Применение метода ультразвукового неразрушающего контроля для диагностики состояния фарфоровых покрышек

Page 1
background image

164

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Применение

 

метода

 

ультразвукового

 

неразрушающего

 

контроля

 

для

 

диагностики

 

состояния

 

фарфоровых

 

покрышек

Гущеваров

 

П

.

Л

., 

Широкшин

 

А

.

В

., 

Кайсин

 

И

.

В

., 

филиал

 

ПАО

 «

МРСК

 

Центра

 

и

 

Приволжья

» —  «

Кировэнерго

»

Аннотация

Основные

 

причины

 

повреждения

 

фарфоровых

 

покрышек

 

маломасляных

 

выключателей

 

ВМТ

-110. 

Краткое

 

изложение

 

методики

 

ультразвукового

 

неразрушающего

 

контроля

 

по

-

крышек

 

ПВМо

-110. 

Результаты

 

работы

 

по

 

диагностике

 

фарфоровых

 

покрышек

 

в

 

филиале

 

«

Киров

 

энерго

» 

ПАО

 «

МРСК

 

Центра

 

и

 

Приволжья

».

Ключевые

 

слова

:

фарфоровые

 

покрышки

 

маломасляных

 

выключателей

узлы

 

армировки

структурометрия

дефектометрия

дефектограмма

П

ри

 

эксплуатации

 

выключателей

 

ВМТ

-110 

в

 

филиале

 «

Кировэнерго

» 

ПАО

 «

МРСК

 

Цен

-

тра

 

и

 

Приволжья

» (

далее

 — 

Кировэнерго

неоднократно

 

выявлялись

 

дефекты

 

фарфоровых

 

покрышек

 

ПВМо

-110 (

далее

 — 

покрышек

). 

Одни

 

дефекты

 

выявлялись

 

при

 

внешнем

 

осмотре

 

вы

-

ключателей

 (

рисунок

 1). 

Другие

 

дефекты

 

приводи

-

ли

 

к

 

разрушению

 

покрышек

 (

рисунок

 2).

Практически

 

при

 

всех

 

повреждениях

 

обна

-

руживались

 

кольцевые

 

трещины

 

на

 

внутренней

 

поверхности

 

фарфора

 

в

 

узлах

 

армировки

 

покры

-

шек

по

 

которым

 

и

 

происходило

 

разрушение

 (

ри

-

сунок

 3). 

Причем

 

повреждались

 

как

 

верхние

так

 

и

 

нижние

 

узлы

 

армировки

Как

 

правило

поврежде

-

Рис

. 1. 

Покрышка

 

с

 

видимым

 

подтеком

 

масла

Рис

. 2. 

Покрышка

поврежденная

 

в

 

работе


Page 2
background image

165

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ

 

ОБСЛЕДОВАНИЯ

 

И

 

ИСПЫТАНИЯ

ния

 

происходили

 

в

 

зимний

 

период

 

времени

особенно

 

в

 

периоды

 

резких

 

перепадов

 

темпера

-

тур

 

окружающей

 

среды

Причиной

 

этих

 

повреждений

 

служила

 

нестабильность

 

механической

 

прочности

 

покрышек

обусловленная

 

низкими

 

механическими

 

характеристиками

 

применяемой

 

некоторыми

 

производителями

 

массы

 

фарфора

а

 

также

 

периодическими

 

нарушениями

 

техно

-

логии

 

изготовления

 

и

 

армирования

 

фарфора

.

Для

 

контроля

 

за

 

состоянием

 

покрышек

 

без

 

разборки

 

выключателей

 

Кировэнерго

 

в

 2007 

году

 

были

 

приобретены

 

прибор

 

УДС

2

ВФ

-

ЦИВОМ

-

ЭП

  (

далее

 — 

прибор

) (

рисунок

 4) 

и

 «

Методика

 

ультразвукового

 

неразрушающего

 

контроля

 

покрышек

 

маломасляных

 

выключа

-

телей

» 

у

 

ООО

 «

Центр

 

испытаний

 

высоковольтного

 

оборудования

 

и

 

материалов

», 

г

Санкт

-

Пе

-

тербург

 (

ЦИВОМ

) [1].

