Hướng dẫn toàn diện về kiểm tra bằng tia X để phát hiện các lỗ rỗng bên trong

Giới thiệu

Trong hệ thống phân phối điện trung áp, những khuyết tật nguy hiểm nhất ở các cột điện có lõi cách điện rắn chính là những khuyết tật không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Một lỗ rỗng trong vật liệu đúc có đường kính 0,5 mm — không thể phát hiện qua kiểm tra trực quan, không thể phát hiện qua kiểm tra bề mặt và có thể vượt qua thử nghiệm chịu điện áp tần số công nghiệp vào ngày sản xuất — có thể gây ra phóng điện cục bộ¹ dưới điện áp hoạt động làm mòn lớp nhựa epoxy xung quanh qua nhiều tháng, nhiều năm, cuối cùng dẫn đến hiện tượng phá vỡ điện môi trong tủ phân phối điện đang hoạt động. Khoảng cách giữa những gì kiểm tra chất lượng thông thường phát hiện được và những gì thực sự tồn tại bên trong thân nhựa epoxy đúc APG chính là khoảng cách mà phương pháp kiểm tra bằng tia X giúp lấp đầy. Câu trả lời trực tiếp là: kiểm tra bằng tia X công nghiệp đối với các cột nhúng cách điện rắn là phương pháp duy nhất kiểm tra không phá hủy² Phương pháp này có khả năng hiển thị trực tiếp các lỗ rỗng bên trong, tạp chất, hiện tượng bong tróc lớp và sự lệch vị trí của dây dẫn trong thân đúc epoxy — và khi được tích hợp vào một chương trình đảm bảo chất lượng có hệ thống, phương pháp này sẽ biến việc phát hiện khuyết tật trong đúc từ một suy luận xác suất thành một xác nhận trực quan trực tiếp. Đối với các kỹ sư phân phối điện khi xác định các yêu cầu chất lượng cho việc mua sắm cột điện nhúng, và đối với các kỹ sư khắc phục sự cố khi điều tra các bất thường về phóng điện cục bộ trong các thiết bị đã lắp đặt, hướng dẫn này cung cấp khung kỹ thuật hoàn chỉnh cho việc kiểm tra bằng tia X đối với các bộ phận được bọc cách điện rắn.

Mục lục

• Tại sao các khoảng trống bên trong cột điện có lớp cách điện đúc liền khối lại nguy hiểm đến vậy đối với hệ thống phân phối điện?
• Kiểm tra bằng tia X đối với các bộ phận đúc được bọc epoxy APG hoạt động như thế nào?
• Nên tích hợp kiểm tra bằng tia X vào chương trình đảm bảo chất lượng cho cột điện nhúng như thế nào?
• Làm thế nào để giải thích hình ảnh X-quang và đối chiếu các phát hiện với kết quả thử nghiệm điện môi?

Tại sao các khoảng trống bên trong cột điện có lớp cách điện đúc liền khối lại nguy hiểm đến vậy đối với hệ thống phân phối điện?

Trước khi đi vào phân tích phương pháp kiểm tra bằng tia X, điều cần thiết là phải hiểu rõ lý do tại sao các lỗ rỗng bên trong thân vỏ epoxy APG đúc lại là mối đe dọa nghiêm trọng đến mức nào đối với độ tin cậy của hệ thống phân phối điện — và tại sao việc phát hiện chúng lại đòi hỏi một công nghệ kiểm tra chuyên dụng.

Vật lý của hiện tượng phóng điện cục bộ do khoảng trống gây ra

Khi có một khoảng trống — một khoang chứa đầy không khí — bên trong thân cột bằng epoxy có lớp cách điện rắn, sự phân bố điện trường trên toàn bộ hệ thống cách điện sẽ bị biến dạng. Độ dẫn điện tương đối của không khí (εᵣ ≈ 1,0) thấp hơn đáng kể so với độ dẫn điện tương đối của APG đã đóng rắn nhựa epoxy³ (ε_u ≈ 4,0–5,0). Sự không khớp về hằng số điện môi này khiến trường điện tập trung bên trong khoảng trống theo mối quan hệ:

$E_{void} = \frac{\varepsilon_{epoxy}}{\varepsilon_{air}} \times E_{bulk} \approx 4 \times E_{bulk}$

Do đó, điện trường bên trong khoảng trống cao gấp khoảng bốn lần so với điện trường chung trong vật liệu epoxy xung quanh. Đối với cột điện nhúng loại 12 kV hoạt động ở điện áp pha-đất khoảng 7 kV, một khoảng trống nằm trong vùng điện trường cao có thể phải chịu cường độ điện trường cục bộ đủ lớn để ion hóa không khí bên trong — từ đó gây ra hiện tượng phóng điện cục bộ ở các mức điện áp thấp hơn nhiều so với mức chịu đựng định mức.

