配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法及装置与流程

本发明涉及配电干式变压器绕组材质检测技术，具体涉及一种配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法及装置。

背景技术：

电力系统中，特别是配电网越来越多地选用干式变压器作为配电网变压器。据统计，发达国家使用的配电变压器中，干式变压器的比例已经达到了50％。我国大中城市只有40％～50％。由于干式变压器同油浸式变压器相比，具有无油、防火、寿命长、低噪、维护简单、安全可靠等特点，因此干式变压器的应用和发展在我国具有广阔的空间。

干式变压器绝缘树脂包封层通常采用以石英粉为填充的环氧树脂，其厚度为6～15mm。新型树脂包封层则采用含80%玻璃纤维的环氧树脂，在模型中浇铸而成，其密封层厚度仅为2.0～5.0mm，薄型包封层的电气性能和散热性能也都很好，可保证安全运行。干式变压器的绕组通常采用铜箔绕制，可降低轴向短路冲击力，层间绝缘为f级半固化绝缘材料，线圈外层用玻璃纤维丝增强树脂包封，具有很强的承受短路的能力。高压绕组直接包绕在低压绕组上，导线采用小时级漆包铜线，采用滚筒式结构，在冲击电压作用下呈线性分布，所以具有良好的抗冲击电压特性。高压绕组层间以及外层用玻璃纤维丝缠绕，固化后有很好的轴向及径向的机械强度，冷热冲击稳定性好。高压绕组中可按散热需要，设置单个或多个轴向冷却通道以改善其温度的分布。

电力变压器，尤其是l0kv级别的配电变压器中，长期存在着使用铝线代替铜线的现象。特别是近年来，由于国内外铜价居高不下，铝绕组变压器的数量呈现大幅度增加的趋势。同时，由于铜铝材质特性上的差异，铝绕组变压器本身存在着性能上的不足。同时变压器生产企业数量巨大，许多不具备质量控制和试验检测等必要能力的小企业混迹其中，其生产的铝绕组变压器质量更是难以保证。

国内现有铝绕组变压器的制造工艺和安全性能得不到保证，这些劣质铝绕组变压器将极大地增加变压器损坏的风险，在整个电力系统运行中埋下安全隐患。根据国家电网公司变压器类设备事故统计分析表明:变压器绕组是变压器损坏事故的主要损坏部位，超过总损坏事故的70%，其中绕组抗短路强度不够和绝缘有缺陷是损坏事故的主要原因。由事故分析可见，变压器绕组的质量问题极易引起安全事故，使用现有的铝绕组变压器将极大地增加变压器损坏的风险，在整个电力系统运行中埋下安全隐患。因此必须加强变压器绕组质量控制，杜绝在变压器中铜线偷换为铝线的现象，甄别出电力系统中以次充好的铝绕组变压器。国家标准规定电力变压器出厂必须经过例行试验、型式试验和特殊试验，其中与变压器绕组密切相关的试验包括：绕组电阻测量、短路试验、空载试验、温升试验等。这些试验国内外都有比较深入的研究，但是其试验结果很难区分电力变压器绕组使用的是铜线还是铝线。目前，设备管理部门通常通过吊罩解体后破坏绕组绝缘来检测导线类型，该方法费时费力、准确度不高同时具有不可逆性。

x射线数字实时成像是基于x射线胶片成像技术发展而来，x射线穿过被检测物体后携带了被测物体内部的结构厚度组成信息，在经过成像板后，将会把x光信号转换为可见光，并利用非晶硅阵列的电子接收单元把可见光转换成电信号加以记录，转换装置输出的信号大小和射入其中的射线强度成正向关系。如何利用x射线数字实时成像技术来实现配电干式变压器绕组材质的精确无损检测，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种无需拆解即可对绕组内部材质进行种类检测，简单易用，不受场地及设备限制，检测快速高效的配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法，步骤包括：

1）预先在被检测的干式变压器的绕组一侧放置平板探测器、在平板探测器的表面上固定像质计；在被检测的干式变压器的绕组另一侧发出放射射线，并获取经过干式变压器的绕组后的平板探测器上的像质计成像；

2）确定像质计成像中的像质级别，如果像质计成像中的像质级别为铜对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铜；如果像质计成像中的像质级别为铝对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铝。

