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配电变压器线圈材料是铜是铝真假难辨 ——记如何爱上“火眼金睛”的X射线鉴别法
发布:kittyll   时间:2016/1/29 13:32:33   阅读:2363 
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图片来源:网络
 
爱你的理由
 
有些配电变压器生产厂家使用铝漆包线配电变压器冒充铜漆包线配电变压器销售,严重影响供电企业的利益。而变压器线圈绕组有绝缘层包裹,在变压器不解体的状态下,通过电气试验和目测无法对线圈材质进行鉴别。对于密闭的配电变压器,由于变压器内部结构不连续,除了射线检测外,没有其它手段能感知变压器的内部结构,从安全性和可实施性考虑,X射线是检查非解体配电变压器内部构造的最佳选择。
 
怎么爱你
 
要解决配电变压器非解体线圈材质鉴别X射线透照技术,必须掌握铜/铝的X射线衰减规律,找到铜/铝的X射线衰减差异。

实验室铜/铝阶梯试块X射线透照工艺布置如图1所示,X射线透照工艺参数及钢等厚试块厚度与工艺编号对应关系见表1。
 
 
图1 铜/铝阶梯试块X射线透照示意图
 
表1 X射线透照工艺参数及钢等厚试块厚度与工艺编号对应关系
工艺编号 焦距F(mm) 管电压(kV) 曝光量(mA.min) 胶片型号 增感屏 钢等厚试块厚度(mm)
工艺I 700 270 20 D4 0.15Pb 10
工艺II 700 270 20 D4 0.15Pb 20
III 700 320 20 D4 0.15Pb 10
工艺IV 700 320 20 D4 0.15Pb 20
 
分别使用工艺I、工艺II、工艺III、工艺IV对厚度范围为10~50mm的纯铜阶梯试块,以及厚度范围为10~50mm和60~100mm的纯铝阶梯试块进行X射线透照,经过暗室处理后分别得到各阶梯试块的4张X射线底片。接着利用黑白密度计,分别对阶梯试块影像底片的各个阶梯进行黑度测量计算处理,得到四条铝X射线衰减曲线和四条铜X射线衰减曲线如图2所示。
 

图2 铜/铝阶梯试块X射线底片黑度常用对数-透照厚度曲线图
 
通过以上试验数据分析可得出,铜/铝阶梯试块,不管遮蔽的钢板厚度为10mm还是20mm,透照的X射线能量为270KV还是320KV,铝的黑度常用对数-透照厚度曲线的平均斜率的100倍约为-1.0,铜的黑度常用对数-透照厚度曲线的平均斜率的100倍约为-3.7。

爱你的结果
 
各种型号的三相配电变压器的铁心及线圈结构不同,但它们的线圈多为形状不太规则的椭圆形筒体,由于X射线无法直接穿透线圈,不能根据散射的X射线引起的线圈影象来推算线圈的X射线穿透厚度,所以用X射线以一定小角度穿透线圈筒体端角,并利用线圈筒体端角接近直角来计算线圈的X射线透照厚度差,就可以进行线圈材质鉴别。
 
根据配电变压器线圈材质鉴别X射线透照的实际情况,我们使用3mm厚钢板、4mm厚钢板、100mm×20mm×200mm等厚铜试块、100mm×20mm×200mm等厚铝试块,应用实际配电变压器线圈材质鉴别X射线透照工艺进行配电变压器模拟线圈X射线透照。
 
X射线胶片经过暗室处理后形成配电变压器模拟铜线圈底片和配电变压器模拟铝线圈底片。使用测量光孔直径为1mm的专用黑白密度计进行黑度测量,并将黑度测量点位置数据、黑度值输入计算机计算,得到黑度1.50~2.15区间黑度常用对数-透照厚度曲线比对图。
 
经计算机计算,铝模拟线圈底片影像的黑度常用对数-透照厚度曲线的平均斜率的100倍约为-0.62,铜模拟线圈底片影像的黑度常用对数-透照厚度曲线的平均斜率的100倍约为-2.71。绝对值都小于相应阶梯试块的黑度常用对数-透照厚度曲线的平均斜率的100倍的绝对值。
 
在实际的配电变压器线圈材质鉴别X射线透照工作中,X射线需要穿透的物质有油箱钢板、变压器油、绝缘纸、线圈等。钢、变压器油对X射线衰减的影响比较大,必须研究清楚。
 
当用X射线透照多层物质时,X射线穿透某层物质后其X射线强度为:
                                                  

我们根据320kV X射线透照钢透照厚度黑度常用对数可以导出320kV X射线透照钢的黑度常用对数与透照厚度的关系公式,根据公式计算出320kV X射线透照钢计算黑度,同理可求出320kV X射线透照钢加变压器油计算黑度。把公式代入进行计算验证,误差不是很大,由于散射X射线的影响无法计算,适当的误差是可以接受的,不影响变压器铜/铝线圈的材质比对。
 
用320kV X射线对配电变压器下端角或线圈横向进行X射线透照,X射线穿透的物质分别为变压器油箱钢板、变压器油、线圈,根据多层物质X射线透照黑度变化规律假设,可以先将线圈假设为铜或铝,根据透照工艺数据分别进行变压器线圈影像黑度计算。
 
上述方法已在配电变压器检测工作中得到的验证和应用。在实际配电变压器非解体线圈材质鉴别X射线检测工作中,需要考虑散射线的影响,消除散射线的影响需要根据具体配电变压器进行修正。

实践证明:我们用X射线鉴别配电变压器铜/铝线圈是如此的管用、好用,小编只能说怎么爱你都不嫌多!
 
节选自《无损检测》2015年第37卷第1期

编辑:李子木
 
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本文作者:张仁奇,贵州电力试验研究院高级工程师,主要从事电力设备无损检测、理化检测、寿命评估研究工作。
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