Согласно

 

методике

 

ЦИВОМ

 

ультразвуковой

 

неразрушающий

 

контроль

 (

далее

 — 

УЗНК

по

-

крышек

 

включает

 

в

 

себя

 

два

 

метода

ультразвуковую

 

импульсную

 

структурометрию

 (

далее

 — 

УЗС

и

 

ультразвуковую

 

импульсную

 

дефектометрию

 (

далее

 — 

УЗД

).

При

 

помощи

 

УЗС

 

выявляются

 

открытая

 

микроскопическая

 

пористость

 

фарфора

 (

далее

 — 

ОМИП

и

 «

нарушение

» 

состава

 

фарфоровой

 

массы

ОМИП

 — 

дефект

в

 

настоящее

 

время

 

от

-

ветственный

 

за

 

основную

 

часть

 

разрушения

 

изоляторов

 

по

 

вине

 

изготовителей

ОМИП

 

имеет

 

чисто

 

производственное

 

происхождение

поэтому

 

проведение

 

повторной

 

УЗС

 

не

 

требуется

.

УЗС

 

заключается

 

в

 

измерении

 

скоростей

 

распространения

 

в

 

верхнем

 

и

 

нижнем

 «

опасных

» 

сечениях

 (

далее

 — 

ВОС

 

и

 

НОС

контролируе

-

мых

 

покрышек

  «

головных

» (

сигнал

 

проходит

 

сквозь

 

фарфоровое

 

тело

 

покрышки

и

 

поверх

-

ностных

  (

сигнал

 

проходит

 

по

 

поверхности

 

по

-

крышки

ультразвуковых

 

колебаний

 (

УЗК

).

Измерение

 

скоростей

 

распространения

 

«

головных

» (

далее

 — 

ГВ

и

 

поверхностных

 

волн

  (

далее

 — 

ПВ

осуществляется

 

в

 

танген

-

циальном

 

направлении

с

 

помощью

 

одной

 

и

 

той

 

же

 

пары

 

датчиков

 

ультразвуковых

 

коле

-

баний

 

рабочей

 

частотой

 2,5 

МГц

 

с

 

призматиче

-

скими

 

насадками

один

 

из

 

датчиков

 

является

 

излучателем

  (

И

), 

другой

 — 

приемником

  (

П

(

рисунок

 5). 

На

 

боковой

 

поверхности

 

ВОС

 

и

 

НОС

 

покрышки

 

с

 

помощью

 

штангенциркуля

 

Рис

. 3. 

Кольцевые

 

трещины

Рис

. 4. 

Прибор

 

УДС

2

ВФ

-

ЦИВОМ

-

ЭП

Рис

. 5. 

Схема

 

УЗС

И

(

П

) — 

излучатель

 (

при

-

емник

с

 

призматической

 

насадкой

L

Г

 — 

база

 

измерения

 

скорости

 «

головной

» 

волны

 (

ГВ

),

дуга

 

АВ

 — 

база

 

измерения

 

скорости

 

поверх

-

ностной

 

волны

 (

ПВ

)


Page 3
background image

166

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

с

 

длинными

 

губками

 

и

 

маркера

 

наносятся

 

метки

соответствующие

 

длине

 

базы

 

измерения

 

(

L

Г

 = 180 

мм

скорости

 

ГВ

с

 

помощью

 

гибкой

 

линейки

 

с

 

прорезями

 

и

 

маркера

 

наносятся

 

метки

соответствующие

 

длине

 

базы

 

измерения

 (

длина

 

дуги

 100 

мм

скорости

 

ПВ

.

Для

 

обеспечения

 

акустического

 

контакта

 

рабочие

 

грани

 

призм

 

датчиков

 

смачиваются

 

во

-

дой

датчики

 

устанавливаются

 

на

 

метки

 

для

 

измерения

 

ГВ

 

и

 

плотно

 

прижимаются

 

к

 

поверх

-

ности

 

изделия

Производится

 

отсчет

 

времени

 

прохождения

 

ГВ

 

по

 

прибору

Данные

 

операции

 

повторяются

 

для

 

измерения

 

времени

 

прохождения

 

ГВ

 

и

 

ПВ

 

в

 

ВОС

 

и

 

НОС

.