优选地，步骤1）中的放射射线为x射线、或β射线、或γ射线。

一种配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测装置，包括放射源、散射线屏蔽罩、平板探测器及像质计，所述放射源的放射射线出口通过散射线屏蔽罩布置于被检测的干式变压器的绕组一侧，所述平板探测器布置于被检测的干式变压器的绕组另一侧，所述像质计固定布置于平板探测器的表面上。

优选地，所述散射线屏蔽罩为方管状，所述散射线屏蔽罩的一端紧贴放射源的外壁且使得放射源的放射射线出口位于散射线屏蔽罩内，所述散射线屏蔽罩的另一端紧贴被检测的干式变压器的绕组另一侧。

优选地，所述放射源为x射线源、或β射线源、或γ射线源。

优选地，所述平板探测器上设有两个以上的固定组件，所述像质计通过固定组件固定布置于平板探测器的表面上，所述固定组件包括底夹、连接杆和压板，所述底夹夹持固定于平板探测器的边框上，且所述底夹通过连接杆和压板相连，所述压板的端部内侧设有支承台阶，所述像质计支承布置于支承台阶内。

本发明配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法具有下述优点：本发明预先在被检测的干式变压器的绕组一侧放置平板探测器、在平板探测器的表面上固定像质计；在被检测的干式变压器的绕组另一侧发出放射射线，并获取经过干式变压器的绕组后的平板探测器上的像质计成像，然后确定像质计成像中的像质级别，根据像质计成像中的像质级别确定绕组材质，解决了配网设备中干式变压器绕组材质质量监督检测的难题，无需对干式变压器绕组进行拆解便可对绕组内部的材质种类检测，解决了实际生产中只能拆解后对绕组材质进行力学检测，而不能在无损本体的情况下对绕组材质进行检测的难点，几分钟就可以完成一次检测，可以便携移动到现场进行检测，简便高效，具有无需拆解即可对绕组内部材质进行种类检测，简单易用，不受场地及设备限制，检测快速高效的优点。

本发明配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测装置具有下述优点：本发明配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测装置包括放射源、散射线屏蔽罩、平板探测器及像质计，放射源的放射射线出口通过散射线屏蔽罩布置于被检测的干式变压器的绕组一侧，平板探测器布置于被检测的干式变压器的绕组另一侧，像质计固定布置于平板探测器的表面上，利用平板探测器及像质计能够快速获得放射射线经过干式变压器的绕组后的平板探测器上的像质计成像，从而便于人工或计算机来根据像质计成像中的像质级别确定绕组材质，简化了常规的绕组试验条件和要求，应用时不受场地及设备限制，设备尺寸较小，可以满足不同型号干式变压器的绕组材质检测要求，解决了配网设备中干式变压器绕组材质质量监督检测的难题，无需对干式变压器绕组进行拆解便可对绕组内部的材质种类检测，解决了实际生产中只能拆解后对绕组材质进行力学检测，而不能在无损本体的情况下对绕组材质进行检测的难点，几分钟就可以完成一次检测，可以便携移动到现场进行检测，简便高效，具有无需拆解即可对绕组内部材质进行种类检测，简单易用，不受场地及设备限制，检测快速高效的优点。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例装置的结构示意图。

图3为本发明实施例固定组件的侧视结构示意图。

图例说明：1、放射源；2、散射线屏蔽罩；3、平板探测器；4、像质计；5、固定组件；51、底夹；52、连接杆；53、压板；531、支承台阶。

具体实施方式

如图1所示，本实施例配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法步骤包括：

1）预先在被检测的干式变压器的绕组一侧放置平板探测器、在平板探测器的表面上固定像质计；在被检测的干式变压器的绕组另一侧发出放射射线，并获取经过干式变压器的绕组后的平板探测器上的像质计成像；

2）确定像质计成像中的像质级别，如果像质计成像中的像质级别为铜对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铜；如果像质计成像中的像质级别为铝对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铝。

