便携式X射线数字成像技术在GIS设备故障诊断和状态检测中的应用.doc

便携式X射线数字成像技术（CR，DR）在GIS设备故障诊断和状态监测中的应用 GE 检测控制技术 朱春旺、王航利、刘森玉 摘要：随着电子技术、计算机技术的日新月异，工业用X射线CR、DR技术也在近2年取得了突破性的发展，高质量的图像质量和方便快捷的操作过程被广泛应用在电力、航空航天、石油化工等行业的尖端领域。以前电力行业在GIS（Gas Insulated Switchgear) 的定期检查、特殊检查过程中，缺乏有效的无损检测手段，设备运行存在隐患可能。本文通过大量实验和成功案例，为GIS设备的故障诊断和状态监测提供了一种全新、先进、成功的无损检测方案。 关键词：CR、DR、GIS、故障诊断、状态监测 1. 概述 气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedSwitchgear）简称GIS，是变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等装入接地金属外壳中，并充以SF6绝缘气体组成的封闭组合电器。GIS的绝缘等级按照电力系统的电压等级分为110kV、220kV、550kV、1100kV（超高压）。GIS由于是全封闭结构，不受外界环境（潮湿、雨水和污秽等GIS内部各元件的工况环境明显好于常规类型的开关设备（例如：空气绝缘的开关设备），六氟化硫（SF6）气体优异的熄弧特性和绝缘特性最大限度地延长了触头的使用寿命，这使得GIS设备几乎成为免维护和检查的设备。 ?GIS设备维护： 推荐的GIS设备维护、检查周期、内容和手段 ? 断路器操作次数 从开始服役 维护、检测内容 检测方法 例行检查 ? 每2月 1.气体压力和工作压力检查 2. 记录断路器和避雷器操作次数 目测 定期检查 每500次 每3年 2. 驱动机构检测和润滑油检查 目测, CR/DR （新） 特殊检查 每2000次 每6年 1. 驱动机构的详细检测2. 断路器的内部检测 目测, CR/DR 国家电网和南方电网的各级单位为减少和避免突发故障的损失，更好地确保GIS运行的可靠性，投入了巨大的人力和财力，做了大量的调研和实验。由于GIS的内部结构复杂，且充有SF6绝缘气体、解体困难，检修技术含量高，耗时长，停电损失大，给上述检查中的故障诊断和状态检测带来了不小的困难。GE 检测科技业务部门有幸参与其中，陆续为青海电力、西藏电力、山西电力、云南电力等单位提供了可靠、快速的无损检测手段，本文是经验总结，供大家分享、交流、讨论。 2. 检测设备及原理 工业用X射线成像原理和我们通常在医院、机场见到的拍片、CT、安检系统工作原理一样。X射线在穿透不同的物体时与物质发生相互作用，因吸收和散射而强度变化，感光材料（胶片、IP板、DR板）接受到该强度变化信号后，经信号处理形成我们常见的影像，见原理示意图。通常，用于GIS检测的一套完整的检测系统包括：射线源、感光板 （IP板、DR板)、CR扫描仪(DR 不需要)、图像显示系统（含图像处理分析软件）、现场移动支架、移动工作站等。 3. GIS检查时，X射线数字成像系统的关键技术指标。 3.1 信噪比和对比度 高的信噪比和高的对比度是图像质量最核心的技术指标。他们直接影响结构细节的分辨和故障的发现能力。2008年以前 ，CR、DR技术应用受到局限的主要因素就是受上述两指标的综合影响，图像质量达不到某些应用的高要求。当前技术能达到的最佳指标：信噪比：9 级；对比度：9 级 。（视被检材料的变化而不同）。完全能和传统胶片的图像媲美。 3.2 感光材料工作时，能承受的最高射线能量 GIS内部结构复杂，构件材料、厚度多样，需要较高的X射线穿透能力，才能得到理想的图像进行分析。当前DR能承受的最高X射线机能量是350KV；CR能承受的最高加速器能量是3.5MeV。 3.3 感光材料有效接收面积 该指标直接影响GIS的检测效率和检出能力。常见的规格有：410x410 mm； 200x200 mm。 3.4 感光材料像素和系统分辨率 像素( 200微米，系统分辨率≥2.5 IP/mm，就能达到GIS的检测要求，该指标一般都能被满足。需要注意的是：并不是像素越高越好，在一定条件下，提高像素并不能得到更好的图像。如下图所示，在信噪比SNR=1的相同条件下，不同像素的感光材料得到的图像质量没有明显的改善。 SNR = 1 4. GIS设备典型故障 GIS设备的典型故障主要是内部结构发生变形或严重损坏，如：零件松动脱落、螺丝松动、静触头触指变形，动触头上压环脱落，触指烧损，绝缘拉杆爆裂等。文献1有详述和图片。 5. 现场实际检测和模拟检测 5 .1 成功案例 1 某供电局GIS发生故障，由GIS生产厂家来现场更换后，无法用常规手段检查，故