本發(fā)明涉及架空電網(wǎng)的安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用作架空地線的鋼絞線的股線腐蝕程度無(wú)損檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是改革開(kāi)放以來(lái)的迅猛發(fā)展，大氣污染加劇，輸電線路沿線的工礦環(huán)境日益復(fù)雜，這些都對(duì)線路的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。腐蝕是影響電網(wǎng)運(yùn)行長(zhǎng)期安全性的重要因素，特別是對(duì)于服役30年以上、老式的架空線路，其腐蝕行為變得異常嚴(yán)重和復(fù)雜，對(duì)于其力學(xué)性能的退化和服役期限有著至關(guān)重要的影響。上述電網(wǎng)設(shè)施的腐蝕過(guò)程，是基于水分、氧和污染物離子等參與的電化學(xué)過(guò)程；以架空地線的鋼絞線為例，其腐蝕是有水分、氧、二氧化碳、氯離子和硫酸根離子等參與的鋅、鐵腐蝕過(guò)程。腐蝕過(guò)程中的晶界變化與腐蝕產(chǎn)物堆積等現(xiàn)象，對(duì)于其剩余壽命有著直接影響。因腐蝕導(dǎo)致架空地線斷裂帶來(lái)的跳電事故，會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和不良政治影響，且復(fù)電維修急迫、困難，因此架空電線的腐蝕預(yù)警極為必要，而常規(guī)的腐蝕程度檢測(cè)方法復(fù)雜且具有破壞性，如拉伸試驗(yàn)的力學(xué)測(cè)試。

近年來(lái)發(fā)展了不少簡(jiǎn)易的檢測(cè)方法，如基于短路電流疊加的接地故障定位技術(shù)，但只有在故障發(fā)生才可以報(bào)警，不能在較早階段預(yù)警以便維護(hù)；如基于接地電阻掃頻測(cè)試技術(shù)可以防雷檢測(cè)，但僅針對(duì)雷擊時(shí)候的泄流能力，對(duì)日常老化斷裂不能預(yù)警；如基于模擬信號(hào)反饋的地線直流融冰短接定位技術(shù)，但只針對(duì)直流融冰系統(tǒng)的故障；還有大量針對(duì)光纖復(fù)合架空地線運(yùn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)，但對(duì)傳統(tǒng)的架空地線尚無(wú)腐蝕監(jiān)測(cè)預(yù)警的報(bào)道，也無(wú)專利保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用作架空地線的鋼絞線的股線腐蝕程度無(wú)損檢測(cè)方法，其方便現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，且真正做到無(wú)損檢測(cè)，為鋼絞線的在線運(yùn)行監(jiān)測(cè)打下基礎(chǔ)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用作架空地線的鋼絞線的股線腐蝕程度無(wú)損檢測(cè)方法，包括：

針對(duì)不同老化周期，分別測(cè)試股線在各個(gè)老化周期時(shí)的力學(xué)性能指標(biāo)；

針對(duì)不同老化周期，對(duì)鋼絞線中任一層的單根股線施加高頻周期性交變電信號(hào)，測(cè)試單根股線響應(yīng)電信號(hào)在頻率空間的變化曲線，并確定響應(yīng)電信號(hào)取得極值的頻率數(shù)值A(chǔ)；