По

 

измеренным

 

значениям

 

времени

 

прохождения

 

эхо

-

сигнала

 

и

 

известной

 

длине

 

базы

 

из

-

мерения

 

рассчитываются

 

скорости

 

прохождения

 

ГВ

 

и

 

ПВ

.

Полученные

 

значения

 

скоростей

 

распространения

 

ГВ

 

и

 

ПВ

 

сравниваются

 

с

 «

граничными

». 

«

Граничные

» 

скорости

 

определяются

 

для

 

покрышек

входящих

 

в

 

технологически

 

однородную

 

партию

 (

изделия

 

одного

 

типа

выпущенные

 

одним

 

и

 

тем

 

же

 

заводом

 

в

 

течение

 

одного

 

года

по

 

результатам

 

совместных

 

ультразвуковых

 

и

 

разрушающих

 (

методом

 

фуксиновой

 

пробы

 

под

 

давлением

испытаний

 

и

 

предоставляются

 

ЦИВОМ

Если

 

полученные

 

скорости

 

распростране

-

ния

 

ГВ

 

и

 

ПВ

 

выше

 «

граничных

», 

покрышка

 

считается

 

годной

Покрышка

 

считается

 «

условно

 

годной

», 

если

 

хотя

 

бы

 

одна

 

из

 

полученных

 

скоростей

 

ниже

 «

граничного

 

значения

» 

не

 

более

 

чем

 

на

 100 

м

/

с

 

и

 

подлежит

 

плановой

 

замене

В

 

остальных

 

случаях

 

покрышка

 

считается

 

негод

-

ной

 

и

 

подлежит

 

немедленной

 

замене

.  

УЗД

 

покрышек

 

позволяет

 

выявлять

 

макроскопические

 

дефекты

 «

опасных

» 

сечений

 

и

 

око

-

нечностей

 

как

 

производственные

так

 

и

 

возникающие

 

в

 

эксплуатации

 

из

-

за

 

впитывания

 

влаги

 

в

 

зоны

 

ОМИП

Повторная

 

УЗД

 

целесообразна

 

для

 

временно

 

оставляемых

 

в

 

эксплуатации

 

по

-

крышек

в

 

которых

 

при

 

первичном

 

УЗНК

 

выявлены

 

ОМИП

 

или

 

иные

 

производственные

 

дефек

-

ты

либо

 

для

 

покрышек

эксплуатируемых

 

свыше

 

нормативного

 

срока

в

 

которых

 

могут

 

возни

-

кать

 

медленно

 

растущие

 

зоны

 

растрескивания

.

УЗД

 

основана

 

на

 

прозвучивании

 

оконечностей

 

покрышек

 

с

 

помощью

 

малогабаритных

 

на

-

клонных

 

пьезоэлектрических

 

преобразователей

 (

далее

 — 

ПЭП

с

 

углом

 

ввода

 

ультразвуковых

 

колебаний

 45º–65º (

рисунок

 6). 

При

 

этом

 

для

 

ПЭП

 

с

 

меньшим

 

углом

 

ввода

 

ультразвуковых

 

колебаний

 

лучше

 

просматривается

 

внешняя

 

область

 

торца

 — 

вариант

 

«

А

» («

зеркальный

» 

сигнал

 — 

отра

-

жение

 

от

 

внешнего

 

угла

 

торца

 

по

-

крышки

), 

для

 

ПЭП

 

с

 

большим

 

углом

 

ввода

 

ультразвуковых

 

колебаний

 

лучше

 

просматривается

 

внутренняя

 

область

 

торца

 — 

вариант

 «

Б

» («

пря

-

мой

» 

сигнал

 — 

отражение

 

от

 

вну

-

треннего

 

угла

 

торца

 

покрышки

). 

Вы

-

бор

 

ПЭП

 

зависит

 

от

 

качества

 

обжига

 

покрышки

 

и

 

от

 

марки

 

фарфоровой

 

массы

 (

М

110–

М

130).

