷绝缘子是否存在贯通的集中性缺陷、整体性受潮及贯通性受潮等现象。

该批次支柱瓷绝缘子尚未投运使用，因此可排除整体性受潮及贯通性受潮的可能。本次试验目的是检测小角度纵波探伤缺陷支柱瓷绝缘子是否存在贯通的集中性缺陷，试验对象是带缺陷支柱瓷绝缘子1柱和正常支柱瓷绝缘子1柱，采用手摇式兆欧表分别进行1 min时绝缘电阻测试，结果见表1。

绝缘电阻测试结果表明，带缺陷支柱瓷绝缘子绝缘电阻值极低，说明该支柱瓷绝缘子存在贯通的集中性缺陷。

表1 绝缘电阻测试结果

3 泄漏电流试验

直流泄漏电流试验是评估电气设备绝缘性能的重要项目，采用泄漏电流测试仪进行测量，在试件上施加一定的直流电压，在这个电压下测量对地及相之间的泄漏电流。

本次直流泄漏电流试验的试验对象是带缺陷支柱瓷绝缘子1柱和正常支柱瓷绝缘子1柱，在外表面屏蔽的状态下分别进行直流泄漏电流试验，结果如图2所示。

图2 直流泄漏电流曲线

直流泄漏电流试验结果表明，小角度纵波探伤缺陷支柱瓷绝缘子在外表面屏蔽的前提下泄漏电流明显超标。根据运行经验，瓷绝缘子表面污秽、瓷体内部受潮和水分侵入、瓷体内部疏松、裂纹都可能引起直流泄漏电流超标。因该批次支柱瓷绝缘子尚未投运使用，在排除了表面污秽影响、瓷体内部受潮和水分侵入的前提下，判断引起该支柱瓷绝缘子直流泄漏电流超标的原因是瓷体内部疏松、裂纹等缺陷。

4 解剖后宏观检查

电气试验结果表明，小角度纵波探伤缺陷支柱瓷绝缘子内部存在贯通的集中性缺陷，如瓷体内部疏松、裂纹等。对该支柱瓷绝缘子进行解剖宏观检查，发现瓷体内部存在大面积的黄芯（图3），说明在该瓷件烧制过程中，由于温度和时间控制不当，坯体中的Fe2O3未被充分还原，或还原后又重新被氧化。

图3 小角度纵波探伤缺陷支柱瓷绝缘子剖面

高压支柱瓷绝缘子内部有黄芯是否会影响瓷绝缘子的使用性能，这个问题在电瓷行业存在争议；但瓷绝缘子内部存在黄芯，且孔隙性试验不合格，则被认为不符合相关标准要求。

5 孔隙性试验

孔隙性试验又称瓷吸红试验，是利用毛细作用原理判定瓷件的烧结程度。

本次试验对象是小角度纵波探伤缺陷支柱瓷绝缘子，取试样最厚部分作为孔隙性试验试件，将试件放入300 g工业用乙醇加7.5 g品红配制而成的溶液中，置于密封容器内并施加20 MPa压力，持续时间9 h，试验完成后取出试件将其清洗、干燥，然后击碎，发现试件新断面有渗透现象，如图4所示。

图4 孔隙性试验后试件新断面

《绝缘子试验方法 第一部分：一般试验方法》第4.1节中规定：外观检查以目力观察方法进行，必要时使用量具，如绝缘件表面有细小气泡或颜色不均而不能判断绝缘体是否良好时，应选出具有上述缺陷的代表性产品进行剖面检查或作孔隙性试验，如剖面检查发现瓷质不致密（有大量气孔）或有渗透现象时，则具有这种缺陷的产品为不符合标准[6]。根据上述标准，可以判定该小角度纵波探伤缺陷试件孔隙性试验不合格。

孔隙性试验结果显示小角度纵波探伤缺陷支柱瓷绝缘子新断面有渗透现象，表明该支柱瓷绝缘子内部有微观细小的疏松或裂纹缺陷。运行经验表明，支柱瓷绝缘子瓷体内部如有疏松或裂纹等缺陷，均可导致瓷绝缘子在运行中出现异常发热甚至发生炸裂事故。

6 结语

本文针对某供电公司220 kV基建变电站35 kV高压支柱瓷绝缘子小角度纵波探伤缺陷案例，运用DR检测、绝缘电阻试验、泄漏电流试验、解剖后宏观检查、孔隙性试验等技术手段，对该小角度纵波探伤不合格的支柱瓷绝缘子缺陷性质进行了分析。综合分析各项检测结果，判定该小角度纵波探伤缺陷支柱瓷绝缘子不符合挂网运行使用要求。