對(duì)比頻率數(shù)值A(chǔ)在不同老化周期中力學(xué)性能指標(biāo)，從而判斷相應(yīng)股線的腐蝕程度。

所述高頻周期性交變電信號(hào)為電壓信號(hào)或者電流信號(hào)；其中的周期性交變?yōu)檎医蛔兓蛘哂嘞医蛔?，交變頻率范圍為1Hz～1MHz；

所述響應(yīng)電信號(hào)包括：阻抗、導(dǎo)納、電模量和/或復(fù)數(shù)電介質(zhì)。

所述不同老化周期包括：中性鹽霧、酸性鹽霧、離子加速鹽霧或大氣環(huán)境自然老化周期。

所述力學(xué)性能指標(biāo)包括：抗張強(qiáng)度和/或線伸長(zhǎng)率指標(biāo)。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，以鋼絞線的股線高頻交變信號(hào)在頻率空間的移動(dòng)為判據(jù)，方便、快捷地進(jìn)行腐蝕程度判斷，真正做到無(wú)損檢測(cè)，為鋼絞線的在線運(yùn)行監(jiān)測(cè)打下基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用作架空地線的鋼絞線的股線腐蝕程度無(wú)損檢測(cè)方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的中性鹽霧腐蝕周期實(shí)驗(yàn)前后的鋼絞線外層股線金相照片對(duì)比；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供進(jìn)行中性鹽霧腐蝕周期實(shí)驗(yàn)前后的鋼絞線內(nèi)外層股線力學(xué)性能變化曲線；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供進(jìn)行中性鹽霧腐蝕周期實(shí)驗(yàn)前后的鋼絞線外層股線導(dǎo)納譜變化曲線；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供進(jìn)行中性鹽霧腐蝕周期實(shí)驗(yàn)前后的鋼絞線內(nèi)層股線導(dǎo)納譜變化曲線；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供進(jìn)行中性鹽霧腐蝕周期實(shí)驗(yàn)前后的鋼絞線內(nèi)外層股線導(dǎo)納極值頻率變化曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

用作架空地線的鋼絞線具有金屬的趨膚效應(yīng)，在高頻交變信號(hào)下，信號(hào)僅沿股線的表層傳輸，因此對(duì)表面狀態(tài)如晶界變化、腐蝕產(chǎn)物堆積極為敏感，腐蝕程度不同高頻交變信號(hào)有顯著差異，結(jié)合力學(xué)性能數(shù)據(jù)建立高頻交變信號(hào)與服役強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)，就可以通過(guò)高頻交變信號(hào)監(jiān)測(cè)股線的腐蝕程度，為架空地線的安全運(yùn)行提供預(yù)警服務(wù)。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施提供的一種用作架空地線的鋼絞線的股線腐蝕程度無(wú)損檢測(cè)方法的流程圖，其主要包括：

步驟11、針對(duì)不同老化周期，分別測(cè)試股線在各個(gè)老化周期時(shí)的力學(xué)性能指標(biāo)。

所述不同老化周期包括：中性鹽霧、酸性鹽霧、離子加速鹽霧或大氣環(huán)境自然老化周期。所述力學(xué)性能指標(biāo)包括：抗張強(qiáng)度和/或線伸長(zhǎng)率指標(biāo)。

步驟12、針對(duì)不同老化周期，對(duì)鋼絞線中任一層的單根股線施加高頻周期性交變電信號(hào)，測(cè)試單根股線響應(yīng)電信號(hào)在頻率空間的變化曲線，并確定響應(yīng)電信號(hào)取得極值的頻率數(shù)值A(chǔ)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述鋼絞線中任一層的單根股線可以根據(jù)具體的老化周期來(lái)選取，不同老化周期選取層數(shù)不同，腐蝕進(jìn)入某一層后可選取最外層到這一層中任一層股線中的一根。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述該步驟的測(cè)試可以利用便攜式阻抗儀實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述高頻周期性交變電信號(hào)為電壓信號(hào)或者電流信號(hào)；其中的周期性交變?yōu)檎医蛔兓蛘哂嘞医蛔儯蛔冾l率范圍為1Hz～1MHz；所述響應(yīng)電信號(hào)包括：阻抗、導(dǎo)納、電模量和/或復(fù)數(shù)電介質(zhì)。

此外，在施加高頻周期性交變電信號(hào)的同時(shí)，存在或者施加直流電信號(hào)或低頻交變電信號(hào)，不影響響應(yīng)電信號(hào)極值頻率的獲取。

