摘要：本文深入分析了X射线数字成像原理，X射线数字成像技术的应用及X射线应用于配电柱上开关及电缆中间接头检测的研究，为配电线路封闭性设备开展无损的机械性损伤检测工作提供一种可行的方案，保障了配电线路的供电可持续性和可靠性，带来巨大的经济效益和社会效益。
关键词：X射线；柱上开关；电缆中间接头；无损检测
引言
电力配电网是连接输电网络和用户之间的桥梁纽带，其运行的健康状态直接影响着供电的安全性、可持续性、可靠性和经济性。对于城市配电线路，配电电缆的使用日益广泛，电缆中间接头、终端头作为配电电缆线路的关键连接部件，对电缆线路的可靠运行起到关键的作用。然而，由于柱上开关为封闭型设备、电缆中间接头封闭性运行，无法通过运行人员巡视发现内部出现的各类问题，目前只能通过超声波检测装置对柱上开关、电缆接头进行局放检测，但对柱上开关及电缆中间接头内部机械性损伤未形成局部放电时缺乏检测方法，是运行维护的空白点。
1 X射线数字成像原理
对于X射线而言，它是原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流，是波长介于紫外线和γ射线之间的电磁波。其波长很短约介于0.001～10nm之间，也称为伦琴射线。伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应。波长小于0.01nm的称超硬X射线，在0.01～0.1nm范围内的称硬X射线，0.1～10nm范围内的称软X射线。利用X射线在介质中传播时的衰减特性，当将强度均匀的X射线从被检设备的一侧产生并发射后，由于缺陷部位与被检设备基体材料对射线的衰减特性不同，透过被检设备后的X射线强度将会不再均匀，用成像设备在另一侧检测透过被检设备后剩余的X射线强度，即可判断被检设备表面或内部是否存在缺陷，并能根据产生的X射线图像对缺陷类型与性质进行判断。
2 X射线检测在输变电设备中的应用
在电力行业，X射线DR数字成像无损检测主要适用于变电、输电系统中全封闭结构的电力设备或普通电力设备封闭不可视部件，目前在输变电系统中开展的X射线检测工作主要如下。从设备类型上涵盖变电设备（包括GIS设备、支柱绝缘子、罐式断路器等）、输配电线路（包括耐张线夹、压接管、瓷瓶等）。从电压等级上涵盖了110～1000kV各种电压等级。X射线数字成像技术在输变电设备检测中具有以下特点。实用范围广：可广泛应用于全封闭结构的电力设备或普通电力设备封闭不可视部件，包括GIS、支柱绝缘子、吊瓶、瓷瓶、TV设备、罐式断路器、瓷柱式断路器、电缆、金具等。检验效率高：快速数字成像，提供检测机械传动装置工装设备，采用现场位置摆放与远程微调相结合的方式对X射线机、成像器等检测设备进行摆位和角度调整，完成对电力设备不同部位进行多角度的检测成像，提高成像检测的效率，同时提高了检测装置对电力设备运行现场的适应性；一键实现成像控制、图像采集、图像显示、图像处理、图像存储等成像检测过程，降低劳动强度。完善的现场防护机制：根据监测设备不同自动分配合适的射线计量选定可穿透的最小管电压，根据射线机和成像器之间的相对位置自动计算射线发散的角度，最大限度地减少辐射能量[1]。在射线机上增加X射线发散限制装置，在成像器背部增加铅板，避免射线泄漏。检测人员配置剂量监测仪，超出安全计量实时给予告警提示。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 X射线检测配电设备
针对目前无法有效检测柱上开关、电缆中间接头内部机械性损伤问题，致使运维工作处于盲区的现状，按照柱上开关、电缆中间接头尺寸大小，适当选用发射器功率，打造适用于配电柱上开关、电缆中间接头的X射线带电无损检测装置，为柱上开关、电缆中间接头内部机械性损伤检测提供有力的技术手段。
