ES2970626T3 - Método y sistema para la prueba no destructiva (NDT) de sistemas de líneas de energía eléctrica de potencia - Google Patents
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Abstract
Un sistema para pruebas no destructivas de un componente eléctrico energizado aéreo. El sistema tiene una base, una fuente de rayos X, un generador de imágenes digital de rayos X y un controlador de imágenes. El sistema también tiene un escudo flexible eléctricamente conductor extraíble que está adaptado para acoplarse operativamente y encapsular al menos la base, la fuente de rayos X, el generador de imágenes digital de rayos X y el controlador del generador de imágenes para formar una cubierta. sistema. En una posición de uso, cuando el sistema cubierto se coloca adyacente al componente eléctrico energizado para probar de manera no destructiva el componente eléctrico energizado, el escudo protege al menos la base, la fuente de rayos X, el generador de imágenes digitales de rayos X y el controlador de imágenes de campos eléctricos alrededor del componente eléctrico energizado al tiempo que permite la comunicación de señales entre al menos la fuente de rayos X y el componente eléctrico energizado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y sistema para la prueba no destructiva (NDT) de sistemas de líneas de energía eléctrica de potencia Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reclama prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos núm. 62/573,563, presentada el 17 de octubre de 2017 y de la Solicitud de Patente Canadiense núm. 2,982,679 presentada el 17 de octubre de 2017, ambas tituladas "Method, System And Apparatus For Non-Destructive Testing (NDT) Of Electrical Power Line Systems".
Campo
Las modalidades descritas en la presente descripción se relacionan generalmente con un aparato y un método para la prueba no destructiva de sistemas de líneas de energía eléctrica aéreas. Más particularmente, las modalidades descritas en la presente descripción se refieren a un aparato y método para la prueba no destructiva de componentes eléctricos energizados de dichos sistemas de líneas de energía, incluyendo pero no limitado a conductores eléctricos aéreos, líneas estáticas, cables de tierra ópticos o tubos distribuidores de subestación y sus acoplamientos asociados.
Antecedentes
Se conoce la prueba no destructiva (NDT) para identificar defectos en varios componentes eléctricos de sistemas de líneas de energía eléctrica aéreas. NDT se considera a menudo un método de prueba preferido, ya que permite realizar pruebas sin destruir un objeto, de modo que se puedan examinar, probar y estudiar las cualidades del material de un objeto sin desmontarlo. La NDT puede llevarse a cabo en varias etapas del ciclo de vida de un componente eléctrico, por ejemplo, la NDT puede llevarse a cabo durante la fabricación del componente eléctrico o durante la construcción de un sistema eléctrico de potencia para asegurar que el componente eléctrico se ensamble correctamente durante dicha construcción o durante el mantenimiento del sistema eléctrico de potencia para detectar el deterioro en el componente eléctrico producido por las condiciones de operación o cualquier combinación de estas etapas. Los defectos detectados por NDT pueden incluir, pero no se limitan a, fallas estructurales como grietas, abolladuras o cavidades en el componente eléctrico, fallas de instalación que incluyen un contacto incorrecto entre el componente eléctrico y un componente o estructura cooperante o el desarrollo de una ruta de fuga en el componente eléctrico o entre el componente eléctrico y un componente o estructura cooperante. Asegurar la integridad de los sistemas de líneas de energía eléctrica, específicamente donde los sistemas de energía eléctrica están conduciendo voltajes altos o de clase de transmisión en el rango de 69kV a más de 500kV, es particularmente importante. NDT ha demostrado ser un método útil para el control de calidad en aplicaciones de energía eléctrica, en las cuales el fallo de componentes podría tener resultados catastróficos.
