Page 49 - 无损检测2025年第三期

仇茹嘉，等：

基于 TMR 传感器的盆式绝缘子螺栓松动程度检测系统

3.2 螺栓松动角度检测试验 求，使用扭矩扳手将螺栓拧至扭矩为110 N · m。此
进行螺栓松动角度检测试验前，由工作人员将 时安装螺栓松动检测系统，调整靶向磁场，将系统输

螺栓松动检测装置固定在GIS变电站中的螺栓结构 出设置为0°。随后使用激光干涉仪对螺栓的绝对角
上，如图7所示 （因需要改变螺栓的松紧程度，上下 度进行标定，对照组工况1为标准工况，螺栓无松动；
高压架空线塔存在危险，故选择在变电站中进行试 试验组工况2至工况9的螺栓松动角度分别设置为
验）。螺栓是强度等级为 8. 8 的M16（公称直径为 30°，60°，90°，120°，150°，180°，270°，360°。为降低偶

16 mm）六角螺栓，检测系统放置在距上位机50 m 然性以及随机噪声对试验结果的影响，分别对每种
处。根据盆式绝缘子生产厂家对螺栓紧固力矩的要 工况进行5次测试， 取5次测试结果的平均值。

图 7 螺栓松动角度检测试验现场

无松动螺栓的检测结果如图8所示， 系统测量的 当螺栓松动角度为180°~270°时，系统检测的误差不
螺栓松动角度在0°~1°浮动，并不是绝对的无松动。 大于1. 5°，如图9（f），（g）所示；当螺栓松动角度为
这是由于GIS变电站中存在大量因电流产生的电磁 270°~360°时，系统检测的误差不大于1. 8°。综上所
场，检测过程中TMR传感器受到电流扰动而出现了 述，当被测螺栓松动的角度增大时，检测的误差也会
检测误差。综上所述，实际检测中会存在0°~1°的检 增大。这是因为螺栓松动角度在90°以内时，也就是
测误差。 螺栓松动了1/4圈，螺栓还未发生径向（螺纹方向）

松动，可以视为螺栓处于未完全拧紧的状态，还未达
到晃动的程度，与螺栓固定的靶向磁场也未开始晃
动，系统检测出的松动角度受到的磁场变化的影响
最小；当螺栓松动角度逐渐增大时，螺栓发生径向的

松动，在径向和横向都出现晃动，导致靶向磁场变化
的幅度增大，此时设备检测到的是一个变化的磁场，
图 8 工况 1 螺栓松动检测结果 与之对应的输出信号也在变化，导致检测到的松动

对螺栓进行了0°~360°松动角度的检测试验，检 角度与最初设定的松动角度之间的误差增大。另外，
测结果如图9所示，可见，除去部分异常值，当螺栓 GIS变电站中存在较多的输电线路，电路中的电流
松动角度为0°~90°时，系统检测误差不大于1°，如图 会出现异常抖动，导致平稳的噪声电磁场发生变化，
9（a）至（c）所示；当螺栓松动角度为 90°~180°时， 而使得图9中出现了检测异常值，实际检测中可以
系统检测的误差不大于1. 2°，如图9（d），（e）所示； 忽略这些异常值。

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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测