Обследование

 

производится

 

по

 

возможности

 

вблизи

 

от

 

армиро

-

вочного

 

шва

Поверхность

 

опасного

 

сечения

 

должна

 

быть

 

очищена

 

от

 

краски

 

и

 

обильно

 

смочена

 

водой

Дефектограмма

 

участка

 

покрышки

Рис

. 6. 

Схема

 

УЗД

1  

— 

фарфоровое

 

тело

 

покрышки

2 — 

армирующий

 

цементный

 

состав

3 — 

металлический

 

фланец

4 — 

торец

 

фарфоровой

 

части

5 — 

ребро

 

покрышки

6 — 

призма

 

наклонного

 

датчика

7 — 

пьезопластина

8 — 

коаксиальный

 

кабель

А

 

и

 

Б

 — 

варианты

 

прозвучивания


Page 4
background image

167

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ

 

ОБСЛЕДОВАНИЯ

 

И

 

ИСПЫТАНИЯ

не

 

имеющего

 

сколов

 

и

 

трещин

приведе

-

на

 

на

 

рисунке

 7. 

Разница

 

между

  «

прямым

» 

и

 «

зеркальным

» 

пиками

 

составляет

 

порядка

 

10 

мкс

.

Появление

 

сигнала

 

с

 

временными

 

коор

-

динатами

 

меньшими

чем

 

у

 «

прямого

» 

сигна

-

ла

свидетельствует

 

о

 

наличии

 

внутренних

 

трещин

наиболее

 

опасного

 

дефекта

  (

ри

-

сунок

 8). 

Внутренние

 

трещины

-

сколы

 

часто

 

начинаются

 

на

 

внутреннем

 

угле

уходят

 

в

 

глубину

 

и

 

снова

 

выходят

 

на

 

угол

 

торца

На

 

экране

 

дефектоскопа

 

это

 

выглядит

 

как

 

изменение

 

положения

 

сигнала

-

дефекта

 

при

 

перемещении

 

датчика

.

Уменьшение

 

разницы

 

между

 «

прямым

» 

и

 «

зеркальным

» 

сигналом

 

свидетельствует

 

о

 

на

-

личии

 

на

 

данном

 

участке

 

внешнего

 

скола

 

на

 

торце

 

покрышки

  (

рисунок

 9). 

Следить

 

за

 

этой

 

разницей

 

необходимо

 

через

 

каждый

 

сантиметр

 

дуги

 

окружности

 

опасного

 

сечения

Глубокий

 

внешний

 

скол

 (

разница

 

между

 «

прямым

» 

и

 «

зеркальным

» 

пиками

 

менее

 2 

мкс

приводит

 

к

 

тому

что

 

скол

 

заходит

 

за

 

резиновое

 

уплотнение

 

и

 

появляется

 

возможность

 

подтекания

 

масла

 

под

 

резиновое

 

уплотнение

 

через

 

скол

 

и

 

слой

 

цементной

 

армировки

.

При

 

сильной

 

ОМИП

 

возможен

 

случай

когда

 

затухание

 

сигнала

 

настолько

 

сильное

что

 

ме

-

стами

 (

или

 

по

 

всей

 

окружности

 

опасного

 

сечения

не

 

удается

 

выловить

 

ни

 «

прямого

» 

сигнала

ни

 «

зеркального

». 

Как

 

правило

такие

 

торцы

 

впитывают

 

масло

 

и

 

влагу

Так

 

как

 

у

 

таких

 

покрышек

 

невозможно

 

выявить

появились

 

зоны

 

растрескивания

 

на

 

торцах

 

или

 

нет

они

 

отбраковываются

.

В

 

Кировэнерго

 

в

 

эксплуатации

 

находится

 16 

выключателей

 

типа

 

ВМТ

-110, 

на

 

которых

 

уста

-

новлено

 96 

покрышек

 

следующих

 

производителей

:

 

Уральский

 

изоляторный

 

завод

г

Камышлов

 

Свердловской

 

области

 (

УИЗ

);

 

Германская

 

демократическая

 

республика

 (

ГДР

);

 

Великолукский

 

завод

 

электротехнического

 

фарфора

г

Великие

 

Луки

 

Псковской

 

области

 

(

ВЗЭФ

);

 

Славянский

 

завод

 

высоковольтных

 

изоляторов

г

Славянск

 

Донецкой

 

области

 (

СЗВИ

).