Los términos "componente eléctrico" o "componente de línea eléctrica" tal como se utiliza en la presente descripción se entiende que incluye cables de línea eléctrica o productos de alambre que incluyen conductores eléctricos, líneas estáticas, cables de tierra ópticos (OPGW) o tubos distribuidores de subestación y acoplamientos asociados con dichos cables. Los términos "componente eléctrico" o "componentes de líneas de energía eléctrica" también incluyen piezas y dispositivos que incluyen componentes eléctricos que incorporan un material aislante, como un aislador exterior. Para facilitar la referencia, los conductores eléctricos, las líneas estáticas, los cables ópticos de tierra (OPGW) o las tubos distribuidores de subestación se denominan indistintamente en la presente descripción como "cableado de línea de energía" o "cable de línea de energía" o "conductor de línea de energía". Los acoplamientos pueden incluir, pero no se limitan a, manguitos de compresión que unen los extremos de dos cables de línea de energía juntos o conectores de extremo muerto que se utilizan para sujetar los cables de línea de energía a estructuras de soporte como torres de soporte o postes.
La Patente de Estados Unidos núm. 9,488,603 a Stock describe un sistema portátil para pruebas no destructivas de equipos de líneas de energía eléctrica aéreas (en la presente descripción denominado sistema Stock). El sistema incluye un sistema de rayos X y una unidad de soporte. Todos los componentes del sistema de rayos X están montados en una base de la unidad de soporte. La unidad de soporte además incluye una pluralidad de elementos de fijación. En uso, la pluralidad de elementos de sujeción suspende la unidad de soporte de una línea de alimentación aérea de manera que se ubique la base y al menos una parte del sistema de rayos X debajo del objeto, como una línea de alimentación o un acoplador, que se va a imaginar. El sistema de rayos X incluye una fuente de rayos X que está montada en la base. La fuente de rayos X proporciona rayos X que penetran en el objeto al que se van a tomar imágenes. Los rayos X que atraviesan el objeto son capturados por un dispositivo de imagen digital que, en la posición de uso, se coloca sustancialmente en un lado opuesto del objeto (en comparación con la fuente de rayos X). El generador de imágenes digital procesa los rayos X capturados y crea una imagen digital que representa el estado del objeto y cualquier defecto que pueda existir en él. También se describe la comunicación inalámbrica con un ordenador remoto para transmitir las imágenes digitales.
El solicitante cree que el sistema de Stock no puede ser utilizado de manera segura sin modificaciones cuando la línea de alimentación está energizada.
Además, el Solicitante cree que el sistema Stock puede no ser propicio para probar componentes en un entorno concurrido como una subestación eléctrica, donde puede no ser posible o difícil anclar el sistema Stock en el objeto al que se van a tomar imágenes. Una subestación eléctrica es un punto de conexión donde generalmente terminan más de dos cables de líneas de energía. En las grandes subestaciones eléctricas, el número total de cables de línea de alimentación que terminan supera el de una o dos docenas. Los cables de alimentación terminales se conectan a conductores del distribuidor o tubos distribuidores en la subestación eléctrica. Las subestaciones eléctricas suelen estar abarrotadas ya que contienen una multitud de componentes como estructuras de soporte para los cables de línea de alimentación y tubos distribuidores, interruptores, bancos de condensadores y/o transformadores.
El solicitante cree que el uso del sistema Stock para probar componentes como cables de línea eléctrica o tubos distribuidores en una subestación eléctrica o sistemas de líneas de transmisión aéreas presenta los siguientes problemas: en primer lugar, para utilizar el sistema Stock, los sistemas de líneas de transmisión aéreas o la subestación deben ser apagados para desenergizar los conductores de línea eléctrica o las tubos distribuidores. Esto no es eficiente ya que el apagado resultaría en un corte de energía.
El sistema Stock requiere la suspensión del equipo de NDT del objeto al que se van a tomar imágenes, por ejemplo, de un conductor de línea eléctrica o tubo distribuidor. En una subestación eléctrica o sistema de líneas de energía eléctrica aéreas, debido al espacio a menudo reducido entre varios componentes eléctricos y porque el sistema Stock tiene un gran tamaño físico, puede ser difícil maniobrar el sistema Stock para suspenderlo del objeto a ser fotografiado sin riesgo de engancharse en los componentes eléctricos circundantes y causar incidentes eléctricos. El solicitante además cree que el sistema Stock puede no resultar útil en casos en los que la orientación de un componente eléctrico o la falta de resistencia del componente eléctrico no permita de manera segura la suspensión del equipo del sistema Stock desde el componente eléctrico al que se van a tomar imágenes. Por ejemplo, para suspender el sistema de Stock, el componente eléctrico que se va a imaginar debe estar sustancialmente horizontal. Además, el componente eléctrico debe ser lo suficientemente resistente para soportar el peso del sistema Stock (aproximadamente 13,6 a 15,9 kg (30 a 35 libras)) ya que el sistema Stock requiere suspensión desde el componente eléctrico.