Quá trình xói mòn do phóng điện cục bộ theo chuỗi

Một khi hiện tượng phóng điện cục bộ bắt đầu xảy ra trong một khoảng trống, quá trình ăn mòn sẽ tự gia tốc:

1. Giai đoạn ion hóa: Không khí trong khoang trống bị ion hóa bởi điện trường tập trung, tạo ra bức xạ tia cực tím, ozone và các hợp chất nitơ phản ứng
2. Giai đoạn tấn công hóa học: Ozon và các chất phản ứng tấn công lớp nhựa epoxy bao quanh khoảng trống, làm suy giảm cấu trúc ma trận polymer về mặt hóa học
3. Giai đoạn mở rộng khoảng trống: Quá trình phân hủy hóa học làm mở rộng khoảng trống, từ đó làm tăng thể tích khí ion hóa và cường độ của các sự kiện phóng điện tiếp theo
4. Giai đoạn lan truyền theo hình cây: Các kênh phóng điện bắt đầu lan truyền qua thân vật liệu epoxy dưới dạng các nhánh điện, vươn ra hướng bề mặt ngoài được nối đất
5. Giai đoạn phá vỡ điện môi: Khi đường dẫn phóng điện vượt qua toàn bộ độ dày lớp cách điện, hiện tượng phá vỡ điện môi sẽ xảy ra — thường biểu hiện dưới dạng hiện tượng phóng điện đột ngột, năng lượng cao trong tủ phân phối đang mang điện

Thời gian từ khi hình thành lỗ rỗng đến khi xảy ra hiện tượng phá vỡ điện môi phụ thuộc vào kích thước, vị trí của lỗ rỗng và điện áp hoạt động — tuy nhiên, đối với các lỗ rỗng có kích thước trên 0,3 mm ở các vùng trường điện mạnh, quá trình từ khi bắt đầu hiện tượng phóng điện cục bộ (PD) đến khi xảy ra phá vỡ điện môi có thể diễn ra trong vòng 2–5 năm hoạt động liên tục ở điện áp định mức.

Các cơ chế hình thành lỗ rỗng trong quá trình đúc APG

Việc hiểu rõ cơ chế hình thành các lỗ rỗng trong quá trình sản xuất APG là điều cần thiết để giải thích kết quả kiểm tra bằng tia X:

Cơ chế hình thành khoảng trống	Đặc điểm của khoảng trống	Hình ảnh X-quang	Mức độ rủi ro
Không khí bị kẹt lại trong quá trình bơm nhựa	Phân bố hình cầu hoặc không đều, ngẫu nhiên	Các đốm tròn hoặc không đều màu sẫm	Cao nếu nằm trong vùng từ trường mạnh
Các lỗ rỗng do co ngót trong quá trình đông cứng	Nằm gần bề mặt dây dẫn, có hình dạng thuôn dài	Các đặc điểm tối và kéo dài tại các giao diện kim loại	Rất cao — vùng có mức độ cao nhất
Các lỗ rỗng do độ ẩm gây ra	Tập trung, đường kính nhỏ	Nhiều đốm nhỏ màu sẫm xếp thành cụm	Trung bình — tùy thuộc vào mật độ
Hiện tượng bong tróc tại giao diện dây dẫn	Phẳng, tuân theo hình dạng của dây dẫn	Dải màu tối song song với bề mặt dây dẫn	Rất cao — vùng giao tiếp
Sự xâm nhập (ô nhiễm) từ bên ngoài	Có hình dạng linh hoạt, mật độ cao hơn so với epoxy	Đốm sáng (kim loại) hoặc đốm tối (hữu cơ)	Trung bình đến cao