Рис

. 8. 

Дефектограмма

 

области

 

торца

 

по

-

крышки

 

с

 

глубокими

 

внутренними

 

трещинами

-

сколами

 

торца

Рис

. 9. 

Дефектограмма

 

области

 

торца

покрышки

 

с

 

внешним

 

сколом

 

торца

Рис

. 7. 

Дефектограмма

 

области

 

торца

 

покрыш

-

ки

 

без

 

дефектов

«

Прямой

» 

сигнал

«

Зеркальный

» 

сигнал


Page 5
background image

168

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

С

 2007 

года

 

в

 

Кировэнерго

 

произ

-

водится

 

УЗНК

 

покрышек

На

 

данный

 

момент

 

некоторые

 

покрышки

 

обсле

-

дованы

 

по

 

два

 

раза

 

и

 

более

Кроме

 

покрышек

установленных

 

на

 

выклю

-

чателях

обследовались

 

покрышки

 

аварийного

 

резерва

а

 

также

 

осу

-

ществляется

 

входной

 

контроль

 

всех

 

новых

 

покрышек

.

Каждой

 

покрышке

 

по

 

результатам

 

обследования

 

присваивается

 

катего

-

рия

 

качества

  (

сортности

) — 1

С

, 2

С

3

С

, 4

С

, 5

С

 [1].

В

 

таблице

 1 

приведены

 

результа

-

ты

 

обследования

 

по

 

годам

 

и

 

по

 «

сор

-

там

».

В

 2007–2009 

годах

 

производилось

 

первичное

 

обследование

 

покрышек

 

в

 

составе

 

выключателей

С

 2009 

года

 

обследование

 

покрышек

 

производит

-

ся

 

также

 

во

 

время

 

среднего

 

ремонта

 

с

 

разбором

 

выключателей

что

 

по

-

зволяет

 

визуально

 

оценить

 

торцевые

 

поверхности

 

покрышек

С

 2009 

года

 

также

 

производится

 

обследование

 

новых

 

покрышек

которым

 

может

 

быть

 

присвоена

 

категория

 

качества

 1

С

 [1].

В

 

таблице

 2 

приведены

 

результа

-

ты

 

обследования

 

по

 

заводам

-

произ

-

водителям

 

и

 

по

 «

сортам

».

Большинство

 

покрышек

 3

С

, 4

С

 

и

 5

С

 [1] 

составляют

 

покрышки

 

производства

 

УИЗ

Состоя

-

ние

 

покрышек

 

производства

 

ВЗЭФ

СЗВИ

 

и

 

ГДР

 

значительно

 

лучше

Категория

 

качества

 1

С

 [1] 

присвоена

 

новым

 

покрышкам

 

ВЗЭФ

.

По

 

результатам

 

УЗНК

 

выключатели

 

выводились

 

в

 

ремонт

 

со

 

вскрытием

Производился

 

ви

-

зуальный

 

осмотр

 

торцевых

 

поверхностей

 

покрышек

При

 

подтверждении

 

результатов

 

УЗНК

 

покрышки

 

отбраковывались

С

 2007 

года

 

произведена

 

замена

 31 

покрышки

, 6 

покрышек

 

нахо

-

дятся

 

в

 

аварийном

 

запасе

.

Изменение

 

распределения

 

покрышек

 (

не

 

считая

 

новых

на

 

выключателях

 

по

 

заводам

-

про

-

изводителям

 

после

 

начала

 

проведения

 

УЗНК

 

приведено

 

в

 

таблице

 3.

Большинство

 

повредившихся

 

и

 

забра

-

кованных

 

покрышек

 

относится

 

к

 

покрыш

-

кам

 

производства

 

УИЗ

Фарфоровые

 

тела

 

этих

 

покрышек

 

изготавливались

 

из

 

сили

-

катного

 

фарфора

 (

подгруппа

 110 

по

 

ГОСТ

 

20419-83) [3].

Табл

. 1. 

