10kv電力變壓器繞組x射線劑量率檢測(cè)

10kv電力變壓器繞組x射線劑量率檢測(cè)

1配電變壓器損壞事故在10kv級(jí)別的配電壓力電壓中，使用鋁線代替銅線的現(xiàn)象越來(lái)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(xiǎn),在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行中埋下安全隱患。國(guó)家電網(wǎng)公司變壓器類設(shè)備事故統(tǒng)計(jì)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(guò)總損壞事故的70%,其中繞組抗短路強(qiáng)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(guò)例行試驗(yàn)、型式試驗(yàn)和特殊試驗(yàn),但是其試驗(yàn)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(guò)解體后破壞繞組絕緣來(lái)檢測(cè)繞組類型,該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、同時(shí)具有不可逆性。本文研究了銅、鋁繞組的透照布置工藝,并對(duì)X射線吸收曲線及參數(shù)進(jìn)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(chǎng)繞組材質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)提供指導(dǎo)。2i試驗(yàn)的透照布置X射線與物質(zhì)作用后,射線的強(qiáng)度減弱,這一過(guò)程不僅僅是簡(jiǎn)單的射線吸收過(guò)程,而包含有許多復(fù)雜的物理作用過(guò)程。理論和實(shí)驗(yàn)研究表明,X射線透過(guò)一層均勻厚度的物質(zhì)時(shí),射線強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律衰減,入射強(qiáng)度隨穿透物體的厚度增加而衰減,即式中,I試驗(yàn)透照布置如圖1所示,這是一種可屏蔽散射線的簡(jiǎn)易透照布置,探測(cè)器可直接接收的穿透繞組的X射線。透照的實(shí)際布置如圖1所示。射線機(jī)選用ERESCOME4CONTROL型射線機(jī),該射線機(jī)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(lái)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(yàn)設(shè)計(jì)的起始管電壓為150kV,鋁繞組為40kV。記錄每次測(cè)得的劑量率,之后每隔10kV升一次管電壓,重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn),直至劑量率探測(cè)儀升至9.99Gy/h(其中劑量率探測(cè)儀的最大可探測(cè)范圍為9.99Gy/h),對(duì)應(yīng)的管電壓為過(guò)飽和電壓V3x線吸收曲線及參數(shù)分析3.1劑量探測(cè)儀測(cè)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(guò)飽和電壓,即在該管電壓下劑量探測(cè)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(shì),圖2厚度—過(guò)飽和電壓的關(guān)系曲線,測(cè)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(guò)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(duì)12mm~90mm的銅繞組在20kV~190kV電壓下的X射線劑量率進(jìn)行了測(cè)試,可發(fā)現(xiàn)在此區(qū)間也出現(xiàn)了明顯的過(guò)飽和電壓。表3為透照不同厚度鋁繞組的飽和電壓,同時(shí)可以看繞組透照過(guò)飽和電壓隨繞組厚度的增加而增加,且呈臺(tái)階上升的趨勢(shì),但總體符合線性關(guān)系,圖3為鋁繞組厚度H—過(guò)飽和電壓V鋁繞組的厚度—過(guò)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(shí)際檢測(cè)中,可在劑量率測(cè)試儀達(dá)到9.99Gy/h后,將所測(cè)干式變壓器繞組厚度H帶入公式(2)及公式(3),計(jì)算出理論飽和電壓值與實(shí)際檢測(cè)飽和管電壓值進(jìn)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(yàn)公式在檢測(cè)過(guò)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(duì)銅-鋁復(fù)合繞組進(jìn)行了研究,樣品布置如圖4所示,樣品均采用現(xiàn)場(chǎng)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(duì)銅-鋁復(fù)合繞組在80kV~300kV電壓下的X射線劑量率進(jìn)行了測(cè)試,在此區(qū)間銅-鋁復(fù)合繞組也出現(xiàn)了明顯的過(guò)飽和電壓V表5為銅、鋁、銅-鋁復(fù)合繞組厚度H—過(guò)飽和電壓V4不同1.3改性政府現(xiàn)場(chǎng)透照厚度的確定(1)銅繞組透照過(guò)飽和電壓隨繞組厚度的增加而增加,且曾直線上升的趨勢(shì),數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性較好,銅繞組過(guò)飽和電壓與繞組厚度的關(guān)系為:V(2)鋁繞組透照過(guò)飽和電壓隨繞組厚度的增加而增加,且曾臺(tái)階上升的趨勢(shì),但總體符合