Các thông số kỹ thuật chính — Bối cảnh phát hiện khoảng trống

Tham số	Giá trị	Mối liên hệ với việc phát hiện khoảng trống
Khoảng trống nhỏ nhất có thể phát hiện (tia X)	Đường kính 0,1–0,3 mm	Dưới ngưỡng kích hoạt PD tại hầu hết các địa điểm
Kích thước vùng trống khởi phát PD (vùng từ trường cao)	~0,3 mm	Chụp X-quang phát hiện trước khi đạt đến ngưỡng bệnh thận mạn tính
Độ dẫn điện tương đối của epoxy	4,0–5,0	Tăng cường sự tập trung của chất lỏng trong các khoảng trống
Tiêu chí chấp nhận PD (IEC 60270)	≤ 5 pC	Các khoảng trống dưới ngưỡng PD đã vượt qua bài kiểm tra điện
Khả năng phát hiện bằng tia X	0,1–0,3 mm	Phát hiện các khoảng trống dưới ngưỡng mà các thử nghiệm điện không phát hiện được

Điểm cuối cùng này là rất quan trọng: các lỗ rỗng có kích thước nhỏ hơn ngưỡng kích hoạt phóng điện cục bộ (PD) sẽ vượt qua thử nghiệm phóng điện cục bộ theo tiêu chuẩn IEC 60270, nhưng vẫn có thể được phát hiện thông qua kiểm tra bằng tia X. Kiểm tra bằng tia X và thử nghiệm PD là hai phương pháp bổ sung cho nhau, chứ không phải là trùng lặp — tia X phát hiện khuyết tật trước khi nó đạt đến kích thước mà thử nghiệm PD có thể phát hiện được.

Kiểm tra bằng tia X đối với các bộ phận đúc được bọc epoxy APG hoạt động như thế nào?

Việc kiểm tra bằng tia X công nghiệp đối với các cột điện có lớp cách điện rắn sử dụng các nguyên lý vật lý cơ bản tương tự như chụp X-quang y tế, nhưng với thiết bị và các thông số được tối ưu hóa cho mật độ và hình dạng của các cụm epoxy đúc có chứa các thành phần kim loại bên trong.

Vật lý kiểm tra bằng tia X đối với các sản phẩm đúc bằng nhựa epoxy

Tia X bị suy giảm cường độ khi đi qua vật chất theo Định luật Beer-Lambert⁴:

$I = I₀ × e^(–(μρx))$

Địa điểm:

• $I_0$ = cường độ tia X tại điểm đó
• $I$ = cường độ truyền
• $\mu$ = hệ số suy giảm khối lượng (phụ thuộc vào vật liệu)
• $\rho$ = mật độ vật liệu
• $x$ = độ dày vật liệu

Trong cột điện có lớp cách điện rắn, chùm tia X đi qua các vùng có mật độ khác nhau đáng kể: dây dẫn đồng (mật độ ~8,9 g/cm³), nhựa epoxy APG (mật độ ~1,8–2,0 g/cm³) và các khoảng trống (mật độ ~0,001 g/cm³ đối với không khí). Sự tương phản về mật độ giữa nhựa epoxy và không khí là khoảng 1800:1 — mang lại độ nhạy phát hiện khoảng trống tuyệt vời. Sự tương phản về mật độ giữa đồng và nhựa epoxy có nghĩa là dây dẫn xuất hiện dưới dạng một đặc điểm sáng (suy giảm cao) trên hình ảnh X-quang, trong khi các khoảng trống xuất hiện dưới dạng các đặc điểm tối (suy giảm thấp).

Lựa chọn thiết bị cho việc kiểm tra cột điện nhúng

Lựa chọn nguồn tia X:

• Dải điện áp: 160–320 kV đối với các cột điện nhúng thuộc loại 12–40,5 kV — các thiết bị thuộc loại điện áp cao hơn có thành epoxy dày hơn, do đó yêu cầu năng lượng xuyên thấu cao hơn
• Kích thước điểm tiêu cự: ≤ 1,0 mm đối với kiểm tra tiêu chuẩn; ≤ 0,4 mm (tiêu cự siêu nhỏ) để phát hiện các lỗ rỗng có kích thước dưới 0,5 mm
• Loại nguồn: Ống tia X điện áp không đổi được ưa chuộng hơn so với các nguồn xung để đảm bảo chất lượng hình ảnh ổn định

Lựa chọn cảm biến:

• Cảm biến màn hình phẳng kỹ thuật số (FPD): Được ưa chuộng trong kiểm tra sản xuất — hiển thị hình ảnh thời gian thực, lưu trữ kỹ thuật số, khả năng hiệu chỉnh hình học
• Chụp X-quang tính toán (CR) sử dụng tấm chụp ảnh: Phù hợp cho việc kiểm tra tại hiện trường và các ứng dụng có khối lượng công việc nhỏ
• Chụp X-quang phim: Phương pháp truyền thống — phù hợp cho mục đích lưu trữ nhưng có dải động kém hơn so với các hệ thống kỹ thuật số

