低能量下X射线辐射对变压器油影响

徐成龙,于虹,付世鹏,杜必强,刘泽坤,何运华

(1.华北电力大学机械工程系,河北 保定 071000; 2.华北电力大学云南电网公司研究生工作站,昆明 650217; 3.云南电网公司电力研究院,昆明 650217)

低能量下X射线辐射对变压器油影响

徐成龙1,2,于虹3,付世鹏1,杜必强1,刘泽坤2,何运华3

(1.华北电力大学机械工程系,河北 保定 071000; 2.华北电力大学云南电网公司研究生工作站,昆明 650217; 3.云南电网公司电力研究院,昆明 650217)

针对利用X射线数字成像技术对电力变压器进行透照检测时可能造成变压器绝缘油绝缘性能的变化的问题,提出了定X射线能量对变压器油进行照射研究。该研究利用便携式高频X射线机分别对带电压和不带电压的变压器油进行定能量和定时间的照射,实验结果表明,在低能量下,X射线的辐射对变压器油的击穿电压,带电倾向性和介质损耗因数没有影响。

X射线;变压器油;击穿电压;带电倾向;介质损耗因数

1 前言

输变电设备的安全、稳定、可靠运行对电网是至关重要的,输变电设备一旦发生故障,不仅危及电网的安全且带来巨大经济损失。因此,及时、准确地掌握输变电设备的运行状态具有十分重要的意义[1-2]。近年来,云南电网公司率先将X射线直接数字成像技术运用到电力设备检修中,取得了较好的效果。X射线数字成像技术能在不解体、不停电情况下,对GIS、罐式断路器、复合绝缘子等电力设备进行透视检测,达到可视化诊断的目的[3-7]。但X射线对输变电设备,尤其是充油设备中的油会造成什么样的影响,这方面资料在国内外并未见到。针对这个情况,本文提出利用便携式高频X射线机对加电压和不加电压的变压器油进行定能量和定时间的照射研究,研究的主要内容是变压器油的击穿电压、带电倾向性和介质损耗因数的变化情况。本文研究成果不仅将为相关研究提供依据,同时也能为X射线无损检测的应用范围和应用条件提供理论依据。

2 对变压器油击穿电压影响

击穿电压时考核绝缘油电气强度的一项重要指标,是衡量绝缘油在电气设备内部耐受电压能力的尺度。它实质上反映的是油中是否存在水分、杂质和导电微粒以及他们对绝缘油性能影响的严重程度。

本次试验条件是在室温下分别用40 kV、50 kV、60 kV、70 kV、80 kV管电压,电流3mA能量的X射线照射加10 kV电压和不加电压的25号变压器油,时间为1小时。表1是加压情况下和不加压情况下击穿电压分析数据。

表1 低能量下X射线辐射对绝缘油击穿电压影响情况 (单位：kV)

为了得到更加直观的带电倾向性数据变化趋势,根据表格数据画出击穿电压数据变化曲线图,如图2所示。

图1 击穿电压数据变化曲线图

从曲线图可以明显的看出,无论是加电压还是不加电压下的绝缘油在经过不同能量的X射线照射后其击穿电压虽然有波动,但是都在原样37.2kV的击穿电压上下波动,其变化并不明显,而且波动的范围也都在测试仪的误差范围内,所以可以得出在40 kV～80 kV范围内的X射线能量不会对绝缘油的击穿电压造成影响。

3 对变压器带电倾向性的影响

带电倾向也称电荷密度或带电度,在强迫油循环的大型变压器中,由于变压器油流过绝缘纸及绝缘纸板的表面时,会发生油流带电现象,简称油流带电。油流带电引发的静电放电是威胁大型变压器安全运行的重要因素之一,变压器发生油流放电故障在国内外均有发生,变压器油流放电除了与变压器的绝缘结构、油的流速、油温等因素有关外还与变压器油本身的带电倾向性有很大的关系。对变压器油进行带电倾向性测量,以便对带电倾向性超标的变压器油采取措施并及时改善变压器运行条件以防止变压器在运行中发生油流放电故障造成变压器损坏的现象重要意义[8-9]。为了更加全面深入的研究X射线对变压器油的影响状况。本次试验后对各个试验样品进行了带电倾向性分析,分析的结果如表2所示。

