韓國(guó)棟，吳章勤，萬(wàn)書(shū)亭，呂占杰，劉榮海，王進(jìn)，于虹，唐貴基

(1.華北電力大學(xué)機(jī)械工程系，河北 保定 071003；2.華北電力大學(xué)云南電網(wǎng)公司研究生工作站，昆明 650217；3.云南電網(wǎng)公司電力研究院，昆明 650217)

X射線智能化實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

韓國(guó)棟1，2，吳章勤3，萬(wàn)書(shū)亭1，呂占杰1，2，劉榮海3，王進(jìn)3，于虹3，唐貴基1

(1.華北電力大學(xué)機(jī)械工程系，河北 保定 071003；2.華北電力大學(xué)云南電網(wǎng)公司研究生工作站，昆明 650217；3.云南電網(wǎng)公司電力研究院，昆明 650217)

為開(kāi)展X射線對(duì)電力設(shè)備絕緣氣體、液體的影響研究，設(shè)計(jì)一種集基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究、智能檢測(cè)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)控制平臺(tái)于一體的X射線智能化多功能實(shí)驗(yàn)室，可開(kāi)展X射線基礎(chǔ)研究以及透視檢測(cè)工作。

X射線；智能化實(shí)驗(yàn)室；檢測(cè)平臺(tái)

0 前言

X射線是一種短波長(zhǎng)的電磁波，能夠穿透設(shè)備，常被用來(lái)檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。但是，X射線具有電離輻射，長(zhǎng)期暴露于X射線環(huán)境中會(huì)引起生物效應(yīng)，不利于人的健康[1]。近年來(lái)，X射線數(shù)字成像 (Digital Radiography，DR)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于變電站氣體絕緣開(kāi)關(guān) (Gas Insulated Switchgear，GIS)、罐式斷路器、油斷路器、復(fù)合絕緣子、干式變壓器、電流互感器和電壓互感器等設(shè)備的檢測(cè)。應(yīng)用DR技術(shù)，可以透視帶電或停電檢修GIS內(nèi)部的材料類(lèi) (如裂紋)、裝配類(lèi)(如合閘不到位)和異物類(lèi) (如干燥劑散落)缺陷，為電力設(shè)備的檢修提供最直觀的依據(jù)[2]。

1 在電力檢測(cè)中的應(yīng)用

1.1 X射線對(duì)SF6氣體的影響

電力設(shè)備 (如GIS)內(nèi)部充裝了SF6絕緣氣體，其起到絕緣的作用，應(yīng)用DR技術(shù)對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行透視檢測(cè)時(shí)，就需要研究高能量X射線對(duì)SF6氣體的影響[3]。

1)高能量X射線是否會(huì)導(dǎo)致SF6氣體分解，使其絕緣性能下降；

2)高能量X射線是否會(huì)對(duì)帶電運(yùn)行中GIS內(nèi)部的SF6氣體產(chǎn)生影響，使其絕緣性能下降。

1.2 X射線對(duì)油的影響

油浸式變壓器，則用絕緣油來(lái)進(jìn)行絕緣，在對(duì)其進(jìn)行X射線透視檢測(cè)前，同樣也需要弄清兩個(gè)方面的問(wèn)題：

1)高能X射線是否會(huì)對(duì)油的絕緣性能產(chǎn)生影響；

2)高能量X射線是否會(huì)對(duì)帶電運(yùn)行變壓器內(nèi)部的絕緣油產(chǎn)生影響，使其絕緣性能下降[4]。

2 智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)

2.1 氣體高壓試驗(yàn)裝置特點(diǎn)

為了安全、高效地開(kāi)展X射線對(duì)電力設(shè)備絕緣氣體、液體的影響研究，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，該平臺(tái)包括了X射線環(huán)境下用于氣體和液體高壓試驗(yàn)的裝置。開(kāi)發(fā)的氣體高壓試驗(yàn)裝置具備一下特點(diǎn)：

