X射线智能化实验室检测平台设计

韩国栋，吴章勤，万书亭，吕占杰，刘荣海，王进，于虹，唐贵基

(1.华北电力大学机械工程系，河北 保定 071003；2.华北电力大学云南电网公司研究生工作站，昆明 650217；3.云南电网公司电力研究院，昆明 650217)

X射线智能化实验室检测平台设计

韩国栋1，2，吴章勤3，万书亭1，吕占杰1，2，刘荣海3，王进3，于虹3，唐贵基1

(1.华北电力大学机械工程系，河北 保定 071003；2.华北电力大学云南电网公司研究生工作站，昆明 650217；3.云南电网公司电力研究院，昆明 650217)

为开展X射线对电力设备绝缘气体、液体的影响研究，设计一种集基础实验研究、智能检测平台和实验控制平台于一体的X射线智能化多功能实验室，可开展X射线基础研究以及透视检测工作。

X射线；智能化实验室；检测平台

0 前言

X射线是一种短波长的电磁波，能够穿透设备，常被用来检测设备内部的结构。但是，X射线具有电离辐射，长期暴露于X射线环境中会引起生物效应，不利于人的健康[1]。近年来，X射线数字成像 (Digital Radiography，DR)技术已经成功应用于变电站气体绝缘开关 (Gas Insulated Switchgear，GIS)、罐式断路器、油断路器、复合绝缘子、干式变压器、电流互感器和电压互感器等设备的检测。应用DR技术，可以透视带电或停电检修GIS内部的材料类 (如裂纹)、装配类(如合闸不到位)和异物类 (如干燥剂散落)缺陷，为电力设备的检修提供最直观的依据[2]。

1 在电力检测中的应用

1.1 X射线对SF6气体的影响

电力设备 (如GIS)内部充装了SF6绝缘气体，其起到绝缘的作用，应用DR技术对GIS设备进行透视检测时，就需要研究高能量X射线对SF6气体的影响[3]。

1)高能量X射线是否会导致SF6气体分解，使其绝缘性能下降；

2)高能量X射线是否会对带电运行中GIS内部的SF6气体产生影响，使其绝缘性能下降。

1.2 X射线对油的影响

油浸式变压器，则用绝缘油来进行绝缘，在对其进行X射线透视检测前，同样也需要弄清两个方面的问题：

1)高能X射线是否会对油的绝缘性能产生影响；

2)高能量X射线是否会对带电运行变压器内部的绝缘油产生影响，使其绝缘性能下降[4]。

2 智能实验室检测平台

2.1 气体高压试验装置特点

为了安全、高效地开展X射线对电力设备绝缘气体、液体的影响研究，开发设计出一个基础实验研究平台，该平台包括了X射线环境下用于气体和液体高压试验的装置。开发的气体高压试验装置具备一下特点：

1)良好的气密性；

2)方便向装置内充气体以及从装置内取气体；

3)电极间距可以调整；

4)方便观察试验现象。开发的液体高压试验装置要电极间距可以调整且方便观察试验现象。为了提高检测效率，实验室装置的设计应尽量避免随时打开铅门、人工搬运射线机、待检测设备，可以安全、高效地为技术人员提供检测和实验服务。

2.2 基础实验平台设计

基础实验平台包括射线机承载装置、样品承载装置、气体高压试验装置和液体高压试验装置。如图1所示。

图1 射线机移动装置示意图

样品承载装置如图2所示。

图2 样品承载装置示意图

射线机固定筐的直径大于300 mm，电缆引出口的直径大于15 mm。样品装载平台的直径大于400 mm，转载平台的厚度大于10 mm，脚轮带锁死功能，螺纹支撑杆的直径大于10 mm，导线引出孔的直径大于5 mm；电动机转动时可通过皮带带动螺纹支撑杆转动，实现螺纹支撑杆的上升和下降。除螺纹支撑杆和齿轮外，系统所有部分采用轻型合金钢，螺纹支撑杆和齿轮采用高强度合金钢。

2.3 气体高压实验装置设计

该装置的结构见图3。

图3 气体高压试验装置

玻璃器皿口上设置有橡皮塞，玻璃管和导气管插入橡皮塞，并深入到玻璃器皿中，玻璃管内设置有金属电极，导气管一端设置有橡皮塞。电极尖端处于玻璃器皿中，电极另一端与调节螺母相连，并通过导线连接到调压器。

装置的电极为双电极，置于玻璃管中；电极与玻璃管均呈 “L”型弯折状，弯折角度90°～180°，电极尖端成圆锥状；电极靠近尖端一段为链条状；旋转调节螺母，电极上下移动，力通过链条状电极传导到电极尖端，实现电极尖端距离的变化。电极的具体结构见图4。

图4 气体高压实验装置电极结构

调节螺母向上或向下旋转一圈，竖直方向上移动的距离为0.5 mm，即调节螺母的螺距为0.5 mm，因此，调节螺母旋转一圈，电极水平间距变化为0.5 mm×cos(电极弯折角)。电极和玻璃管之间设置有一层软橡胶，玻璃器皿的一个面设置有放大镜，便于观察试验现象，导气管的作用为向玻璃器皿内充、放试验气体。

2.4 液体高压实验装置设计

该装置的结构包括电极，调压器、连接电极至调压器的导线、盛液体器皿，电极的端头置于盛液体器皿内；其特征是，在盛液体器皿外设置有玻璃外罩；电极设为双电极，形状呈弯折状，双电极端头均成圆锥状，在双电极端尾各连接有一滑移片；在玻璃外罩顶部开设有滑移槽，双电极端尾各自连接的滑移片嵌在滑移槽上；连接电极至调压器的导线分别与滑移片连接。玻璃外罩的一个侧面设置有放大镜。滑移槽上设有刻度尺，玻璃外罩的侧面设置有把手，方便拿起玻璃外罩。各部分之间的连接见图5。

图5 液体高压试验装置结构

2.5 智能检测平台设计

智能检测平台包括设置于铅房顶部的电动滑轮以及电动滑轮移动的导轨以及挂在电动滑轮上的样品台。样品台的结构如图6所示。

图6 智能检测区样品台结构

2.6 实验控制平台设计

实验控制平台包括位于铅房外的遥控装置，位于铅房内部对称分布的监控摄像头以及位于铅房外的监控屏幕，位于铅房外的服务器及X射线电力设备特征数据库软件。多功能、智能化X射线实验室及其装置的总布置如图7所示。

图7 多功能、智能化X射线实验室及其装置

3 结束语

文中根据电力设备X射线检测的特点，设计出一套可以适应各种电力设备的基础实验研究平台，利用该平台，可以对实验的电力设备进行远程控制，可以监视和控制基础实验平台、电动滑轮和铅门的移动，提高了检测效率和检测安全性，进而简便、自动、定量地实现电力设备的空间位置，可以降低试验人员的工作量，同时提高工作效率。

[1] 闫斌，何喜梅，吴童生.GIS设备X射线可视化检测技术[J].中国电力，2010，07：44-47.

[2] 闫斌，何喜梅，王志惠.X射线数字成像检测系统在GIS设备中的应用 [J].高压电器，2010，11：89-91.

[3] 王达达，魏杰，于虹.X射线数字成像对GIS设备的无损检测 [J].云南电力技术，2012，02：8-10.

[4] 郭涛涛，王达达，高阔.X射线对变压器油的影响研究[J].核电子学与探测技术，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

韩国栋 (1989)，男，硕士研究生，华北电力大学云南电网公司研究生工作站，研究方向为状态监测与故障诊断 (e-mail) hgd100629＠126.com。