周燁斌

（上海電力安裝第二工程有限公司，上海 200000）

電力電纜是城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)供電設(shè)備。國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，由于電纜防水緩沖層的缺陷，導(dǎo)致了許多電纜故障。高壓電纜是城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)供電設(shè)備，電纜運(yùn)行中的故障問題越來(lái)越頻繁，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成了很大的影響。

1 X射線數(shù)字成像技術(shù)

數(shù)字X線攝影(digital radiography, DR)成像技術(shù),不同于傳統(tǒng)的攝影技術(shù)，它依托電子信息技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)云端直接形成X射線成像，在計(jì)算機(jī)圖像功能的操作下，可以將X射線的影像信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字符號(hào)信息。目前，臨床使用的DR成像技術(shù)主要涵蓋了電荷耦合器件(CCD)、多絲正比室X線掃描以及平板探測(cè)器FPD等，此外，平板探測(cè)器又涵蓋了非晶硒、非晶硅X線數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)。

緩沖層缺陷與緩沖層附近絕緣層和鋁護(hù)套密度之間的密度差較大，通過(guò)DR檢測(cè)可以區(qū)分理論密度偏差，因此，利用DR系統(tǒng)檢測(cè)高壓電纜緩沖層缺陷是可行的。不同能量的X射線穿透被探測(cè)物質(zhì)的能力也不同。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論研究可以證實(shí)，一旦單能量X射線能夠穿過(guò)密度均衡的物質(zhì)層時(shí)，射線強(qiáng)度會(huì)發(fā)生顯著衰減，而隨著入射強(qiáng)度的增加，穿透物體的厚度也會(huì)衰減，即：

I0代表的是入射線的強(qiáng)度，I則代表的是傳輸材料的后射線束強(qiáng)度，X代表材料的厚度，e則是線路衰減系數(shù)（cm-1為單位），μ表示在一定時(shí)間內(nèi)單位長(zhǎng)度材料的X射線衰減系數(shù)。

2 緩沖層缺陷射線識(shí)別機(jī)理

通常的交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜緩沖層主要作用是緩解主絕緣擠壓時(shí)的側(cè)向壓力，補(bǔ)償運(yùn)行中的絕緣熱膨脹，依靠其半導(dǎo)電特性提供徑向電流通道，起到縱向阻水作用。

射線檢測(cè)時(shí)，X射線在穿透物體時(shí)能夠與逐層物質(zhì)發(fā)生相互的作用，受到散射和吸收影響，它的強(qiáng)度也會(huì)隨之減少。強(qiáng)度的減少程度在于與物體密度相關(guān)的物質(zhì)減少程度以及能被輻射穿透的物質(zhì)的厚度。緩沖層由聚酯纖維編織布(ρ=1.2~1.37g/cm3)和水可膨脹聚丙烯酸酯(ρ=0)組成。95g/cm3)。緩沖層燒蝕缺陷產(chǎn)物主要為碳酸鈉或碳酸氫鈉(ρ=2.532g/cm3)和氧化鋁(ρ=3.7g/cm3)。由于緩沖層與其相鄰的鋁護(hù)套和外屏蔽層之間存在明顯的密度差異，通過(guò)圖像分析可以清晰地表征緩沖層的結(jié)構(gòu)特征。但是緩沖層中存在缺陷，缺陷產(chǎn)物的衰減系數(shù)與緩沖層不一致，所以成像圖像上的黑度會(huì)有明顯的差異，這就是對(duì)比度，緩沖層的缺陷識(shí)別可以通過(guò)反映對(duì)比度差異來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 影響成像質(zhì)量的因素

3.1 X射線能量大小因素

X射線對(duì)物體的檢測(cè)反應(yīng)度在于成像板的靈敏度和工件對(duì)比度。工件對(duì)比度是射線在工件2個(gè)不同部位的穿透強(qiáng)度之比，它受管電壓和材料的吸收系數(shù)以及缺陷深度的影響；成像板的靈敏度會(huì)通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)不容易輕易變化。如果管電壓過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致射線穿透度不足，在成像板成像質(zhì)量也無(wú)法保證；反之，在管電壓不斷升高的情況下，衰減系數(shù)也會(huì)隨之變小，從而導(dǎo)致成像的靈敏度隨之下降。所以，需要選擇能量不太高的X射線來(lái)確保穿透力。

3.2 焦距大小因素

焦距代表了成像板與X射線源之間的最短距離。焦距會(huì)影響X射線在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)圖像的清晰程度和曝光量大小，因此，選擇焦距時(shí)要考慮到其大小對(duì)圖像的清晰度和曝光量的影響程度。NB/T47013－2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第3部分超聲檢測(cè)》中，規(guī)定了f與d、b的關(guān)系。AB級(jí)代表中靈敏度技術(shù)，B級(jí)表示高靈敏度技術(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在設(shè)備安裝后和運(yùn)行過(guò)程中，AB級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一般是最佳選擇。

