10kv電力變壓器繞組x射線劑量率檢測

10kv電力變壓器繞組x射線劑量率檢測

1配電變壓器損壞事故在10kv級別的配電壓力電壓中，使用鋁線代替銅線的現(xiàn)象越來越明顯。為了降低制造成本,部分廠家違反合同以鋁代替銅且粗制濫造,這些劣質(zhì)鋁繞組變壓器將極大地增加變壓器損壞的風(fēng)險,在整個電力系統(tǒng)運行中埋下安全隱患。國家電網(wǎng)公司變壓器類設(shè)備事故統(tǒng)計分析表明:變壓器繞組是變壓器損壞事故的主要損壞部位,超過總損壞事故的70%,其中繞組抗短路強度不夠和絕緣有缺陷是損壞事故的主要原因。配電變壓器出廠必須經(jīng)過例行試驗、型式試驗和特殊試驗,但是其試驗結(jié)果很難區(qū)分電力變壓器繞組使用的是銅材還是鋁材。目前,部分使用單位通過解體后破壞繞組絕緣來檢測繞組類型,該方法費時費力、同時具有不可逆性。本文研究了銅、鋁繞組的透照布置工藝,并對X射線吸收曲線及參數(shù)進行了分析,研究了銅、鋁繞組在不同管電壓下的劑量率衰減規(guī)律,建立了基于飽和電壓-繞組厚度的銅繞組鑒別方法,可為現(xiàn)場繞組材質(zhì)的無損檢測提供指導(dǎo)。2i試驗的透照布置X射線與物質(zhì)作用后,射線的強度減弱,這一過程不僅僅是簡單的射線吸收過程,而包含有許多復(fù)雜的物理作用過程。理論和實驗研究表明,X射線透過一層均勻厚度的物質(zhì)時,射線強度按指數(shù)規(guī)律衰減,入射強度隨穿透物體的厚度增加而衰減,即式中,I試驗透照布置如圖1所示,這是一種可屏蔽散射線的簡易透照布置,探測器可直接接收的穿透繞組的X射線。透照的實際布置如圖1所示。射線機選用ERESCOME4CONTROL型射線機,該射線機的最低激發(fā)電壓為10kV,最大激發(fā)電壓為300kV。銅、鋁繞組的樣品由1mm板材卷繞而成,為模擬不同的繞組樣品,采用板材疊加的方式來增加樣品的厚度。起始樣品的厚度為16mm,之后以2mm為間隔增加樣品的厚度。為獲得不同厚度樣品在不同管電壓下的射線劑量率,銅繞組試驗設(shè)計的起始管電壓為150kV,鋁繞組為40kV。記錄每次測得的劑量率,之后每隔10kV升一次管電壓,重復(fù)進行試驗,直至劑量率探測儀升至9.99Gy/h(其中劑量率探測儀的最大可探測范圍為9.99Gy/h),對應(yīng)的管電壓為過飽和電壓V3x線吸收曲線及參數(shù)分析3.1劑量探測儀測試不同銅繞組在150kV~300kV電壓下的X射線典型劑量率如表1所示,可知在此區(qū)間出現(xiàn)了明顯的過飽和電壓,即在該管電壓下劑量探測儀的劑量率為9.99μGy/h。表2為透照不同厚度繞組的飽和電壓,可以看出透照繞組飽和電壓隨繞組厚度的增加而增加,且曾直線上升的趨勢,圖2厚度—過飽和電壓的關(guān)系曲線,測試數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性較好,為可擬合為式(2),其中V3.2過飽和電壓1000kVA/160kV的配電干式變壓器中,若材質(zhì)為鋁,其低壓或高壓繞組的單層或總厚度多集中在12mm~90mm之間,對12mm~90mm的銅繞組在20kV~190kV電壓下的X射線劑量率進行了測試,可發(fā)現(xiàn)在此區(qū)間也出現(xiàn)了明顯的過飽和電壓。表3為透照不同厚度鋁繞組的飽和電壓,同時可以看繞組透照過飽和電壓隨繞組厚度的增加而增加,且呈臺階上升的趨勢,但總體符合線性關(guān)系,圖3為鋁繞組厚度H—過飽和電壓V鋁繞組的厚度—過飽和電壓的關(guān)系曲線與銅繞組的存在明顯差別,如前所述,銅的關(guān)系為V該值與經(jīng)典的銅、鋁吸收系數(shù)比值非常接近,也側(cè)面證明了該方法的有效性。實際檢測中,可在劑量率測試儀達到9.99Gy/h后,將所測干式變壓器繞組厚度H帶入公式(2)及公式(3),計算出理論飽和電壓值與實際檢測飽和管電壓值進行比較,由于公式(2)、公式(3)相差較大,因此可判斷與銅相近則為銅繞組,與鋁相近則為鋁繞組。上述兩經(jīng)驗公式在檢測過程中具有重要意義,是判斷銅鋁繞組材質(zhì)的重要條件。3.3銅-鋁復(fù)合5-亞配電干式變壓器低壓-高壓繞組也存在銅-鋁的現(xiàn)象,2016年某供電公司干變抽檢中,存在12.5%比例的銅-鋁繞組。因此本文對銅-鋁復(fù)合繞組進行了研究,樣品布置如圖4所示,樣品均采用現(xiàn)場切割的干式變壓器繞組,其中鋁繞組的厚度分別為15mm、20mm、25mm和30mm,銅繞組的厚度為15mm、20mm和25mm。對銅-鋁復(fù)合繞組在80kV~300kV電壓下的X射線劑量率進行了測試,在此區(qū)間銅-鋁復(fù)合繞組也出現(xiàn)了明顯的過飽和電壓V表5為銅、鋁、銅-鋁復(fù)合繞組厚度H—過飽和電壓V4不同1.3改性政府現(xiàn)場透照厚度的確定(1)銅繞組透照過飽和電壓隨繞組厚度的增加而增加,且曾直線上升的趨勢,數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性較好,銅繞組過飽和電壓與繞組厚度的關(guān)系為:V(2)鋁繞組透照過飽和電壓隨繞組厚度的增加而增加,且曾臺階上升的趨勢,但總體符合