Các thông số hình học:

• Khoảng cách từ nguồn đến vật thể (SOD): Tối thiểu 600 mm để hạn chế hiện tượng mờ hình học
• Khoảng cách từ vật thể đến bộ cảm biến (ODD): Cần giảm thiểu để hạn chế hiện tượng mờ do độ phóng đại — lý tưởng nhất là < 50 mm
• Hệ số phóng đại hình học: SOD/(SOD-ODD) — mục tiêu 1,05–1,2 lần đối với kiểm tra tiêu chuẩn

Hướng dẫn kiểm tra cột điện có lõi cách điện rắn

Một hình chiếu X-quang duy nhất cho thấy hình ảnh hai chiều của một vật thể ba chiều — các khoảng trống có thể bị che khuất bởi các cấu trúc dày đặc chồng lên nhau (bộ phận dẫn điện) ở một số hướng nhất định. Một quy trình kiểm tra đầy đủ yêu cầu tối thiểu ba hình chiếu vuông góc:

Dự báo	Buổi giới thiệu	Mục tiêu phát hiện chính
Bản chiếu 1 (AP)	Trục xuyên cực trước-sau	Các lỗ rỗng trong thân epoxy, sự căn chỉnh của dây dẫn
Mặt cắt 2 (ngang)	Xoay 90° so với Hình chiếu 1	Các khoảng trống bị che khuất trên ảnh chụp cắt lớp vi tính (AP), hiện tượng bong tróc lớp giao diện
Hình chiếu 3 (Trục)	Dọc theo trục cột (nhìn từ đầu)	Các khoảng trống theo chu vi xung quanh dây dẫn, các mô hình co ngót
Dự báo 4 (Góc xiên, tùy chọn)	45° so với AP	Khoảng trống ở vùng giao diện tại các nắp đầu dây dẫn

Chụp cắt lớp vi tính (CT) cho các cấu trúc hình học phức tạp

Đối với các cột điện nhúng có cấu trúc bên trong phức tạp — bao gồm nhiều đường dẫn dây dẫn, lõi biến áp dòng điện tích hợp hoặc các cụm thiết bị ngắt chân không không đối xứng — phương pháp chụp X-quang hai chiều có thể không đủ để xác định vị trí và kích thước của các lỗ rỗng với độ chính xác cần thiết cho việc ra quyết định chấp nhận hoặc loại bỏ. Công nghiệp chụp cắt lớp vi tính⁵ (CT) thu thập hàng trăm hình ảnh chụp cắt lớp ở các góc xoay tăng dần và tái tạo một hình ảnh thể tích ba chiều đầy đủ của vật đúc. CT cung cấp:

• Tọa độ chính xác của các khoảng trống ba chiều so với bề mặt của vật dẫn và bề mặt epoxy
• Đo thể tích khoảng trống chính xác
• Phân biệt rõ ràng giữa các khoảng trống riêng lẻ và mạng lưới khoảng trống liên kết
• Xác định chính xác mức độ bong tróc tại bề mặt tiếp giáp

Kiểm tra bằng tia X cắt lớp (CT) tốn nhiều thời gian và chi phí hơn đáng kể so với chụp X-quang hai chiều — phương pháp này phù hợp cho các thử nghiệm xác nhận loại, phân tích hư hỏng và nghiệm thu các bộ phận có mức độ quan trọng cao, thay vì kiểm tra sản xuất định kỳ.