公式里，Ug代表幾何不清晰度，mm。d作為X射線管有效焦點(diǎn)尺寸，mm。

這樣得到的圖像清晰度也更為精準(zhǔn)，也會(huì)達(dá)到比較大的有效檢測(cè)長(zhǎng)度。

3.3 曝光量因素

曝光量代表的是照射時(shí)間t與X射線源發(fā)出的射線強(qiáng)度E之間的乘積，同樣等于透照時(shí)間t與管電流i之間的乘積。曝光量作為X射線透照檢測(cè)中的重要參考指標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致圖像清晰程度，因此，兩者之間的關(guān)系成線性。圖像的質(zhì)量也受到曝光量的調(diào)整影響，除此之外，曝光量對(duì)圖像的靈敏度、顆粒度以及對(duì)比度都有一定程度的影響。

4 電纜緩沖層缺陷X射線無(wú)損檢測(cè)的案例分析

4.1 緩沖層缺陷X射線無(wú)損檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇X射線檢測(cè)的管電壓為75kV,管電流則是0.6mA,焦距為600mm。在經(jīng)過(guò)檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，受到擺放機(jī)位空間大小的影響下，管電壓調(diào)整度在65~85kV之間，而焦距變動(dòng)值一般在550~700mm之間?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電纜線路長(zhǎng)2.8km，分成4段，每段的長(zhǎng)度在700m左右。預(yù)計(jì)一共86個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

4.2 檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)已有設(shè)置的檢測(cè)工藝來(lái)看，射線圖像能夠清晰看出電纜中的鋁護(hù)套、主絕緣和銅芯線，銅芯線一般表現(xiàn)在中間區(qū)域圓柱體形狀，而外圍部分就是主絕緣，兩者之間的導(dǎo)體屏蔽層無(wú)法在圖像中清晰顯示。如下圖1(a)所示。

圖1 檢測(cè)結(jié)果圖像

典型白色缺陷透照?qǐng)D像如圖1(b)所示。從部分圖像中能夠看見白色區(qū)塊缺陷影像，并從圖中顯示的缺陷影像來(lái)看，一方面靠近套管，并處于波谷位置，基本分布在白色鋁套管中；另一方面，白色缺陷影像根據(jù)射線機(jī)擺放位置能夠發(fā)現(xiàn)，處于圖像的下半部分，也就是電纜底部，靠近支架。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此電纜線路A相、B相、C相共檢測(cè)到75個(gè)測(cè)距點(diǎn)，而與上述缺陷問題相似的共有21處，比率占據(jù)28%。其中，A相占據(jù)最少，其次是C相，B相占據(jù)最多，所以，B相存在的漏洞也最多。如圖1(c)所示。

4.3 分析討論

此電纜線路的圖像檢測(cè)能夠清晰可見與電纜有關(guān)的鋁護(hù)套、主絕緣、銅芯線3個(gè)部分。按照X射線檢測(cè)技術(shù)和機(jī)理，考慮成像質(zhì)量影響因素，從實(shí)驗(yàn)來(lái)看，X射線檢測(cè)技術(shù)能夠有效測(cè)驗(yàn)出在同等工藝條件下電纜本體緩沖層存在的缺陷。

在分析白色缺陷影像顯示中，根據(jù)它本身的位置規(guī)律能發(fā)現(xiàn)電纜緩沖層燒蝕缺陷形成的原因。因?yàn)樵陔娎|緩沖層中存在阻水粉，并且它的成分呈堿性狀態(tài)，能夠在受潮后發(fā)生一定的電化學(xué)反應(yīng)，會(huì)形成密度較大的氧化鋁、碳酸氫鈉以及碳酸鈉。處于下部波谷處的電纜，與頂部相比，其鋁護(hù)套的承受力更大，因此容易與絕緣屏蔽層和兩側(cè)的鋁發(fā)生反應(yīng)。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的檢查發(fā)現(xiàn)，此線路的電纜自身的緩沖層受到燒蝕的情況比較嚴(yán)重，其中B相比A相和C相的缺陷更為嚴(yán)重，正是由于上述所說(shuō)的質(zhì)量原因才導(dǎo)致B相附近出現(xiàn)不穩(wěn)定事故?？傊紤]到電纜事故的危害性以及保證電纜運(yùn)行的安全性，該線路段的電纜需要及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和更換。

5 結(jié)語(yǔ)

X射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已在許多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，具有良好的實(shí)踐基礎(chǔ)，然而高壓電纜本身緩沖層遭受燒蝕影響會(huì)導(dǎo)致電纜受損，進(jìn)而影響電纜的穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致電網(wǎng)安全出現(xiàn)重大隱患。電纜被X射線檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，電纜本體的緩沖層受到燒蝕情況的現(xiàn)象共有21處，并且這些燒蝕情況大都處于電纜底部位置的鋁護(hù)套附近，其中B相跟A、C相比缺陷更為嚴(yán)重，表明電纜緩沖層缺陷能夠通過(guò)數(shù)字X射線的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有效檢驗(yàn)。因此，為保障電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，數(shù)字X射線的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有良好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。