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摘 要：文章主要介绍了一种利用超声波B扫显示的检测技术针对架空输电线路中耐张线夹的压接质量进行有效检测的技术方法。仪器使用武汉中科创新技术股份有限公司自主研发的最新便携仪HS710，配合机载B扫软件、定制的手动扫查器和拉线位移编码器，对耐张线夹压接六角边进行B扫检测。结果表明：（1）根据耐张线夹及外部导线的结构特征建立声学模型，模拟声束的传播过程。根据声学模型的声学响应建立判断耐张线夹质量的响应参数，以此为依据设计超声波检测方法，建立耐张线夹超声波检测的检测平台。（2）超声波B扫描成像检测技术可以直观地从图像上检验铝管与钢锚凹槽压接部位的压接质量及铝管变形填入钢锚凹槽的数量、铝管和导线压接质量及压接部位长度等缺陷指标。评判方法简单高效。
关键词：耐张线夹;超声波B扫;输电线路
1 耐张线夹概述
架空输电线路中，大多采用耐张线夹对钢芯铝绞线的终端进行连接或进行耐张段导线的固定。铝管和钢锚一起构成了耐张线夹，钢锚连接和锚固钢芯铝绞线中的钢芯，铝管连接钢芯铝绞线中的铝线，采用液压或爆压方式对铝管和钢锚进行压接塑型，导线和线夹结合成一个整体，既能承担导线的张力，也实现了载流任务[1-2]。耐张线夹的压接质量直接关系到輸电线路的安全稳定运行。
耐张线夹施工是一次性安装完成的，后期不能拆卸和修复。其压接质量受现场操作人员技能水平、压接工艺流程、高空压接环境等因素共同影响。输电线路设计安全系数往往较高，当耐张线夹出现压接质量问题时，施工完毕后不会立刻显现出来，但是在线路运行中遇到大风舞动、覆冰、微风振动等状况时，耐张线夹易发生断裂从而造成掉线事故[3-5]。如京广高铁供电线路由于耐张线夹压接质量不良造成钢芯铝绞线脱落，导致京广高铁设备断电，高铁停运长达两个多小时，造成不良的社会影响。所以需要一种检测方法对耐张线夹的压接质量进行检测。
通过检测提前发现耐张线夹的压接质量问题，及时进行消缺处理，可有效避免由于压接质量问题而引起的输电线路运行事故，保证输电线路安全稳定运行。因此开展输电线路耐张线夹质量检测技术研究显得尤为必要。
X射线数字成像检测技术已逐渐应用在部分电气设备的检测中，该技术目前也普遍应用到架空输电线路导线、钢芯、耐张线夹及铝管压接质量等检测中，且得到了初步成效[3]。但射线检测在实际检测中存在以下问题，限制了其应用。
（1）X射线检测属于放射性作业，对人体有较大的伤害，检测时工作人员在塔顶高空摆放好设备后需下塔躲避，反复上下塔造成工作效率低。另外，在人烟稠密地区不能进行X射线检测。（2）X射线检测设备较笨重、体积大;登塔高空作业时不易携带。（3）X射线检测设备需要220 V电源，不适合野外作业和高空作业。（4）X射线数字成像设备昂贵。
超声成像检测技术具有设备重量轻、体积小的特点。电池供电便于高空作业，不需要220 V电源，B扫描显示，实现检测结果直观图像化等特点，可通过Internet实现云检测，检测结果可直接传递给高端检测人员，具有广泛的应用前景。因此，研究一种超声成像检测技术检测耐张线夹压结质量十分重要。
2 检测原理及器材
2.1 检测原理
超声检测反射法的基本原理为声波的反射定理，由于不同介质的声阻抗不一样，当超声波在这两种介质的交界面上传播时，将会发生反射。该反射回波会被布置在检测对象一侧的传感器接收到，在示波器中的横坐标上显示一个反射波的波形。
常见的超声检测方法有A扫、B扫、C扫、D扫等方式。其中，B型扫描显示是一种图像显示，如图1所示。在屏幕上纵坐标是靠机械扫描来代表探头移动距离，横坐标是靠电子扫描来代表超声波的传播时间。由于耐张线夹的压接部位为六边形，表面较为平整，适合超声波入射，所以可采用任意一面作为检测面。同时，利用B型扫描显示来获取缺陷特征，并采用256级彩色色阶的幅值表达方式来进行特征增强，能够更加快速有效的进行质量判断。
2.2 检测对象
检测对象是输电线路中连接件耐张线夹，如图2所示。耐张线夹在架空输电线路中主要用于固定输电线、避雷线或者拉线杆塔的斜拉线。从类型上，耐张线夹主要分为螺栓型耐张线夹、楔形耐张线夹以及压缩型耐张线夹等。本文主要讨论的是压缩型耐张线夹。
