输变电设备的X 射线“透视”术

引言

输变电设备作为电网的核心载体，长期在高电压、强负荷环境下运行，其内部隐蔽性缺陷（如绕组变形、触头磨损、绝缘破损等）是引发电网故障的重要隐患。传统检测手段多依赖外观检查或离线试验，难以触及设备内部结构，极易造成缺陷漏判。在此背景下，X 射线 “透视” 术凭借无损检测特性脱颖而出— 它利用 X 射线的穿透性与成像原理，无需拆解设备即可直观呈现变压器、断路器、电缆等核心设备的内部状态，精准识别传统方法难以发现的细微缺陷。这项技术不仅能降低因拆解检测导致的设备二次损伤风险，更能为电网运维提供科学依据，助力提前预警故障、缩短检修周期，是保障电力系统安全稳定运行的关键技术支撑，在智能电网发展中展现出不可替代的应用价值。

1.X 射线 “透视” 术的技术原理

1.1 X 射线的基本特性

X 射线作为一种高能电磁波，其基本特性是实现输变电设备 “透视” 检测的核心基础。最关键的是穿透性，它能穿透金属、绝缘材料等物质，且穿透能力随物质密度和厚度变化 —— 密度越高、厚度越大，穿透衰减越显著。输变电设备中金属（铜、铝）与绝缘材料（油纸、塑料）的密度差异，会在 X 射线穿透后形成明显影像反差，为内部结构观察提供可能。

同时，X 射线具有电离效应，能使物质原子电离，虽可能对生物组织产生辐射危害（需通过铅防护等措施控制），但也为辐射剂量监测提供了原理支持。此外，荧光效应让其照射荧光物质时产生可见光，早期用于荧光屏成像；感光效应则使其可作用于胶片或数字探测器，形成可记录的影像，成为缺陷识别的直接依据。这些特性共同构建了 ΔX 射线 “透视” 术的技术根基，使其能精准呈现设备内部的结构与缺陷。

1.2 输变电设备检测的适配原理

输变电设备检测的适配原理，基于 X 射线与设备材质、结构的特性匹配。设备多由金属（铜、铝）、绝缘材料（油纸、塑料）等构成，这些材料密度差异显著，X 射线穿透时衰减程度不同，在影像中形成明暗反差，可清晰区分绕组、铁芯、触头等部件的结构边界。内部缺陷会改变局部物质密度或形态，如裂纹导致金属连续性中断、螺栓松动形成间隙、绝缘层破损引入空气，这些变化会使 X 射线穿透量异常，在影像中呈现与正常区域的明显差异，从而实现缺陷的定位与识别，精准适配设备内部状态的检测需求。

3. 输变电设备 X 射线 “透视” 术的应用场景

3.1 变压器检测

变压器检测是 X 射线 “透视” 术的核心应用场景之一，聚焦其内部关键部件状态评估。针对绕组，可通过影像观察导线排列是否整齐、有无变形或短路痕迹，判断导线连接节点是否松动；对于铁芯与夹件，能检测铁芯硅钢片是否存在多点接地、叠片是否错位，以及夹件固定螺栓是否断裂或松动。绝缘系统方面，可识别油纸绝缘层中的气泡、杂质或老化开裂，同时排查油箱内部是否存在异物（如金属碎屑）。这些检测无需拆解变压器，避免了传统检修对密封性能的破坏，能精准发现潜伏性缺陷，为变压器状态评估和寿命预测提供可靠依据。

3.2 断路器检测

断路器检测中，X 射线 “透视” 术重点聚焦核心部件的隐蔽状态。对灭弧室，可清晰呈现内部触头的磨损程度、位置偏移，以及是否存在金属碎屑等异物，这些直接影响灭弧性能；操作机构的连杆、弹簧、销轴等关键部件，通过影像能判断是否有变形、断裂或松动，避免因机械故障导致分合闸异常。该技术无需拆解断路器，可在带电或停电状态下实施，既规避了传统检测对设备密封性的破坏，又能精准捕捉肉眼难及的细微缺陷，为断路器可靠运行提供重要保障。