Результат

 

обследования

покрышек

 

по

 

годам

 

и

 

по

 

сортам

Год

 

про

-

ведения

 

УЗНК

Показатель

 

сортности

Всего

обследовано

 

покрышек

шт

.

1

С

2

С

3

С

4

С

5

С

2007

16

11

3

30

2008

20

5

5

30

2009

5

45

8

1

59

2010

6

13

5

7

1

32

2011

3

22

8

4

1

38

2012

11

23

7

7

48

2013

19

17

6

3

45

2014

6

16

12

3

3

53

2015

16

14

12

6

3

59

Табл

. 2. 

Результат

 

обследования

 

покрышек

 

по

 

заводам

-

производителям

 

и

 

по

 

сортам

Завод

-

произво

-

дитель

Показатель

 

сортности

Всего

обследовано

 

покрышек

шт

.

1

С

2

С

3

С

4

С

5

С

УИЗ

62

51

20

6

139

ВЗЭФ

66

27

11

9

1

114

ГДР

81

9

10

100

СЗВИ

16

3

1

20

Табл

. 3. 

Изменение

 

распределения

 

покрышек

УИЗ ГДР

 

СЗВИ

ВЗЭФ

Было

 

в

 2007 

г

.

41

29

8

18

Стало

 

в

 2016 

г

.

17

26

6

16

Изменения

–24

–3

–2

–2


Page 6
background image

169

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ

 

ОБСЛЕДОВАНИЯ

 

И

 

ИСПЫТАНИЯ

Покрышки

 

производства

 

ВЗЭФ

СЗВИ

 

и

 

ГДР

 

повреждались

 

и

 

браковались

 

значительно

 

реже

Фарфоровые

 

тела

 

этих

 

покрышек

 

изготавливались

 

из

 

глиноземистого

 

фарфора

  (

под

-

группа

 120 

по

 

ГОСТ

 20419-83) [3].

Выводы

:

1. 

Применение

 

метода

 

УЗНК

 

позволяет

 

без

 

разборки

 

выключателя

 

выявить

 

скрытые

 

дефекты

 

на

 

начальной

 

стадии

 

их

 

развития

 

и

 

предотвратить

 

серьезные

 

аварии

 

на

 

энергообъектах

.

2. 

По

 

результатам

 

УЗНК

 

отмечено

что

 

покрышки

изготовленные

 

из

 

глиноземистого

 

фарфо

-

ра

в

 

сравнении

 

с

 

покрышками

 

из

 

силикатного

 

фарфора

обладают

 

лучшими

 

эксплуатаци

-

онными

 

характеристиками

.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. 

Ультразвуковой

 

неразрушающий

 

контроль

 

высо

-

ковольтных

 

фарфоровых

 

изоляторов

 

на

 

монтаже

 

и

 

в

 

эксплуатации

Методика

 

ультразвукового

 

не

-

разрушающего

 

контроля

 

покрышек

 

маломасля

-

ных

 

выключателей

С

-

Пб

.: 

ЦИВОМ

,  2014.

2. 

ГОСТ

 

Р

 52034-2008. 

Изоляторы

 

керамические

 

опорные

 

на

 

напряжение

 

свыше

 1000 

В

М

.: 

Стан

-

дартинформ

, 2009.

3. 

ГОСТ

 20419-83. 

Материалы

 

керамические

 

элек

-

тротехнические

Классификация

 

и

 

технические

 

требования

Утвержден

 

и

 

введен

 

в

 

действие

 

По

-

становлением

 

Государственного

 

комитета

 

СССР

 

по

 

стандартам

 

от

 27.01.83 

 429.


Оригинал статьи: Применение метода ультразвукового неразрушающего контроля для диагностики состояния фарфоровых покрышек

Читать онлайн

Основные причины повреждения фарфоровых покрышек маломасляных выключателей ВМТ-110. Краткое изложение методики ультразвукового неразрушающего контроля покрышек ПВМо-110. Результаты работы по диагностике фарфоровых покрышек в филиале «Кировэнерго» ПАО «МРСК Центра и Приволжья».

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Система диагностики АКБ «Репей»

Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Возобновляемая энергетика / Накопители Диагностика и мониторинг
ООО НПП «Микропроцессорные технологии»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»