Trường hợp khách hàng — Kiểm toán chất lượng nhà sản xuất thiết bị phân phối điện:
Một nhà điều hành mạng lưới phân phối điện ở Bắc Âu đang tiến hành kiểm toán đánh giá năng lực nhà cung cấp đối với các cột điện nhúng cách điện rắn, dự kiến sử dụng trong một chương trình hiện đại hóa lưới điện quy mô lớn. Theo yêu cầu kỹ thuật của nhà điều hành, cần phải tiến hành kiểm tra bằng tia X đối với 100% sản phẩm được cung cấp. Trong quá trình kiểm toán, đội ngũ chất lượng của Bepto đã trình diễn quy trình kiểm tra bằng tia X trên một lô sản xuất gồm các cột điện nhúng loại 24 kV. Trong số 20 đơn vị được kiểm tra, 18 đơn vị được chấp nhận vì không phát hiện thấy lỗ rỗng nào vượt quá ngưỡng chấp nhận. Hai đơn vị cho thấy lỗ rỗng do co ngót tại giao diện dây dẫn-epoxy trong hình chiếu trục — cả hai đều có kích thước dài nhất khoảng 0,8 mm, nằm trong vùng trường cao liền kề nắp đầu ngắt chân không. Cả hai sản phẩm đều được kiểm tra PD theo tiêu chuẩn IEC 60270 — một sản phẩm cho thấy PD là 8 pC (giới hạn) và một sản phẩm cho thấy 3 pC (đạt). Kết quả kiểm tra tia X đã dẫn đến việc từ chối cả hai sản phẩm bất kể kết quả PD, vì vị trí lỗ rỗng ở vùng trường cao nhất thể hiện rủi ro về độ tin cậy lâu dài không thể chấp nhận được. Kỹ sư mua sắm của nhà điều hành mạng đã lưu ý: “Nếu thực hiện kiểm tra PD, một trong hai thiết bị đó đã được đưa vào hệ thống lưới điện của chúng tôi. Kết quả chụp X-quang cho thấy cả hai đều không đạt tiêu chuẩn — đó chính là sự khác biệt giữa một thiết bị chỉ hoạt động được 5 năm và một tài sản có tuổi thọ 25 năm.”

Nên tích hợp kiểm tra bằng tia X vào chương trình đảm bảo chất lượng cho cột điện nhúng như thế nào?

Kiểm tra bằng tia X mang lại giá trị tối đa khi được tích hợp vào một chương trình đảm bảo chất lượng có hệ thống — chứ không phải được áp dụng như một phương pháp kiểm tra riêng lẻ. Khung quy trình sau đây xác định cách thức kiểm tra bằng tia X được tích hợp vào toàn bộ chu trình đảm bảo chất lượng dành cho cột điện có lớp cách điện rắn trong các ứng dụng phân phối điện.

Giai đoạn 1: Chứng nhận quy trình chụp X-quang (Phát triển quy trình APG)

Trước khi bắt đầu sản xuất, việc kiểm tra bằng tia X đối với các sản phẩm đúc dùng để xác nhận quy trình sẽ xác nhận rằng các thông số phun APG — nhiệt độ nhựa, áp suất phun, thời gian đông đặc, chu kỳ đóng rắn — tạo ra các sản phẩm đúc không có lỗ rỗng trên toàn bộ phạm vi hình dạng cực nhúng. Việc kiểm tra bằng tia X để xác nhận quy trình cần bao gồm:

• Tối thiểu 5 sản phẩm đúc cho mỗi cấp điện áp trên mỗi khuôn sản xuất
• Kiểm tra CT toàn diện đối với tất cả các chi tiết đúc dùng để đánh giá chất lượng
• Phân tích bản đồ khoảng trống để xác định các vị trí khoảng trống có tính hệ thống, từ đó chỉ ra các yêu cầu tối ưu hóa thông số quy trình
• Tiêu chí chấp nhận: không có lỗ rỗng nào có kích thước trên 0,3 mm trong các vùng từ trường cao; không có hiện tượng bong tróc lớp giao diện

Giai đoạn 2: Kiểm tra mẫu sản phẩm bằng tia X (Kiểm soát chất lượng liên tục)

Đối với sản xuất thường xuyên, việc kiểm tra bằng tia X theo phương pháp 100% cho từng sản phẩm là tiêu chuẩn chất lượng cao nhất, nhưng có thể không hợp lý về mặt kinh tế trong mọi bối cảnh cung ứng. Phương pháp lấy mẫu dựa trên đánh giá rủi ro là phù hợp đối với các quy trình sản xuất đã được thiết lập:

Bối cảnh cung ứng	Tần suất lấy mẫu tia X được khuyến nghị	Lý do
Đánh giá nhà cung cấp mới	100% của 3 lô sản xuất đầu tiên	Xác lập mức cơ sở về khả năng quy trình
Hệ thống phân phối điện dự phòng (kết nối với lưới truyền tải)	100% của tất cả các đơn vị	Không khoan nhượng đối với các sự cố liên quan đến khoảng trống
Thiết bị đóng cắt phân phối tiêu chuẩn	Lấy mẫu ngẫu nhiên 20% cho mỗi lô	Cân bằng giữa chất lượng và chi phí
Tiếp tục mua hàng từ nhà cung cấp đủ điều kiện	Lấy mẫu ngẫu nhiên 10% cho mỗi lô	Duy trì việc giám sát quy trình
Thay đổi trong quá trình sau sản xuất (lô nhựa mới, sửa chữa khuôn)	100% thuộc lô hàng đầu tiên sau khi thay đổi	Xác nhận lại quy trình sau khi thay đổi

Giai đoạn 3: Kiểm tra X-quang nghiệm thu (Cổng kiểm soát chất lượng mua sắm)

Đối với các nhà khai thác hệ thống phân phối điện mua cột điện có lõi cách điện rắn từ các nhà cung cấp bên ngoài, việc kiểm tra bằng tia X tại khâu nhận hàng đóng vai trò là một bước kiểm soát chất lượng độc lập, không phụ thuộc vào chứng nhận tự đánh giá của nhà cung cấp. Quy trình kiểm tra bằng tia X để chấp nhận hàng:

1. Lựa chọn mẫu: Lựa chọn ngẫu nhiên theo kế hoạch lấy mẫu đã thỏa thuận — ghi rõ trong đơn đặt hàng
2. Tiêu chuẩn kiểm tra: Tham khảo tiêu chuẩn IEC 62271-100 và các tiêu chí chấp nhận kiểm tra tia X nội bộ của nhà cung cấp
3. Dự báo tối thiểu: Ba dự báo vuông góc cho mỗi đơn vị
4. Tiêu chí chấp nhận: Theo hệ thống phân loại khoảng trống được định nghĩa trong phần sau
5. Xử lý lô hàng: Quyết định chấp nhận/từ chối lô hàng dựa trên số lượng mẫu được chấp nhận theo kế hoạch lấy mẫu

Giai đoạn 4: Chụp X-quang để kiểm tra sự cố (Khắc phục sự cố)

Khi một cột điện có lõi cách điện rắn đang hoạt động xuất hiện mức phóng điện phần tử (PD) tăng cao, các bất thường về nhiệt hoặc sự cố cách điện, việc kiểm tra bằng tia X đối với thiết bị bị hỏng hoặc nghi ngờ sẽ cung cấp bằng chứng trực tiếp về khuyết tật bên trong gây ra sự cố. Việc kiểm tra bằng tia X trong quá trình điều tra sự cố cần bao gồm:

• Kiểm tra CT toàn diện để xác định đặc điểm ba chiều của khuyết tật
• Mối tương quan giữa vị trí các lỗ rỗng với mô hình phân bố trường đối với lớp điện áp cụ thể
• So sánh với hồ sơ X-quang gốc của nhà máy (nếu có)
• Hồ sơ liên quan đến yêu cầu bảo hành của nhà cung cấp hoặc các biện pháp cải tiến thiết kế

Sơ đồ quy trình tích hợp kiểm soát chất lượng (QA) cho hệ thống X-quang

Làm thế nào để giải thích hình ảnh X-quang và đối chiếu các phát hiện với kết quả thử nghiệm điện môi?

Việc phân tích hình ảnh tia X đối với cột điện có lõi cách điện rắn đòi hỏi một hệ thống phân loại có cấu trúc, trong đó các đặc điểm của lỗ rỗng — kích thước, vị trí và hình thái — được liên kết với rủi ro điện môi và các quyết định chấp nhận hoặc loại bỏ.

Hệ thống phân loại khoảng trống dựa trên vùng

Rủi ro điện môi của một lỗ rỗng phụ thuộc rất lớn vào vị trí của nó trong phân bố điện trường của cực nhúng. Một lỗ rỗng có kích thước giống hệt nhau sẽ mang lại mức độ rủi ro rất khác nhau tùy thuộc vào việc nó nằm trong vùng điện trường mạnh gần dây dẫn hay trong vùng điện trường yếu gần bề mặt epoxy bên ngoài.