3.4 电缆与接头检测

电缆与接头检测中，X 射线 “透视” 术可深入评估绝缘与连接状态。对电缆本体，能识别绝缘层是否存在局部破损、气泡或水分侵入形成的异常区域，判断绝缘老化程度；针对接头，可清晰呈现内部导体压接是否紧密、有无松动或氧化，以及绝缘填充材料是否饱满，是否存在气隙、异物等隐患。该技术无需剥离外护层，避免了对电缆结构的破坏，能精准捕捉传统方法易遗漏的内部缺陷，为电缆及接头的安全运行和寿命评估提供关键依据。

4.X 射线 “透视” 术的检测流程

4.1 检测前准备

检测前准备需围绕安全与精准展开。先收集设备型号、结构图纸，明确检测重点部位及潜在缺陷风险点。严格落实辐射防护，划定警戒区，操作人员穿戴铅衣、铅帽等防护用具，确保辐射剂量合规。调试 X 射线设备时，依据设备材质、厚度匹配管电压、管电流及曝光时间等参数，必要时通过试拍校准成像质量。同时检查设备接地与稳定性，避免检测中因震动影响影像清晰度，为后续精准检测奠定基础。

4.2 成像操作

成像操作需精准布置设备与控制参数。根据检测部位结构，将 X 射线源与探测器分置于设备两侧，确保射线束垂直覆盖目标区域，避免角度偏差导致影像畸变。调整射线源与设备的距离，结合预设参数（管电压、管电流）启动曝光，同时记录成像时间。数字探测器实时采集影像数据，若采用胶片则需做好屏蔽防护。操作中需保持设备稳定，避免震动造成影像模糊。单部位成像完成后，按预设检测路径移动设备，对多区域依次拍摄，确保无遗漏关键部位。

4.3 影像分析与缺陷判定

影像分析与缺陷判定是检测的核心环节。先对数字影像进行降噪、对比度增强等预处理，提升细节清晰度。专业人员结合设备结构图纸，比对正常区域与异常区域的密度差异，识别影像中的明暗异常区。针对异常区，判断是否为裂纹（线性低密度影）、松动（间隙增宽）、异物（高密度点）或绝缘缺陷（气泡、分层）。依据缺陷大小、位置及设备运行要求，对缺陷等级评级，明确是否需立即处理、跟踪观察或正常运行，形成可落地的运维建议。

4.4 检测后处理

检测后处理需系统完成收尾工作。首先关闭 X 射线设备，整理铅防护用具并妥善存放，拆除警戒标识，确保场地恢复安全状态。接着对影像数据进行归档，包括原始图像、预处理文件及缺陷标注图，同步记录检测参数与设备信息，形成完整档案。根据影像分析结果，编制检测报告，明确缺陷位置、类型、等级及处理建议，提交运维部门参考。若发现紧急缺陷，需立即通报并协助制定抢修方案。最后对设备性能进行检查校准，为下次检测做好准备，确保整个流程闭环可控。

总结

输变电设备的 X 射线 “透视” 术，借助 X 射线特性实现内部无损检测，可精准识别变压器、断路器等设备的隐蔽缺陷。其流程涵盖准备、成像、分析及后处理，虽有辐射等局限，但经技术升级，已成为保障电网安全的关键手段，助力智能运维，为设备可靠运行提供重要支撑。

参考文献：

[1] 姚鹏程, 汝晨晨, 李璇. 输变电设备用防腐配套涂层体系耐老化性研究[J].自动化应用 ,2025,66(S1):245-247.

[2] 唐陇军 , 杨国庆 , 卢波 , 等 . 电网企业输变电资产管理实践探索 [J]. 行政事业资产与财务 ,2025,(07):16-20.