1)良好的氣密性；

2)方便向裝置內(nèi)充氣體以及從裝置內(nèi)取氣體；

3)電極間距可以調(diào)整；

4)方便觀察試驗(yàn)現(xiàn)象。開(kāi)發(fā)的液體高壓試驗(yàn)裝置要電極間距可以調(diào)整且方便觀察試驗(yàn)現(xiàn)象。為了提高檢測(cè)效率，實(shí)驗(yàn)室裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免隨時(shí)打開(kāi)鉛門(mén)、人工搬運(yùn)射線機(jī)、待檢測(cè)設(shè)備，可以安全、高效地為技術(shù)人員提供檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)服務(wù)。

2.2 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括射線機(jī)承載裝置、樣品承載裝置、氣體高壓試驗(yàn)裝置和液體高壓試驗(yàn)裝置。如圖1所示。

圖1 射線機(jī)移動(dòng)裝置示意圖

樣品承載裝置如圖2所示。

圖2 樣品承載裝置示意圖

射線機(jī)固定筐的直徑大于300 mm，電纜引出口的直徑大于15 mm。樣品裝載平臺(tái)的直徑大于400 mm，轉(zhuǎn)載平臺(tái)的厚度大于10 mm，腳輪帶鎖死功能，螺紋支撐桿的直徑大于10 mm，導(dǎo)線引出孔的直徑大于5 mm；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可通過(guò)皮帶帶動(dòng)螺紋支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)螺紋支撐桿的上升和下降。除螺紋支撐桿和齒輪外，系統(tǒng)所有部分采用輕型合金鋼，螺紋支撐桿和齒輪采用高強(qiáng)度合金鋼。

2.3 氣體高壓實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

該裝置的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 氣體高壓試驗(yàn)裝置

玻璃器皿口上設(shè)置有橡皮塞，玻璃管和導(dǎo)氣管插入橡皮塞，并深入到玻璃器皿中，玻璃管內(nèi)設(shè)置有金屬電極，導(dǎo)氣管一端設(shè)置有橡皮塞。電極尖端處于玻璃器皿中，電極另一端與調(diào)節(jié)螺母相連，并通過(guò)導(dǎo)線連接到調(diào)壓器。

裝置的電極為雙電極，置于玻璃管中；電極與玻璃管均呈 “L”型彎折狀，彎折角度90°～180°，電極尖端成圓錐狀；電極靠近尖端一段為鏈條狀；旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母，電極上下移動(dòng)，力通過(guò)鏈條狀電極傳導(dǎo)到電極尖端，實(shí)現(xiàn)電極尖端距離的變化。電極的具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 氣體高壓實(shí)驗(yàn)裝置電極結(jié)構(gòu)

調(diào)節(jié)螺母向上或向下旋轉(zhuǎn)一圈，豎直方向上移動(dòng)的距離為0.5 mm，即調(diào)節(jié)螺母的螺距為0.5 mm，因此，調(diào)節(jié)螺母旋轉(zhuǎn)一圈，電極水平間距變化為0.5 mm×cos(電極彎折角)。電極和玻璃管之間設(shè)置有一層軟橡膠，玻璃器皿的一個(gè)面設(shè)置有放大鏡，便于觀察試驗(yàn)現(xiàn)象，導(dǎo)氣管的作用為向玻璃器皿內(nèi)充、放試驗(yàn)氣體。

2.4 液體高壓實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

該裝置的結(jié)構(gòu)包括電極，調(diào)壓器、連接電極至調(diào)壓器的導(dǎo)線、盛液體器皿，電極的端頭置于盛液體器皿內(nèi)；其特征是，在盛液體器皿外設(shè)置有玻璃外罩；電極設(shè)為雙電極，形狀呈彎折狀，雙電極端頭均成圓錐狀，在雙電極端尾各連接有一滑移片；在玻璃外罩頂部開(kāi)設(shè)有滑移槽，雙電極端尾各自連接的滑移片嵌在滑移槽上；連接電極至調(diào)壓器的導(dǎo)線分別與滑移片連接。玻璃外罩的一個(gè)側(cè)面設(shè)置有放大鏡。滑移槽上設(shè)有刻度尺，玻璃外罩的側(cè)面設(shè)置有把手，方便拿起玻璃外罩。各部分之間的連接見(jiàn)圖5。