压缩型耐张线夹，又称压接型耐张线夹。压缩型耐张线夹主要由两部分组成，分别为铝压接管及钢锚。压缩型耐张线夹通过钢锚来连接并固定铅绞线内部的钢巧部分，通过对铅管施加压力使其产生塑性变形，与钢芯铝绞线紧密结合，形成一个整体，既起到连接固定导线的作用，又起到了传导电流的作用。图3为某一压接型耐张线夹的剖面示意，其规格约Ø40×500 mm，直径、长度等具体参数与输电线路有关。材质：钢和铝，最外压接层是铝。
2.3 检测器材
仪器使用武汉中科创新技术股份有限公司自主研发的最新便携仪HSXJ-I，是电力行业耐张线夹专用检测仪，如图4所示。
配合机载B扫软件，定制的手动扫查器和拉线位移编码器，对耐张线夹压接六角边进行B扫检测。探头采用高频率窄脉冲高分辨率探头;编码器为定制拉线编码器，如图2所示;卡扣（固定编码器）应用的范围为15～55 mm，卡扣可以根据现场输电线耐张线夹的尺寸来调节松紧。
3 检测工艺方法及验证
3.1 检测面
耐张线夹压接如图5所示，其中A检测面为铝管与铝导线压接质量检测面，B检测面为铝管与钢锚凹槽压接质量检测面。由于A和B检测面的压接部位都为六边形，任意一面的表面都较为平整，适合超声波入射，所以可以采用任意一面作为检测面。针对耐张线夹的整体压接质量，需要对A、B两检测面进行超声成像检测来综合判定该耐张线夹的压接质量。
3.2 检测方法
将探头放置在压接部位A和B检测面的六边形处，沿着箭头方向作平行扫查。设置仪器参数如表1所示。
4 工艺验证
根据检测方向仪器探头与拉线编码器配合作B扫检测，得出如图6—7所示的超声波B扫图像。
图6是A检测面的B扫描成像图。图像中1区为铝管与导线压接完好的区域。图像中的波浪形图像是由于声程延迟产生的，而声程延迟是因为导线在铝管内壁形成规则的螺旋形凹凸面，铝管压接后填充了两铝丝之间的缝隙，使得导线在铝管内壁形成深度不一致的反射底面，产生声程不一的反射回波，因此该区域铝管内壁超声波B扫描时形成波浪形圖像。该图像的出现说明该检测部位的压接质量良好。
图6中2区为铝管与导线的压接不良区域。B扫描图像显示铝管内壁产生平直底波以及多次规则反射回波。这是由于铝管内壁的底波深度一致，并未在外部压力的作用下与导线产生形变，形成规则的多次反射波。因此，B扫描图像中的平直底波以及多次规则反射回波代表该检测部位压结不良。通过以上分析可知，超声波B扫描成像检测可明显区分铝管与导线压结部位的压结质量。
图7是B检测面的超声波B扫图。图中1、2、3、4区域处对应图像可以很清楚看到，铝管与钢锚凹槽压接良好区域2和4，铝管变形填入钢锚凹槽，超声一次底波明显增大，超声波B扫描图像呈现明显的凹槽状。图中1、3区域底波和无凹槽压接处底波一致。整体图像呈现出内部钢锚与外部套管矩形阶段性耦合图像，该图像与图3中耐张线夹剖面相一致。因此可通过超声波B扫描中是否出现规则的矩形凹槽状图像来判断该检测部位的压结质量。
5 结语
本文基于超声波B扫显示检测技术，针对架空输电线路中耐张线夹的压接质量进行有效检测，通过对耐张线夹压结部位内部结构以及超声波反射原理的研究，得出以下结论。
（1）根据耐张线夹及外部导线的结构特征建立声学模型，模拟声束的传播过程。根据声学模型的声学响应建立判断耐张线夹质量的响应参数，以此为依据设计超声波检测方法，建立耐张线夹超声波检测的检测平台。
（2）超声波B扫描成像检测技术可以直观地从图像上检验铝管与钢锚凹槽压接部位的压接质量及铝管变形填入钢锚凹槽的数量、铝管和导线压接质量及压接部位长度等缺陷指标。评判方法简单高效。
[参考文献]
[1]李安.输电线路导线断股的图像检测方法[D].北京：华北电力大学，2013.
[2]刘新慧.输电线路导线断股与损伤的图像识别算法研究[D].西安：西安工程大学，2018.
[3]王伟，朱成丽，吴洪亮，等.耐张线夹内钢芯铝绞线断裂原因及断口特征[J].腐蚀与防护，2014（3）：297-301.
[4]黄新波，赵隆，舒佳，等.输电线路导线微风振动在线监测技术[J].高电压技术，2012（8）：1863-1870.
[5]郝淑英，黄燕群.覆冰导线断裂对输电塔受力与变形的影响[J].天津理工大学学报，2014（2）：17-21.
作者简介：杨再贵（1977— ），男，湖北应城人，硕士;研究方向：电网无损检测，材料失效分析。