输变电设备X 射线检测的实践与探索

引言

本文聚焦输变电设备 X 射线检测的实践与探索。输变电设备是电力系统核心，X 射线无损检测对保障其安全运行意义重大。该技术借助 X 射线特性及专用设备实现检测，在变压器、断路器、电缆等设备检测中应用广泛，遵循规范流程，实际案例印证了其价值。当前，该技术存在技术（分辨率有限等）、操作（人员技能参差等）、安全（辐射危害等）层面问题。对此，需从技术改进、操作规范完善、安全保障加强三方面优化。未来，技术将向智能化等方向发展，应用领域拓展，虽面临挑战，但可通过针对性思路应对。研究凸显其重要性，为检测工作提供参考，指明未来研究方向。

1. 输变电设备 X 射线检测技术原理

1.1 X 射线的产生与特性

X 射线的产生源于高速电子与物质的相互作用。在 X 射线管中，阴极发射的电子经高压电场加速，获得极高动能后撞击阳极金属靶，电子突然减速，部分动能转化为 X 射线能量并释放。其特性显著：穿透性强，能穿透多种物质，且穿透能力随物质密度、厚度及自身能量变化；荧光效应明显，可使某些物质发出可见光，为荧光屏成像提供基础；具有电离效应，能使物质原子电离，这既是辐射防护需关注的点，也可用于射线强度测量；还具有感光效应，可使胶片感光，便于记录检测影像。这些特性使其在输变电设备检测中得以有效应用。

1.2 X 射线检测的基本原理

X 射线检测的基本原理基于其穿透性和不同物质对其吸收差异。当 X 射线束穿透输变电设备时，设备内部不同结构、材质及缺陷（如裂纹、气泡等）对X 射线的吸收能力不同：密度大、厚度厚的部分吸收多，透过的射线少；反之则吸收少，透过的射线多。透过设备的 X 射线作用于探测器（或胶片），形成与内部结构对应的明暗差异影像。通过分析影像中灰度变化、异常区域，可判断设备内部是否存在缺陷、缺陷的位置、大小及形态等，从而实现对输变电设备内部状况的无损检测与评估。

1.3 X 射线检测设备的构成及功能

X 射线检测设备主要由 X 射线源、探测器、图像处理系统及辅助设备构成。X 射线源是核心，通过高压电场加速电子撞击金属靶产生 X 射线，为检测提供射线束。探测器负责接收穿透输变电设备的 X 射线，将其转换为电信号或光信号，是获取原始检测信息的关键。图像处理系统对探测器输出的信号进行处理，生成清晰的灰度影像，便于分析设备内部缺陷。辅助设备包括防护装置、机械定位机构等，防护装置保障操作人员免受辐射危害，定位机构确保射线源与探测器精准对位，提升检测稳定性。

2. 输变电设备 X 射线检测的实践应用

2.1 不同类型输变电设备的检测

不同输变电设备的 X 射线检测各有侧重。变压器检测聚焦绕组是否变形、短路，铁芯有无损伤，绝缘部件是否存在气泡等缺陷。断路器检测重点查看灭弧室的完整性、触头磨损或烧蚀程度，以及内部连接部件的状态。电缆检测则关注绝缘层是否有破损、老化，接头处是否存在虚接、气泡或杂质，确保电力传输的安全性与稳定性，为设备维护提供精准依据。

2.2 检测流程与操作规范

输变电设备 X 射线检测需遵循严格流程与规范。检测前，需全面了解设备参数及运行状况，制定详细检测方案；检查设备状态，确保 X 射线源、探测器等性能正常；操作人员穿戴好防护装备，划定辐射安全区域。检测中，精准定位射线源与探测器，依据设备类型调整曝光参数；按预定路径扫描，避免漏检；实时监控设备运行，防止异常情况。检测后，及时关闭射线源，整理设备并妥善存放；对图像进行预处理与分析，标注缺陷位置及特征；生成检测报告，详细记录设备状况、检测结果及建议，为后续维护提供依据。全程需严格遵守辐射防护规定，保障人员与设备安全。

2.3 实际案例分析

某 220kV 变电站进行变压器检测时，按规范流程先了解设备运行年限及历史缺陷，制定检测方案。检测中精准定位射线源与探测器，调整曝光参数扫描绕组区域。图像显示一处绕组存在细微变形，若未处理可能引发短路。及时维修后，避免了停电事故。另一案例中，110kV 线路电缆接头频繁过热，传统检测难判断内部情况。采用 ΔX 射线检测，严格划定安全区域，操作人员做好防护。检测发现接头内部存在气泡导致接触不良，更换接头后过热问题解决。这两起案例均遵循检测流程，既精准发现隐患，又通过规范操作保障了安全，凸显了X 射线检测在输变电设备维护中的关键作用。

3. 输变电设备 X 射线检测存在的问题

输变电设备 X 射线检测存在多方面问题。技术上，检测分辨率有限，对微小裂纹、细微气泡等缺陷识别困难，易漏检；设备结构复杂导致存在检测盲区，如变压器内部绕组密集处、电缆接头拐角等部位难全面覆盖；不同材质对 X 射线吸收差异大，金属与绝缘材料交界处成像模糊，影响判断。操作层面，部分人员缺乏系统培训，对参数设置把控不准，导致图像质量差；检测流程执行不严格，如未按规范定位射线源与探测器，易出现检测偏差。安全方面，X 射线辐射防护存在疏漏，个别场景下防护装置佩戴不规范；设备长期使用后未及时校准维护，可能出现射线泄漏，威胁人员健康与设备安全。这些问题制约了检测精准度与安全性。

4. 输变电设备 X 射线检测的优化策略

针对输变电设备 X 射线检测的问题，可从三方面优化。技术上，研发高分辨率探测器与适配多材质的射线源，提升微小缺陷识别能力；采用多角度扫描技术，结合三维建模消除盲区，优化不同材质交界处成像算法。操作层面，建立系统培训体系，通过理论与实操考核提升人员技能，确保参数设置精准；制定标准化检测流程手册，明确射线源与探测器定位规范，引入视频监控监督执行。

安全方面，强制配备符合标准的防护装备，安装辐射剂量实时监测装置；制定设备定期校准维护计划，建立台账记录，对老化设备及时更换，从技术、操作、安全多维度提升检测可靠性。

总结

本文围绕输变电设备 X 射线检测展开实践与探索。输变电设备作为电力系统核心，其安全运行至关重要，X 射线无损检测技术在保障其安全方面作用显著。该技术利用 X 射线特性及专用设备运作，广泛应用于变压器、断路器、电缆等设备检测，遵循规范流程，实际案例体现了其应用价值。同时，该技术存在技术、操作、安全层面的问题，如分辨率有限、人员技能不足、辐射危害等。针对这些问题，需从技术改进、规范操作、加强安全保障三方面优化。未来，其技术将向智能化等方向发展，应用领域也会拓展，虽面临挑战，但可通过对应思路解决。总之，研究强调了该技术的重要性，为检测工作提供参考并指明了未来研究方向。

参考文献：

[1] 钟飞, 输变电设备数字X 射线成像及超声检测技术研究与应用. 省,南方电网电力科技股份有限公司,2022-03-09.

[2] 刘志洪 . 基于 KANO-QFD 的输变电设备全景信息集成方法 [J]. 电工技术 ,2025,(09):110-112+119.

[3] 侯强 , 杨宝山 , 杨鑫 , 等 . 特高压输变电设备降噪与消防的综合性能研究[C]// 中国环境保护产业协会 . 第十八届全国噪声与振动控制工程学术会议论文集 . 正升环境科技股份有限公司 ;,2025:217-222.