表2 低能量下X射线辐射对绝缘油带电倾向影响情 (单位：pc/ml)

为了得到更加直观的带电倾向性数据变化趋势,根据表格数据画出带电倾向性数据变化曲线图,如图3所示。

图3 带电倾向性数据变化曲线图

从曲线图可以较为清楚的看出,经过X射线的辐射后加电压和不加电压下的绝缘油的带电倾向性觉不同程度的发生了变化,但是变化幅度都比较小,而且波动的范围基本围绕原样18.3pc/ ml数值上下波动,考虑到检测仪的误差,这种浮动就可以忽略不计,因此可以得出在40 kV～80 kV范围内的X射线能量不会对绝缘油的带电倾向性造成影响。

4 对变压器介质损耗因数的影响

一般来说,绝缘材料的老化和内部发生局部放电会导致绝缘材料在物理和化学性能方面发生变化,同时介质损耗因数也会发生改变,在众多的绝缘材料参数当中,介质损耗因数是反映其绝缘状况的重要参数。

用40 kV、50 kV、60 kV、70 kV、80 kV管电压,电流3mA能量的X射线照射加10 kV电压和不加电压的25号变压器油1小时。将试验后的绝缘油取样进行介质损耗因数分析,得到的数据如表3所示。

表3 低能量下X射线辐射对绝缘油介质损耗影响情况/(90℃)

为了得到更加直观的介质损耗因数数据变化趋势,根据表格数据画出介质损耗因数数据变化曲线图,如图4所示。

图4 介质损耗因数数据变化曲线图

从曲线图可以较为清楚的看出在不同能量的X射线的辐射下,变压器油的介质损耗因数并没有呈现有规律的增长或下降,其数值的波动也均是在原样介质损耗因数数值的上下波动,考虑到试验和检测仪的误差,可以得出在40 kV～80 kV范围内的X射线能量不会对绝缘油的介质损耗因数造成影响。

5 结束语

本文提出利用便携式高频X射线机分别对带电呀和不带电压的变压器油进行定能量和定时间的照射,实验结果表明,较低能量下 (40～80 kV,3mA)X射线的长时间照射并不会对变压器油的带电击穿电压、带电倾向性和介质损耗因数产生影响。本文研究成果不仅将为相关研究提供依据,同时也能为X射线无损检测的应用范围和应用条件提供理论依据。

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Study of the Low Energy X-ray Impact to the Transformer Oil

XU Chenglong1,2,YU Hong3,FU Shipeng1,DU Biqiang2,LIU Zekun1,HE Yunhua3
(1.Department of Mechanical Engineering,North China Electric Power University,Baoding,Hebei 071000; 2.Graduate Workstation of North China Electric Power University&Yunnan Power Grid Corporation,Kunming 650217; 3.Yunnan Electric Power Research Institute,Kunming 650217)

In order to clearly understand the impact of X-rays on the transformer oil,It is proposed a research of using given energy X-ray to irradiate the transformer oil in this paper.The content of the study is to irradiate the applied voltage and no voltage transformer oil respectively for given energy and given time by portable high frequency X-ray generator.Experimental results show that low energy X-ray has no effect on the breakdown voltage,charging tendency,and the dielectric loss factor of transformer oil.

X-ray;transformer oil;breakdown voltage;charging tendency;dielectric loss factor

TM621.8

B

1006-7345(2014)03-0081-03

2014-03-25

徐成龙 (1989),男,硕士研究生,华北电力大学云南电网公司研究生工作站,研究方向为电力设备无损检测,在线监测(e-mail)chenglong610038301@163.com。

于虹 (1978),女,博士,高级工程师,云南电网公司电力试验研究院,从事高电压与绝缘技术研究 (e-mail)894333697 @qq.com。