Định nghĩa vùng:

Khu vực	Địa điểm	Cường độ trường	Mức độ rủi ro không có
Khu vực A — Nguy cấp	Trong phạm vi 3 mm tính từ bề mặt dây dẫn hoặc nắp đầu ngắt mạch	Rất cao (>801 TP3T của trường đỉnh)	Cấp độ nghiêm trọng — không khoan nhượng
Khu vực B — Cao	3–10 mm tính từ bề mặt dây dẫn	Cao (50–801 TP3T của trường đỉnh)	Cao — giới hạn kích thước nghiêm ngặt
Khu vực C — Trung bình	Cách bề mặt dây dẫn 10–20 mm	Trung bình (20–501 TP3T của từ trường đỉnh)	Trung bình — giới hạn kích thước vừa phải
Khu vực D — Thấp	>20 mm tính từ bề mặt dây dẫn (vùng epoxy bên ngoài)	Thấp (<201 TP3T của trường đỉnh)	Thấp — giới hạn kích thước rộng rãi

Loại bỏ các tiêu chí chấp nhận theo khu vực

Khu vực	Đường kính lỗ rỗng tối đa cho phép	Số lỗ rỗng tối đa cho phép	Tách lớp bề mặt
Khu vực A (Cấp độ nguy hiểm cao)	Không khoan nhượng — bất kỳ khoảng trống nào có thể phát hiện được	Không	Không khoan nhượng
Khu vực B (Cao)	0,3 mm	1 phần trên 100 cm³ thể tích epoxy	Không khoan nhượng
Khu vực C (Trung bình)	0,8 mm	3 phần trên 100 cm³ thể tích epoxy	Diện tích ≤ 2 mm²
Khu vực D (Thấp)	1,5 mm	5 phần trên 100 cm³ thể tích epoxy	Diện tích ≤ 5 mm²

So sánh kết quả chụp X-quang với kết quả xét nghiệm PD

Kiểm tra bằng tia X và thử nghiệm PD cung cấp thông tin bổ sung về chất lượng đúc. Mối tương quan giữa kết quả kiểm tra bằng tia X và kết quả thử nghiệm PD tuân theo một mô hình có thể dự đoán được:

Kết quả chụp X-quang	Kết quả dự kiến của PD	Giải thích	Hành động
Không phát hiện thấy lỗ rỗng	PD ≤ 5 pC	Đúc không có lỗ rỗng, tính toàn vẹn điện môi hoàn hảo	Chấp nhận
Khoảng trống vùng D, ≤ 1,5 mm	PD ≤ 5 pC	Khoảng trống trường thấp dưới ngưỡng PD	Chấp nhận kèm theo ghi chú giám sát
Khoảng trống vùng C, 0,5–0,8 mm	PD 3–8 pC	Khoảng trống trường vừa phải tại ranh giới ngưỡng PD	Kiểm tra lại; chấp nhận nếu PD ≤ 5 pC được xác nhận
Khu vực B trống, mọi kích thước	PD 5–20 pC	Sự hình thành lỗ rỗng do trường từ mạnh gây ra hiện tượng phân cực	Từ chối bất kể mức độ PD
Khu vực A trống, mọi kích thước	Biến PD — có thể ở mức thấp ban đầu	Khu vực quan trọng — PD sẽ tăng theo thời gian sử dụng	Từ chối — không khoan nhượng
Tách lớp bề mặt	PD 10–50 pC	Khoảng trống phẳng trong vùng từ trường mạnh nhất	Từ chối ngay lập tức

Đọc hình ảnh X-quang: Các dấu hiệu hình ảnh chính

Các đặc điểm cho thấy chất lượng đúc đạt yêu cầu:

• Thân máy được sơn epoxy đồng nhất màu xám, không có các vết đen cục bộ
• Đường viền dây dẫn rõ nét, sắc sảo, không có quầng tối (dấu hiệu bong tróc)
• Phân bố lỗ rỗng đối xứng nếu có lỗ rỗng — sự tập trung không đối xứng cho thấy có vấn đề trong quy trình
• Không có điểm sáng trong vùng epoxy (các tạp chất kim loại)

Các tính năng cần bị từ chối ngay lập tức:

• Dải tối hoặc vùng tối không đều dọc theo bề mặt dây dẫn — hiện tượng bong tróc lớp giao diện
• Một cụm các đốm nhỏ màu sẫm ở Vùng A hoặc B — cụm lỗ rỗng do độ ẩm gây ra
• Một đốm sẫm màu lớn (>0,3 mm) ở Vùng A — lỗ rỗng do co ngót ở vùng quan trọng
• Điểm sáng trong vùng epoxy — nhiễm kim loại (vật thể dẫn điện tạo ra sự tập trung điện trường)
• Sự lệch trục của cuộn dây có thể quan sát thấy trên hình chiếu dọc trục — sự phân bố từ trường không đối xứng