步驟13、對(duì)比頻率數(shù)值A(chǔ)在不同老化周期中力學(xué)性能指標(biāo)，從而判斷相應(yīng)股線的腐蝕程度。

由于力學(xué)性能指標(biāo)與腐蝕程度存在一定的關(guān)系，因此，可以通過(guò)高頻交變信號(hào)的頻率數(shù)值來(lái)判斷腐蝕程度。

本發(fā)明實(shí)施例的上述方案，可以獲得如下有益效果：

(1)以鋼絞線的股線高頻交變信號(hào)在頻率空間的移動(dòng)為判據(jù)，方便、快捷地進(jìn)行腐蝕程度判斷，真正做到無(wú)損檢測(cè)，為鋼絞線的在線運(yùn)行監(jiān)測(cè)打下基礎(chǔ)。

(2)僅僅使用便攜式阻抗儀，方便現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，成本低廉，利于推廣。

為了便于理解，下面結(jié)合具體示例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

示例一

本示例中，提供一種基于架空地線鋼絞線的外層股線導(dǎo)納譜信號(hào)變化檢測(cè)鋼絞線腐蝕程度的方法；步驟如下：

(1)鋼絞線的中性鹽霧腐蝕：截取40cm等長(zhǎng)的鋼絞線12份，去離子水清洗后放入鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行周期性中性鹽霧腐蝕，噴霧介質(zhì)為50±5g/L的NaCl去離子水溶液，試驗(yàn)箱溫度為35±2℃，沉降量1～2mL/80cm2·h。每連續(xù)噴霧8h，停機(jī)，將試樣從鹽霧箱中取出，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然干燥8h，完成一個(gè)干/濕腐蝕試驗(yàn)周期(16h)。腐蝕試驗(yàn)時(shí)間最高達(dá)1040h(65個(gè)周期)，達(dá)到設(shè)定的腐蝕時(shí)間后，將試樣取出，晾干，再在流動(dòng)的自來(lái)水中進(jìn)行浸泡6～8h，然后取出，自然干燥。

(2)鋼絞線外層股線的高頻交變信號(hào)測(cè)試：將0、2、4、8、12、16、20、24、30、35、45、55、65周期的鋼絞線拆股，取外層股線，在兩端打磨去除腐蝕層后和阻抗儀歐姆連接，在0V直流偏壓、10mV交流偏壓擾動(dòng)下進(jìn)行導(dǎo)納(響應(yīng)電信號(hào)的一種)譜測(cè)試，測(cè)試頻率范圍為1Hz～1MHz。從每個(gè)周期股線的導(dǎo)納譜中獲取極值頻率。

(3)鋼絞線外層股線的金相觀察和力學(xué)性能測(cè)試：將0、2、4、8、12、16、20、24、30、35、45、55、65周期拆股鋼絞線的外層股線取一小截鑲嵌后進(jìn)行金相觀察，確定直徑和腐蝕坑深度；再將外層股線放入拉伸儀，通過(guò)拉伸試驗(yàn)獲取抗張強(qiáng)度和線伸長(zhǎng)率。

(4)鋼絞線外層股線的腐蝕程度判斷：建立股線導(dǎo)納譜極值頻率和力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)。

(5)針對(duì)任一腐蝕時(shí)間的鋼絞線通過(guò)其外層股線導(dǎo)納譜極值頻率確定其腐蝕程度，判斷其服役狀態(tài)。

示例二

本示例中，提供一種基于架空地線鋼絞線的內(nèi)層股線導(dǎo)納譜信號(hào)變化檢測(cè)鋼絞線腐蝕程度的方法，步驟如下：

(1)鋼絞線的中性鹽霧腐蝕：截取40cm等長(zhǎng)的鋼絞線12份，去離子水清洗后放入鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行周期性中性鹽霧腐蝕，噴霧介質(zhì)為50±5g/L的NaCl去離子水溶液，試驗(yàn)箱溫度為35±2℃，沉降量1～2mL/80cm2·h。每連續(xù)噴霧8h，停機(jī)，將試樣從鹽霧箱中取出，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然干燥8h，完成一個(gè)干/濕腐蝕試驗(yàn)周期(16h)。腐蝕試驗(yàn)時(shí)間最高達(dá)1040h(65個(gè)周期)，達(dá)到設(shè)定的腐蝕時(shí)間后，將試樣取出，晾干，再在流動(dòng)的自來(lái)水中進(jìn)行浸泡6～8h，然后取出，自然干燥。

