X射线探伤机高压变压器的绝缘

　　1　系统介绍

　　工业X射线探伤机按结构通常分为移动式和携带式。

　　移动式X射线机射线发生器与高压发生器之间采用高压电缆连接,长度一般为5 m。其管电流可达到10 mA甚至更大,系统完善,工作效率高。冷却系统为水循环冷却或油循环冷却。X射线管采用金属陶瓷X射线管或玻璃X射线管,射线发生器与控制系统之间通常用一条长为25 m～50 m的低压电缆连接,以便于现场的防护和操作。

　　携带式X射线机的X射线管、高压变压器、冷却系统安装在一起,简称射线发生器。在射线发生器中采用SF6作为绝缘气体,因此体积小、重量轻、便于携带,其发生器与控制系统同样采用低压电缆连接。携带式X射线机管电压一般在100 kV～350 kV之间,管电流通常为5 mA,连续工作时间一般为5min,以保证射线管和高压变压器不会因温度过高而迅速老化。

　　2　移动式X射线探伤机

　　移动式X射线探伤机工作功率非常高,其内部绝缘介质采用变压器油(矿物油)绝缘,变压器油不仅有很高的绝缘和耐击穿特性而且有很好的散热性。这类机器以及电力部门的大型变压器都使用油浸变压器,变压器的制作材料也比较特殊,通常情况下高压变压器由铜线(漆包线)绕制,层间采用全芳香聚酰胺纤维(Wholly aromatic polyamide fibers)所组成的毡合纤维纸,和大多数的非纤维素纸构成的绝缘材料不同,浸渍在变压器油中的聚酰胺纸与油组合,很大程度上超出了单纯的纤维材料纸或油的绝缘性和散热性。此外,含有全芳香的聚酰胺纤维和液体介质的组成比纤维素纸具有高得多的冲击放电强度,有很高的热稳定性和较大的机械强度,并很少吸收潮气,也不形成裂化产物—水。

　　3　携带式X射线探伤机

　　在携带式X射线机中所充的绝缘介质,较早时为高抗电强度的变压器油,其抗电强度应不小于30kV/2.5 mm～50 kV/2.5 mm。现在多数充填的绝缘介质是SF6,以减轻射线发生器的重量。充填的SF6气体应不低于0.34 MPa,但为防机壳爆裂,也不能过高,通常不应超过0.49 MPa。

　　SF6气体是一种耐电弧性能良好、绝缘强度很高的惰性气体。其化学性质不活泼、不燃、无毒,400℃以下不分解,是一种很稳定的气体。SF6气体与空气、绝缘油的比较如表1所示。

　　充气式X射线发生器是密封压力容器,空间小,只能靠风机散热,其工作温度很高,高压变压器在这种恶劣的环境下工作不能不考虑温度的影响。早期的高压变压器全部采用绝缘纸绕制,绝缘纸在烘干时释放出潮气,容易影响变压器的绝缘性能,同时绝缘纸在烘干时大量紧缩可能会破坏变压器的阶梯,发生撕裂现象,并且大大降低了变压器的机械强度。现在的高压变压器大多使用聚酰薄膜和聚酯薄膜,其具有很高的绝缘强度和抗拉伸性能。聚酰薄膜比较聚酯薄膜耐温性更高,但其介电常数ε也相对较大,考虑到整个变压器的电场分布和电晕的情况,在耐压强度达到要求的情况下,将聚酰薄膜和聚酯薄膜混合使用即采用聚酰——聚酯——聚酯——聚酰的方法代替了全部聚酰薄膜的高压变压器。可在温度最高的地方加上透气网,就能提高高压变压器的耐热性能和机械强度,同时也降低了成本。微小型充气式X射线发生器的工作温度不太高,机械强度要求也不高,因此绕制高压变压器时通常用纸—膜—膜—纸即纸贴线的方法。纸的透气性好,纸和膜的混合使用防止了撕裂现象的发生,进一步降低了成本。