徐成龍，于 虹，杜必強(qiáng)，劉澤坤，董良太，何運(yùn)華

（1.華北電力大學(xué) 機(jī)械工程系，保定 071000；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)公司電力試驗(yàn)研究院，昆明 650217；）

變電設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)是至關(guān)重要的，輸變電設(shè)備一旦發(fā)生故障，不僅危及電網(wǎng)的安全且?guī)砭薮蠼?jīng)濟(jì)損失。因此，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握輸變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)具有十分重要的意義［1－2］。近年來，云南電網(wǎng)公司率先將X射線直接數(shù)字成像技術(shù)運(yùn)用到電力設(shè)備檢修中，并取得了較好的效果。X射線數(shù)字成像技術(shù)能在不解體、不停電情況下，對(duì)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）、罐式斷路器、復(fù)合絕緣子等電力設(shè)備進(jìn)行透視檢測(cè)，達(dá)到可視化診斷的目的［3－7］。但X射線對(duì)輸變電設(shè)備，尤其是對(duì)充油設(shè)備中的油的成分是否會(huì)造成影響，這方面資料在國(guó)內(nèi)外很少見到。筆者利用便攜式高頻X射線機(jī)對(duì)加電壓和不加電壓的變壓器油進(jìn)行定能量和定時(shí)間的照射試驗(yàn)，分析變壓器油中溶解氣體組分的變化情況。

1 試驗(yàn)設(shè)備

X射線數(shù)字成像技術(shù)（Digital Radiography，DR）是目前比較先進(jìn)的數(shù)字成像技術(shù)，具有成像質(zhì)量高、速度快、可實(shí)時(shí)成像顯示并能在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)［7－8］；其比傳統(tǒng)膠片成像更具有優(yōu)勢(shì)［9－11］，具有廣闊的應(yīng)用前景。針對(duì)某些缺乏有效檢測(cè)手段，且需在不拆卸、不停電情況下，才能確定內(nèi)部質(zhì)量的電力設(shè)備，X射線數(shù)字成像技術(shù)是不可多得的檢測(cè)的手段。筆者利用X射線數(shù)字成像系統(tǒng)中目前工業(yè)用便攜式高頻X射線機(jī)最高管電壓對(duì)變壓器油進(jìn)行照射試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)過程及結(jié)果

充油的電力設(shè)備（變壓器、電抗器、電流互感器、充油套管和充油電纜等）的絕緣主要由礦物絕緣油和浸在油中的有機(jī)絕緣材料（電纜紙、絕緣紙板等）組成。其中礦物絕緣油即變壓器油，是石油的一種分鎦產(chǎn)物，其主要成分是烷烴、環(huán)烷族飽和烴、芳香族不飽和烴）等化合物。有機(jī)絕緣材料主要由纖維素構(gòu)成。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，由于油和固體絕緣逐漸老化、變質(zhì)，而分解出極少量的氣體（主要有氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等7種）。當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生過熱性故障、放電性故障或受潮時(shí)，這些氣體的含量會(huì)迅速增加。通過檢測(cè)油中的這些氣體的成分和含量，就可推斷變壓器的絕緣情況。

試驗(yàn)的試壓條件是在室溫下，用便攜式高頻X射線機(jī)上的管電壓為300kV、管電流為3mA的最高能量的X射線照射25號(hào)變壓器油，照射時(shí)長(zhǎng)分別為3，5，10，20，30，40，50，60min。將照射后的絕緣油取樣，進(jìn)行油色譜分析得出各氣體成分的含量。

2.1 對(duì)氫氣含量的影響

對(duì)變壓器油分別照射3，5，10，20，30，40，50，60min后，將試驗(yàn)樣品經(jīng)油色譜分析后得到的氫氣含量分別為3.88，0.88，1.8，1.1，2.86，4.37，4.33，4.56μL／L。

在絕緣油未被X射線照射前，油中油色譜的氫氣含量為0.81μL／L，照射后可以看出氫氣的含量都比原樣中的含量要高，且氫氣含量是波動(dòng)的，但此波動(dòng)并沒有呈現(xiàn)出明顯的趨勢(shì)，波動(dòng)也比較穩(wěn)定，其方差值只有2.05。綜合考慮測(cè)試儀器的誤差可以得出，300kV X射線對(duì)變壓器油中氫氣含量沒有較大影響。

2.2 對(duì)一氧化碳和二氧化碳含量的影響

試驗(yàn)樣品經(jīng)油色譜分析后得到的一氧化碳及二氧化碳含量如表1所示。

表1 300kV X射線對(duì)變壓器油中一氧化碳及二氧化碳含量的影響 μL／L

在絕緣油未被X射線照射前，油中油色譜的一氧化碳和二氧化碳的含量分別為4.34μL／L和198.05μL／L。從表1中可看出，在X射線輻照下，絕緣油中一氧化碳和二氧化碳的含量均出現(xiàn)了不同程度的變化，但變化很小，一氧化碳和二氧化碳的方差分別只有0.79和1.12，且變化趨勢(shì)沒有任何規(guī)律，變化的最大值不及原樣含量的50%。測(cè)試儀的誤差也會(huì)造成這樣的變化。所以綜合分析得出，高能X射線對(duì)變壓器油中一氧化碳及二氧化碳含量沒有影響。

2.3 對(duì)烴類成分含量的影響

檢測(cè)變壓器油中的烴類成分主要包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔，其中原樣中乙炔的成分含量為零。將試驗(yàn)樣品經(jīng)油色譜分析后得到的各烴類成分含量如表2所示。

表2 300kV X射線對(duì)變壓器油中烴類成分含量的影響μL／L

在絕緣油未被X射線照射前，油中油色譜的甲烷、乙烷、乙烯的含量分別為0.61，0.69，0.3μL／L。可以看出，被X射線輻照后，絕緣油中各烴類成分的含量均出現(xiàn)了不同程度的變化，但其變化很小，且變化趨勢(shì)沒有任何規(guī)律，變化的最大值不及原樣含量的50%，且都在原樣值周圍波動(dòng)，波動(dòng)幅度很小，甲烷，乙烷，乙烯的方差分別只有0.65，0.89，1.23。測(cè)試儀的誤差也會(huì)造成這樣的變化。所以綜合分析得出，300kV X射線對(duì)變壓器油中各烴類成分含量沒有影響。

3 結(jié)論

300kV和3mA下X射線的長(zhǎng)時(shí)間照射并不會(huì)對(duì)變壓器油中溶解氣體組分產(chǎn)生影響。該結(jié)果可為X射線無損檢測(cè)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用條件提供理論依據(jù)。

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