Những sai lầm thường gặp trong việc diễn giải cần tránh

• Việc chấp nhận các vùng trống trong Vùng A dựa trên kích thước nhỏ — tiêu chí không khoan nhượng đối với Vùng A là tuyệt đối; theo các nguyên lý vật lý về nồng độ tại hiện trường, kích thước không còn là yếu tố quan trọng trong vùng quan trọng
• Coi xét nghiệm tia X và PD là các phương pháp kiểm tra trùng lặp — một bộ phận vượt qua kiểm tra PD vẫn có thể chứa các lỗ rỗng ở Vùng C hoặc D có thể phát hiện được bằng tia X, điều này tiềm ẩn rủi ro về độ tin cậy lâu dài; cả hai phương pháp kiểm tra đều cung cấp thông tin riêng biệt
• Việc bỏ qua sự lệch trục của dây dẫn trong hình chiếu dọc — sự lệch trục của dây dẫn, dù có vẻ không đáng kể trong các hình chiếu hai chiều, có thể gây ra sự bất đối xứng trường điện từ đáng kể, dẫn đến việc tập trung ứng suất vào một bên của lớp cách điện
• Sử dụng một hình chiếu duy nhất để đưa ra quyết định chấp nhận — một lỗ hổng bị che khuất bởi bóng của thanh dẫn trong một hình chiếu có thể được nhìn thấy rõ ràng trong hình chiếu vuông góc; yêu cầu tối thiểu ba hình chiếu là không thể thay đổi

Kết luận

Kiểm tra bằng tia X để phát hiện các lỗ rỗng bên trong cột điện có lõi cách điện rắn không phải là một biện pháp nâng cao chất lượng tùy chọn — đây là phương pháp kiểm tra không phá hủy duy nhất có thể hiển thị trực tiếp tình trạng bên trong thân cột APG đúc bằng epoxy trước khi các khuyết tật bên trong phát triển đến kích thước mà các thử nghiệm điện có thể phát hiện được. Một chương trình kiểm tra tia X hoàn chỉnh tích hợp quét CT xác nhận quy trình, chụp X-quang lấy mẫu sản xuất dựa trên rủi ro, kiểm tra chấp nhận mua sắm và điều tra sự cố bằng CT vào một khung đảm bảo chất lượng có cấu trúc, giúp thu hẹp khoảng cách phát hiện giữa những gì kiểm tra điện thông thường cho thấy và những gì thực sự có bên trong vật đúc. Các tiêu chí chấp nhận lỗ rỗng dựa trên vùng, quy trình kiểm tra tối thiểu ba góc chiếu và khung tham chiếu tương quan giữa tia X và PD được cung cấp trong hướng dẫn này cung cấp cho các kỹ sư phân phối điện và quản lý mua hàng nền tảng kỹ thuật để quy định, thực hiện và giải thích kiểm tra tia X với độ nghiêm ngặt mà độ tin cậy của hệ thống phân phối điện trung áp yêu cầu. Tại Bepto Electric, kiểm tra tia X được tích hợp vào chương trình đảm bảo chất lượng sản xuất cho các cột điện nhúng cách điện rắn, với hồ sơ kiểm tra có thể truy xuất đến số sê-ri của từng đơn vị và được cung cấp như một phần của gói tài liệu chất lượng hoàn chỉnh — bởi vì trong phân phối điện, những khuyết tật mà bạn không thể nhìn thấy mới là những khuyết tật quan trọng nhất.

Câu hỏi thường gặp về việc kiểm tra bằng tia X đối với cột điện có lõi cách điện rắn

1. Hiểu rõ các nguyên lý vật lý đằng sau quá trình suy giảm hiệu quả cách nhiệt và hiện tượng hình thành mạng lưới điện. ↩

2. Khám phá các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) phổ biến được sử dụng để kiểm tra các bộ phận bằng nhựa và nhựa tổng hợp có mật độ cao. ↩

3. Truy cập dữ liệu kỹ thuật về hiệu suất của epoxy khi chịu tải điện áp trung bình. ↩

4. Ôn lại các nguyên lý toán học cơ bản về sự hấp thụ bức xạ điện từ. ↩

5. Tìm hiểu về công nghệ hình ảnh thể tích 3D dành cho các cụm lắp ráp bên trong phức tạp. ↩