在高压换流站里，有一个不起眼却至关重要的部件——玻璃纤维增强塑料（GFRP）连接件，它主要用来支撑阳极饱和电抗器（ASR），相当于ASR的“支架”。

ASR是高压直流换流阀的核心部件，直接关系到整个特高压直流输电工程的安全稳定，而GFRP连接件不仅要固定住ASR、防止其因振动移位损坏，还要起到绝缘作用，避免电气故障导致ASR失效，所以它的机械性能好不好，直接影响着换流站的安全运行。

来自输变电装备技术全国重点实验室（重庆大学）和中国南方电网超高压输电公司电力科研院的张新龙、邹延生等研究者，发现了一个不容忽视的问题——近10年来，他们调研了多个换流站，共发现53起GFRP连接件表面裂纹故障。

图 连接件表面典型裂纹

为了弄清楚裂纹产生的原因，以及裂纹对其机械性能的影响，研究者随机抽取了3支有裂纹的GFRP连接件，展开了深入分析，还针对性地提出了一种新的检测方法。

研究者的研究思路分三步逐步推进。首先，他们对全新的和已经出现裂纹的GFRP连接件，做了全面的物理和化学检测，最终明确，机械应力带来的物理损伤，是导致其机械强度下降、出现故障的主要原因。

接着，为了进一步验证这个结论，他们搭建了贴合换流站实际运行振动情况的GFRP连接件三维仿真模型，通过仿真分析裂纹位置的受力情况，再次确认了长期的周期性机械应力，是裂纹产生的根源。

既然找到了问题原因，如何实现高效、无损的检测，就成了关键。目前，行业内对GFRP连接件的机械性能检测，主要依靠破坏性的离线检测，无法实现在线实时监测。

研究者想到了声发射（AE）技术，这种技术可以实时检测出微裂纹的动态变化，是一种很有潜力的无损检测方法。他们基于这项技术，提出了一种GFRP连接件机械性能在线无损检测方法，还构建了相应的机械性能评估方程。

最终的试验结果很理想，通过这种声发射检测方法，对裂纹GFRP连接件机械性能的评估结果，与实际测试结果的误差仅在1.4%～3.2%之间。这一数据充分说明，声发射技术具备实现GFRP连接件机械性能在线无损评估的可行性，有望解决目前行业内的检测难题。

除此之外，研究者还通过微观形貌测试发现，投入运行后的GFRP连接件内部，会出现纤维断裂、基体开裂、纤维与基体脱粘等缺陷，这些缺陷也会进一步导致其机械性能下降。

本工作成果发表在2025年第7期《电工技术学报》，论文标题为“换流阀玻璃纤维增强塑料连接件的机械性能分析及在线无损评估方法”。本课题得到国家重点研发计划的支持。