Page 76 - 电力与能源2024年第二期

216 章学兵，等：基于 X 射线数字化成像技术的 40.5 kV 开关柜触头盒质量检测

障、元件缺陷故障和过热缺陷故障。其中，绝缘缺
陷故障占比超过 75%，是高压开关柜故障的主要
原因。绝缘缺陷主要包括绝缘距离不足、绝缘配
合不当、绝缘材料差以及绝缘材料老化 4 种，其中
绝缘材料差占比 20%，是导致高压开关柜绝缘故

［4］
障的重要原因 。由此可见，提升绝缘材料的入
网质量，可有效提升高压开关柜的绝缘性能。
作为高压开关柜内结构最复杂的绝缘部件，
触头盒主要起绝缘隔离和连接过渡的作用，其所
图 1 某 40.5 kV 开关柜用触头盒的外形结构
处的运行环境也最为复杂，受污秽、潮湿凝露、冷
产生局部发热，造成局部碳化，加速绝缘老化，最
热循环等因素影响，触头盒会发生老化，引起相间
［8］
终导致绝缘击穿 。
放电、安装边缘放电等，导致触头盒绝缘击穿，甚
触头盒的出厂检测方法主要包含外观检测、
至引发相间短路故障，对开关柜的安全可靠运行
尺寸测量、材料性能检测、耐压试验和局放试验 5
形成严重威胁 ［5-7］ 。
通过查阅触头盒的材料配备、生产工艺、出厂 项。运行经验表明，耐压试验和局放试验并不能
试验以及运行缺陷检测试验等相关资料，本文对 保证触头盒的入网质量，更不能检出触头盒材料
开关柜用触头盒的质量检测方法进行了梳理，发 及工艺方面的缺陷。环氧树脂材料绝缘拉杆的缺

现当前触头盒产品尚无统一的质量检测规范。触 陷检测研究表明，X 射线对环氧树脂材料具有良
头盒生产厂家的材料指标中关于环氧树脂填料比 好的穿透性和成像效果 ［9-11］ 。为此，本文采用 X 射
例大多是一个范围值，填料比例越高其生产成本 线数字成像技术来检测触头盒内部缺陷。
越低。然而，即使同一种环氧树脂，填料配方不
2 X 射线数字化成像技术
［3］
同，其绝缘性能会差别很大 。各厂家出厂试验
对触头盒材料及工艺方面的检测尤为欠缺，这导 DR 检测技术是一种数字化成像技术，在相隔
致触头盒在实际使用过程中经常会出现不同程度 两次照射期间，不必更换胶片或成像板，仅需几秒
的质量问题，对开关柜的安全可靠运行造成严重 钟就可以观察到数字图像，图像空间分辨率和灵
影响。同时，常规的耐压试验、局放检测并不能发 敏度均较高，并且成像均匀，没有边缘几何变形，
现触头盒的内部缺陷。因此，本文提出用 X 射线 检测速度和效率也均较高，但是数字平板不能进
数字化成像（DR）技术来检测触头盒中的缺陷，并 行分割和弯曲 ［9-10］ 。DR 检测系统主要包括 X 射线

通过试验验证该方法的可行性和有效性。 源、数字平板探测器、成像软件系统及计算机，如
图 2 所示。
1 触头盒

触头盒主要由环氧树脂材料制作而成，通过
压力凝胶工艺一体化成型，其质量小，绝缘强度
［8］
高，广泛应用于开关柜绝缘件领域 。某 40.5 kV
开关柜用触头盒的外形结构如图 1 所示。

由于受环氧树脂材料体系、填料类型和混合
比例、结构设计、加工工艺等因素影响，触头盒在
［3］
成型过程中不可避免地会产生空隙类缺陷 。相
关研究表明，空隙在电场作用下会发生局部放电， 图 2 DR 检测系统构成示意