(2)鋼絞線內(nèi)層股線的高頻交變信號(hào)測(cè)試：將0、2、4、8、12、16、20、24、30、35、45、55、65周期的鋼絞線拆股，取內(nèi)層股線，在兩端打磨去除腐蝕層后和阻抗儀歐姆連接，在0V直流偏壓、10mV交流偏壓擾動(dòng)下進(jìn)行導(dǎo)納譜測(cè)試，測(cè)試頻率范圍為1Hz～1MHz。從每個(gè)周期股線的導(dǎo)納譜中獲取極值頻率。

(3)鋼絞線內(nèi)層股線的金相觀察和力學(xué)性能測(cè)試：將0、2、4、8、12、16、20、24、30、35、45、55、65周期拆股鋼絞線的內(nèi)層股線取一小截鑲嵌后進(jìn)行金相觀察，確定直徑和腐蝕坑深度；再將內(nèi)層股線放入拉伸儀，通過(guò)拉伸試驗(yàn)獲取抗張強(qiáng)度和線伸長(zhǎng)率。

(4)鋼絞線內(nèi)層股線的腐蝕程度判斷：建立股線導(dǎo)納譜極值頻率和力學(xué)性能的關(guān)聯(lián).

(5)針對(duì)任一腐蝕時(shí)間的鋼絞線通過(guò)其內(nèi)層股線導(dǎo)納譜極值頻率確定其腐蝕程度，判斷其服役狀態(tài)。

上述兩個(gè)示例的(1)～(4)都是預(yù)先進(jìn)行的處理，通過(guò)這些處理來(lái)建立極值頻率與力學(xué)性能指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；當(dāng)需要對(duì)鋼絞線進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)測(cè)試相應(yīng)股線的極值頻率，可以確定相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)，進(jìn)而確定腐蝕程度，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)。

上述兩個(gè)示例中的，對(duì)腐蝕的鋼絞線，通過(guò)如圖2所示金相觀察(左側(cè)為腐蝕前圖像，右側(cè)為腐蝕后圖像)，發(fā)現(xiàn)股線已經(jīng)腐蝕嚴(yán)重，直徑變小，腐蝕層和腐蝕坑向內(nèi)延伸。股線的力學(xué)性能測(cè)試也證實(shí)了腐蝕嚴(yán)重，抗拉強(qiáng)度隨腐蝕時(shí)間有序降低(力學(xué)性能變化曲線如圖3所示)。相應(yīng)地，外層和內(nèi)層股線的導(dǎo)納譜峰位都隨腐蝕時(shí)間向高頻有序偏移(外層股線導(dǎo)納譜變化曲線如圖4所示，內(nèi)層股線導(dǎo)納譜變化曲線如圖5所示)；極值頻率隨腐蝕時(shí)間的變化曲線與力學(xué)性能隨腐蝕時(shí)間的變化曲線一致(如圖6所示)。因此，只要測(cè)試任一腐蝕時(shí)間鋼絞線的股線導(dǎo)納譜，通過(guò)其極值頻率就可以確定其腐蝕程度和服役性能，為架空地線安全運(yùn)行提供更換、重點(diǎn)巡視、正常等建議。

通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到上述實(shí)施例可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于這樣的理解，上述實(shí)施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在一個(gè)非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)(可以是CD-ROM，U盤(pán)，移動(dòng)硬盤(pán)等)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。