像质计（又称像质指示器、透度计）是测定射线照片的射线照相灵敏度的器件，根据在底片上显示的像质计的影像，可以判断底片影像的质量，并可评定透照技术、胶片暗室处理情况、缺陷检验能力等。目前，最广泛使用的像质计主要有三种：丝型像质计、阶梯孔型像质计、平板孔型像质计，此外还有槽型像质计和双丝像质计等。像质计应用与被检验工件相同或对射线吸收性能相似的材料制作，不同种类的像质计具有独有的结构和细节形式，以及独有的测定射线照相灵敏度的方法。本实施例配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法仅仅是对像质计的应用，并不涉及对像质计的结构改进，故在此对像质计的结构及其使用方法不再展开说明。像质计的像质级别包括1～10个级别，经过试验证明，铜和铝的像质计成像具有不同的像质级别，因此可以将像质计用于判定被检测的干式变压器的绕组材质。通过铜和铝的绕组材质进行标定，即可得到铜和铝对应的像质级别，如果像质计成像中的像质级别为铜对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铜；如果像质计成像中的像质级别为铝对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铝。前述步骤2）既可以通过人工进行识别和判定，也可以通过计算机图形识别技术来进行判定。考虑到干式变压器绕组材质一般为铜线或铝线，而本实施例主要解决的问题是加强变压器绕组质量控制，杜绝在变压器中铜线偷换为铝线的现象，甄别出电力系统中以次充好的铝绕组变压器。参见图1可知，本实施例配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测方法主要用于得出被检测的干式变压器的绕组材质为铜或铝的结论，如果绕组材质为其他金属，则其像质级别会与铜和铝对应的像质级别不同，同样也可以在“像质级别为铝对应的像质级别”的判断处的“n”分支被筛选出来，从而得出采用其他材质来替代铜的结论。

本实施例中，步骤1）中的放射射线为x射线。此外，步骤1）中的放射射线也可以根据需要采用β射线、或γ射线，其原理与本实施例相同，在此不再赘述。

如图2所示，本实施例的配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测装置包括放射源1、散射线屏蔽罩2、平板探测器3及像质计4，放射源1的放射射线出口通过散射线屏蔽罩2布置于被检测的干式变压器的绕组一侧，平板探测器3布置于被检测的干式变压器的绕组另一侧，像质计4固定布置于平板探测器3的表面上。

本实施例中，散射线屏蔽罩2为方管状，散射线屏蔽罩2的一端紧贴放射源1的外壁且使得放射源1的放射射线出口位于散射线屏蔽罩2内，散射线屏蔽罩2的另一端紧贴被检测的干式变压器的绕组另一侧。

本实施例中，放射源1为x射线源。此外，放射源1也可以根据需要采用β射线源或γ射线源，其原理与本实施例相同，故在此不再赘述。

如图3所示，本实施例的平板探测器3上设有两个以上的固定组件5，像质计4通过固定组件5固定布置于平板探测器3的表面上，固定组件5包括底夹51、连接杆52和压板53，底夹51通过连接杆52和压板53相连，底夹51夹持固定于平板探测器3的边框上，且压板53的端部内侧设有支承台阶531，像质计4支承布置于支承台阶531内，通过上述结构，一方面解决了平板探测器3和像质计4之间的安装固定问题，固定组件5仅仅通过底夹51夹持固定于平板探测器3的边框上，且将像质计4挤压固定在平板探测器3的表面上，不需要对平板探测器3以及像质计4的结构进行更改，可以利用现有的平板探测器3和像质计4标准件，而且不需要伤害平板探测器3的主体结构，另一方面将连接杆52和压板53往外拉，即可将像质计4从支承台阶531中取出，安装和拆卸方便快捷，尤其适用于现场检测。

本实施例的配电干式变压器绕组材质实时成像无损检测装置的工作步骤如下：

s1）预先在被检测的干式变压器的绕组一侧放置平板探测器3、在平板探测器3的表面上固定像质计4；将散射线屏蔽罩2一端置于放射源1的窗口上，确保其紧密贴合窗口，另一端靠近干式变压器，散射线屏蔽罩2与干式变压器距离不得大于200mm；

s2）启动放射源1，试验电压为150kv，电流1.5ma，曝光时间在15秒～25秒；将平板探测器3放置于干式变压器绕组后，平板探测器3与放射源1的射线准直器轴心应在一条直线上，平板探测器3用于射线穿过绕组后成像，得到像质计成像，像质计成像分为1-10个级别，成像数据匹配铜、铝对应的成像变化量级别。然后，可以通过人工确定像质计成像中的像质级别，如果像质计成像中的像质级别为铜对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铜；如果像质计成像中的像质级别为铝对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铝。或者，可以通过计算机采集像质计成像，基于灰度识别来确定像质计成像中的像质级别，如果像质计成像中的像质级别为铜对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铜；如果像质计成像中的像质级别为铝对应的像质级别，则判定被检测的干式变压器的绕组材质为铝。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。