X射线数字成像技术在电力电缆现场检测中的应用
随着城市建设的发展，电力电缆已成为城市输配电网络的主要载体。造成电力电缆故障及非计划停运的主要原因包括外部原因、安装调试运行维护不到位、设计不当、设备老化等，其中外部原因已成为威胁电力电缆安全稳定运行的Z主要原因。而在施工现场，电力电缆一旦受到外力破坏，缺乏一种现场快速检测评价方法来准确评估电缆缺陷对电缆安全运行的影响。X射线数字成像技术作为一种可以实时成像的无损检测技术，目前在GIS、套管、复合绝缘子缺陷检测方面得到了一些应用，亦可对电缆缺陷进行直观地可视化分析，快速准确地评估电缆缺陷程度，从而排除因外力破坏造成的电缆缺陷所带来的安全隐患，或者减少不必要的更换电缆造成的额外经济损失。
1电缆外力破坏X射线检测技术
1.1 X射线数字成像技术介绍
X射线数字成像技术是近年来发展起来的一种新型射线无损检测技术，相比于传统的胶片式检测方法，具有检测速度快、便携性强、检测灵敏度高、检测结果易于管理、现场辐射量小等优点。X射线透过检测对象后经射线探测器将X射线检测信号转换为数字信号为计算机所接收，形成数字图像，按照一定格式存储在计算机内。通过观察检测图像，根据工作经验和有关标准进行缺陷评定，可达到缺陷状态评价的目的。
电缆外力破坏X射线检测技术也是利用该原理，通过检测得到电缆某个截面结构信息，从而判断外力破坏程度，并结合其他电缆制造、运行、检验等相关知识，从而判断其危害性。
1.2 X射线成像检测工艺
采用数字射线成像系统对电力电缆进行检测时，和一般射线探伤有所区别，其检测工艺以能够清晰区分电缆各层结构为准。需要注意的是，由于不同型号或类型的数字射线成像板对射线敏感程度有所差异，故工艺参数需结合焦距变化进行一定的调整。如采用美国Golden Engineering公司的XRS-3型便携式脉冲射线机和特别的非晶硅成像板对110kV电缆进行检测时，一般采用10个脉冲左右（焦距800mm时）。
为保证关注部位的图像能正确反映电力电缆各结构层之间的位置关系，一般先通过肉眼观察电力电缆外力破坏或变形方向，粗略选定受损Z严重的截面，保证射线束ZX、电缆缺陷位置外缘连线和成像板垂直，同时保证射线束与缺陷深度方向垂直，成像板尽量贴近电缆。
2两起电缆外破事故的X射线检测分析
2.1事故一
2.1.1事故概况
2012年，一施工现场电缆沟发生塌方，造成该处110kV接头井间电缆弯曲扭折。事故区域为南北走向，采用排管敷设方式，外围采用混凝土浇注结构，电缆型号为YJLW03-64/110kV-1×400，为交联聚乙烯绝缘皱纹铝套聚乙烯外护套电力电缆，电缆绝缘标称厚度17.5mm。
图1 塌方后现场照片，从图中可看出，塌方后，塌方区域电缆呈以南北两侧为悬挂点的悬链状，塌方后该电缆南北两头处发生了较为严重的弯曲扭转，其中北侧尤为严重。
2.1.2检测结果分析
射线检测位置选取南北两侧变形较为严重部位进行检测。检测射线源采用美国Golden Engineering的XRS-3型便携式脉冲射线机，成像板采用非晶硅成像板，成像尺寸22cm×22cm。透照参数采用10个脉冲，焦距800mm。
图2 为塌方电缆中Z北侧上部电缆的X射线图像
图2 为塌方电缆中Z北侧上部电缆的X射线图像。分析图2得出，受拉侧皱纹铝套波纹消失，呈直线状，长度约5个波纹，分析其产生过程，可判断直线状铝套两侧和绝缘层产生接触，且对绝缘层产生较大压力。受压侧铝套变形严重，部分波纹底部与缓冲层紧密接触，部分缓冲层已被压实，缓冲带鼓起，说明电缆变形过程中内侧铝套和绝缘层也产生了较大的压力。
图3为塌方区域南侧底部电缆X射线图像
图3为塌方区域南侧底部电缆X射线图像，检测区域内电缆各部分结构清晰，皱纹铝套波纹清晰，但部分区域（图中红色圆框内）皱纹铝套和外半导电层之间间隙较小，皱纹铝套波纹底部、缓冲层和外半导电层之间已完全接触。另外，底片右侧皱纹铝套和外半导电层之间的间隙从左至右逐渐减小，部分波纹高度变小长度变长，说明该区域收到较大的拉力。
2.2 事故二
2.2.1事故概况
2014年04月13日某110kV线路因附近道路施工，造成电缆外护套破损，电缆弯曲。线路全长6.8公里，2011年6月开始投运。线路中电缆总长1.59公里，事故区域采用排管敷设方式，外围采用混凝土浇注结构，电缆型号为YJLW03-64/110kV-1×630，为交联聚乙烯绝缘皱纹铝套聚乙烯外护套电力电缆，电缆绝缘标称厚度16.5mm。
2.2.2 检测结果分析
利用数字射线检测系统，对存在外力破坏的位置进行了检测，透照参数和事故一相同，得到的X射线图像见图4。
图4 某电缆外破位置射线图像
从图4上看，检测区域内电缆各部分结构清晰，但红色椭圆框内，皱纹铝套和正常位置绝缘边界延长线相交，说明该区域皱纹铝套已压入绝缘层，绝缘层已受损。
3 结论
（1）事故一中北侧上部电缆受损Z为严重，电缆主绝缘层存在一定的变形量，电缆皱纹铝护套直接与电缆主绝缘缓冲层紧密压实，且运行过程中在热的影响下电缆铝护套可能会挤伤电缆主绝缘层，形成绝缘层局部薄弱点，危害电缆安全运行。另外，考虑到电缆排管、电缆接头支架等附属设施均已出现不同程度的受损情况，建议针对上述情况及时采取必要措施，避免电缆本体击穿造成更为严重的经济损失。对于事故二中受损电缆建议割除受损部位，采取制作中间接头方式进行修复，同时检查该电缆两端接头，确保运行安全。
（2）对于110kV电力电缆，数字射线检测系统透照参数选择10个脉冲（焦距800mm时），可得到清晰的电缆内部结构图像。
（3）X射线数字成像技术拥有检测检测效率高、灵敏度高、检测成本低、现场辐射小等优点，具有很强的灵活性和便携性，适合电网设备的检测特点。文章实践表明，X射线数字成像技术在电缆外破事故现场检测中具有明显的优势，有较大的推广应用价值。