圖5 液體高壓試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)

2.5 智能檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

智能檢測(cè)平臺(tái)包括設(shè)置于鉛房頂部的電動(dòng)滑輪以及電動(dòng)滑輪移動(dòng)的導(dǎo)軌以及掛在電動(dòng)滑輪上的樣品臺(tái)。樣品臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 智能檢測(cè)區(qū)樣品臺(tái)結(jié)構(gòu)

2.6 實(shí)驗(yàn)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)控制平臺(tái)包括位于鉛房外的遙控裝置，位于鉛房?jī)?nèi)部對(duì)稱(chēng)分布的監(jiān)控?cái)z像頭以及位于鉛房外的監(jiān)控屏幕，位于鉛房外的服務(wù)器及X射線電力設(shè)備特征數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。多功能、智能化X射線實(shí)驗(yàn)室及其裝置的總布置如圖7所示。

圖7 多功能、智能化X射線實(shí)驗(yàn)室及其裝置

3 結(jié)束語(yǔ)

文中根據(jù)電力設(shè)備X射線檢測(cè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一套可以適應(yīng)各種電力設(shè)備的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，利用該平臺(tái)，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)的電力設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可以監(jiān)視和控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、電動(dòng)滑輪和鉛門(mén)的移動(dòng)，提高了檢測(cè)效率和檢測(cè)安全性，進(jìn)而簡(jiǎn)便、自動(dòng)、定量地實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的空間位置，可以降低試驗(yàn)人員的工作量，同時(shí)提高工作效率。

[1] 閆斌，何喜梅，吳童生.GIS設(shè)備X射線可視化檢測(cè)技術(shù)[J].中國(guó)電力，2010，07：44-47.

[2] 閆斌，何喜梅，王志惠.X射線數(shù)字成像檢測(cè)系統(tǒng)在GIS設(shè)備中的應(yīng)用 [J].高壓電器，2010，11：89-91.

[3] 王達(dá)達(dá)，魏杰，于虹.X射線數(shù)字成像對(duì)GIS設(shè)備的無(wú)損檢測(cè) [J].云南電力技術(shù)，2012，02：8-10.

[4] 郭濤濤，王達(dá)達(dá)，高闊.X射線對(duì)變壓器油的影響研究[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2012，12：1437-1440.

Design of X-ray Laboratory Intelligent Testing Platform

HAN Guodong1，2，WU Zhangqin3，WAN Shuting1，LV Zhanjie1，2，LIU Ronghai3，WANG Jin3，YU Hong3，TANG Guiji1
(1.Department of Mechanical Engineering，North China Electric Power University，Baoding，Hebei 071003；2.Graduate Workstation of North China Electric Power University，Yunnan Power Grid Corp.，Kunming 650217；3.Yunnan Electric Power Research Institute，Kunming 650217)

In order to safely and efficiently carry out the study of X-ray impact on electrical equipment insulating gas liquids，this paper designs a X-ray intelligent multi-functional laboratories.It includes basic experimental research，intelligent testing platform and experimental control platform，and helps technicians safely and efficiently to carry out X-ray fluoroscopy-based research and testing work.

X-rays；intelligent laboratory；detection platform

TM72

B

1006-7345(2014)04-0067-04

2014-03-13

韓國(guó)棟 (1989)，男，碩士研究生，華北電力大學(xué)云南電網(wǎng)公司研究生工作站，研究方向?yàn)闋顟B(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷 (e-mail) hgd100629＠126.com。