X 射线检验在XLPE电缆内部损伤判断中的应用

赵子谦，何 平

（1.国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 130021；2.国网长春供电公司，长春 130021）

交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆（以下简称XLPE电缆）在运输、铺设、运行的过程中，由于受外力等因素作用，会造成电缆变形、金属护套损伤，通过外观检查很难判断这些损伤是否伤及主绝缘。利用X 射线对电缆内部损伤进行现场检验，能够快速准确地判断损伤程度，为电缆安全运行提供保障。

1 X 射线透照原理

X 射线检验是利用射线在穿透物体过程中与物质发生相互作用，因吸收和散射使其强度减弱，强度减弱的程度取决于物质的成分和厚度。把胶片放在适当位置使其透过射线感光，再经过暗室处理，底片上就会出现由于X 射线感光强度不同而形成黑度差异，借助于观片灯可以看到由不同黑度构成的不同形状的影像，从而观察到电缆内部的损伤情况。

设I0为初始入射X 射线强度，通过不同厚度的物体后，X 射线将衰减，衰减后的X 射线强度为I。

2 XLPE电缆的结构及影像分析

XLPE电缆的基本结构由金属（铝、铜）、非金属（XLPE、石墨、化纤、PE塑料）等组成（见图1a）。由于铜、铝金属的原子系数相差很远，因此其吸收X射线的程度也相差很大，而非金属与金属对X 射线能量的吸收程度相差更大，并且由于电缆是圆形结构，厚度变化很大。

图1 XLPE电缆结构与X射线影像

图1b是正常XLPE 电缆X 射线底片影像。从影像中可以清晰看到电缆主绝缘层、金属护套、导电线芯等各部分，并且还能看到金属护套管对接焊缝。

图2是根据图1a制作的模拟图。由于电缆的损伤是多种多样的，利用模拟图能够更直观地阐明如何分析X 射线底片的影像，在模拟图中可以观察到电缆的损伤程度、主绝缘层边缘形状、主绝缘层与金属护套的间隙、绝缘层厚度。

图2 根据底片制作的模拟图

a.观察X 射线底片中黑度的变化。通过观察底片的黑度是否符合以上模拟图，如无异常变化（变黑或变白），则说明电缆未受到损伤；如发现有变黑部位，说明有孔洞存在，如发现有变白部位，则说明有夹杂物或折叠。

b.观察电缆主绝缘层的边缘形状。正常电缆的主绝缘层边缘呈直线（或弧线）状态，如边缘为非直线（或弧线），则说明电缆主绝缘层受到了挤压损伤，此损伤为严重损伤。

c.观察主绝缘层与金属护套间隙。如果间隙发生了明显的不均匀变化，说明电缆主绝缘层发生了轻微损伤。

d.测量主绝缘层厚度。通过在底片上测量主绝缘层厚度，与绝缘层理论厚度比较，可以判断主绝缘损伤情况。

3 X 射线检验在XLPE电缆上的应用

3.1 X射线检验电缆金属护套

2012年9月13日，某建筑工地由于野蛮操作，挖掘机将电缆勾起造成严重的外部损伤，损伤的外部形态见图3a。为确定电缆变形对内部造成的损伤情况，对损伤部位进行了X 射线检验。该部位的X 射线底片影像见图3b，从影像上可以明显看到金属护套严重变形，与电缆主绝缘层间隙变小，电缆主绝缘层受到了挤压。

图3 受外力挤压变形后金属护套形态及电缆的X射线影像

3.2 X射线检验变形电缆主绝缘损伤

2014年8月，长春某道路工程由于野蛮施工，造成多处埋地电缆外部严重变形，有3处无法准确判断损伤程度，为确定电缆变形对内部造成的损伤情况，对这3处损伤部位进行了X 射线检验。

a.损伤位置1。损伤位置1 的外部形态见图4a，从外部看，损伤程度并不严重，但经过X 射线检查发现已经对主绝缘造成一定的损伤，损伤部位的X 射线底片见图4b。

图4 损伤位置1的外部形态及X射线影像

b.损伤位置2。损伤位置2 的外部形态见图5a，从外部看，损伤程度并不严重，但经过X 射线检查发现已经对主绝缘造成一定的损伤，损伤部位的X 射线底片见图5b。由此看来，不能简单地通过外观来判断绝缘的损伤程度。

c.损伤位置3。损伤位置3 的外部形态见图6a，从外部看，损伤程度比较严重，但经过X 射线检查发现并未对主绝缘造成损伤。损伤部位的X 射线影像见图6b。

4 结束语

可以通过X 射线方法对XLPE 电缆主绝缘及金属护套的内部缺陷进行检验，对于电缆主绝缘损伤及金属护套变形程度的判定可以通过底片中影像的对比以及测量来确定。

不能简单地通过外观来确定内部损伤程度，利用X 射线影像可以确定内部损伤程度，但透照方向和位置一定要准确，电缆被检部位应与X 射线发生器窗口对中。

为了保证底片影像尺寸与实际尺寸尽可能一致，减小影像的放大现象，应把底片与电缆贴紧，且与X 射线发生器中心距离应保持在500mm。

图5 损伤位置2的外部形态及X射线影像

图6 损伤位置3的外部形态及X射线影像

由于X 射线与机体细胞、组织、体液等物质相互作用，引起物质的原子或分子电离，可以直接破坏机体内某些大分子结构，甚至可直接损伤细胞结构，因此，从事此项工作必须注意自身和他人的X 射线防护。工作时必须设立防护绳、防护标志，防止外来无关人员进入；操作人员也必须做好自身防护，佩戴个人计量仪，必要时穿防护衣、带防护眼镜。