3.1 配电柱上开关检测
配电柱上开关X射线检测系统由三部分组成，分别为X射线发射装置、数字成像面板及液压升降台。进行检测的柱上开关部件分为柱上开关本体、电压互感器（TV）两部分，考虑柱上开关本体、电压互感器（TV）两部件最大穿透功率，制造对应的X射线发射装置，同时考虑最大成像面积，制作成像面板。X射线发射装置及成像面板构成一个成像系统，连接臂采用铝合金等坚硬不变形材料，同时具备前后伸缩功能，最大伸缩距离满足柱上开关本体测量，最小伸缩距离满足电压互感器（TV）检测。X射线发射装置及成像面板构成的成像系统放置于一个可旋转的铝合金等坚硬不变形材料制作而成的面板上，面板具备电动操作360°旋转功能。X射线成像系统配合专用液压升降台使用，具备地面遥控操作功能，专用液压升降台由地面小车、上下伸缩臂构成，上下伸缩距离应满足将成像系统由地面抬高至检测柱上开关部位，具备地面操作即时相应，即使停止功能[2]。进行X射线无损检测时，先将检测专用液压升降台小车推送至待检测柱上，开关本体或电压互感器（TV）正下方，缓慢操作专用液压升降台上下伸缩臂，待X射线发生器及成像面板位于检测装置下方时，缓慢旋转固定面板，将检测设备置于X射线发生器及成像面板间隙的正下方，调节前后伸缩臂至合适位置，调节上下伸缩装置，将检测设备至于X射线发生器及成像面板间隙正中间，检测完成后收回检测装置。
3.2 配电电缆中间接头检测
配电电缆中间接头检测系统由三部分构成，分别为X射线发射装置、数字成像面板、检测工装。X射线发生装置主要是由X线管、变压器与控制台组成，该装置功能是控制X射线的发出和停止。数字成像面板是与X射线装置结合使用的，将通过被检测设备后的X射线进行数字成像处理，具有图像质量清晰、成像速度快的优点[3]。检测工装主要是辅助X射线发生装置和成像面板完成检测，主要功能是把X射线发生装置和成像面板固定组合起来，方便开展检测工作，也便于运输。该检测方法应用范围广，停电、带电均可开展检测工作，并且检测过程中不会对被检测设备造成任何损伤；通过多方位检测可以合成电缆中间接头的立体图形，使隐蔽缺陷更直观、清晰。
结束语：
目前，随着供电可靠性提升的进一步要求及城市化发展的必然需求，配电线路由于其封闭性，无法通过有效的检测手段对其内部机械性损伤进行检测，导致存在内部损伤设备带电运行，扩大为故障，造成配电线路停电，影响配电线路可靠供电。为发现封闭性设备内部机械性损伤提供了一种新的方案，切实解决了运维中的难题，为超声波检测出的机械性损伤导致的局部放电的情况给与了有力印证；同时该方案为带电无损检测，即不需要进行设备停电，在不影响用户停电可靠性能的情况下，实现对柱上开关及电缆中间接头的检测工作，避免了配电设备破坏及影响。这种预防性检测方法，将改变以往的被动工作方式，进而转变为主动的工作方式，从直接或间接经济指标来看，推广应用价值非常高，具有非常好的经济效益和社会效益，符合我国电网发展的要求。
参考文献：
[1]周建平，金翠娥，金牛牛. 镁合金铸造筒体的X射线数字成像检测[J]. 无损检测，2015，37（01）：69-71.
[2]向真，张欣，黄荣辉，曾乔迪，江韬. X射线数字成像技术在开关设备缺陷诊断中的应用[J]. 高压电器，2016，52（02）：195-199.
[3]滕云学，徐怿，张民，赵宇海，刘雪梅，岳玉明，要新占，孟宪忠. 配电变压器绕组材质常用无损检测技术[J]. 中国新通信，2018，20（01）：226.
论文作者:熊力
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：射线论文; 装置论文; 设备论文; 电缆论文; 面板论文; 数字论文; 损伤论文; 《电力设备》2018年第22期论文;