Por lo tanto, existe la necesidad de un aparato y un método correspondiente que emplee el aparato, el cual pueda probar componentes eléctricos en una subestación o en cualquier otro lugar mientras los componentes están en un estado energizado, independientemente de su ubicación u orientación en un sistema de líneas de energía eléctrica aéreas.
Resumen
En consecuencia, en un aspecto, se proporciona un sistema para la prueba no destructiva de un componente eléctrico energizado que está soportado en una posición elevada en un sistema de líneas de energía eléctrica. El sistema comprende una base alargada que tiene un primer extremo y un segundo extremo y una longitud entre ellos. El sistema además comprende una fuente de rayos X adaptada para ser montada en la base aproximadamente en su primer extremo, y un generador de imágenes digital de rayos X adaptado para ser montado en la base aproximadamente en su segundo extremo. Cuando se encuentran ubicados de esta manera, la fuente de rayos X y el generador de imágenes digital de rayos X están en una relación espacial operativa opuesta y enfrentada. El sistema también comprende un controlador del generador de imágenes adaptado para ser montado en la base, y una cubierta o protección flexible eléctricamente conductora removible, utilizados indistintamente en la presente descripción y mejor descritos en la presente descripción a continuación. El protector está adaptado para acoplarse operativamente a, y encapsular, al menos la base, la fuente de rayos X, el generador de imágenes digital de rayos X y el controlador del generador de imágenes. En una modalidad, el protector flexible eléctricamente conductor también está adaptado adicionalmente para acoplarse de manera liberable a una herramienta de línea electrizada. En una posición de uso cuando el protector está acoplado y encapsula al menos cada uno de la base, la fuente de rayos X, el generador de imágenes digital de rayos X y el controlador del generador de imágenes para formar un sistema eléctricamente protegido, y el sistema recubierto está acoplado de manera liberable a la herramienta de línea electrizada, el sistema recubierto se puede colocar adyacente al componente eléctrico energizado para realizar pruebas no destructivas en el componente eléctrico energizado. Durante las pruebas, al menos la base, la fuente de rayos X, el generador de imágenes digital de rayos X y el controlador del generador de imágenes están protegidos de los campos eléctricos alrededor del componente eléctrico energizado por el protector. El protector permite el paso de la radiación de frecuencia de rayos X desde la fuente de rayos X hasta el generador de imágenes digital, mientras atraviesa el protector y el objeto a ser imagen. El protector también permite la comunicación de señales de RF entre el sistema recubierto y un receptor externo mientras que el transmisor inalámbrico está protegido dentro del sistema recubierto.
En consecuencia, se proporciona un método para la prueba no destructiva de un componente eléctrico energizado que está soportado en una posición elevada en un sistema de líneas de energía eléctrica. El método comprende ubicar una fuente de rayos X y un dispositivo de generador de imágenes digital de rayos X en una base alargada en una relación espacial opuesta, y conectar un controlador del generador de imágenes al dispositivo. El método además comprende encapsular al menos cada uno de la base, la fuente de rayos X, el captador digital de rayos X, el controlador del captador y un transmisor inalámbrico dentro de un protector flexible eléctricamente conductor removible para formar una cubierta que los cubra sustancialmente por completo. Además, en un aspecto, el método comprende acoplar de manera liberable la base a una herramienta de línea electrizada, y acoplar el protector a esta. La herramienta de línea electrizada se utiliza para posicionar la cubierta y su sistema recubierto adyacente al componente eléctrico energizado para realizar pruebas no destructivas del componente eléctrico energizado. Durante las pruebas, al menos la base, la fuente de rayos X, el generador de imágenes digital de rayos X, el controlador del generador de imágenes y el transmisor inalámbrico están protegidos de los campos eléctricos alrededor del componente eléctrico energizado. Nuevamente, el protector permite la comunicación de señales de RF entre el sistema recubierto y un receptor externo, al mismo tiempo que permite la radiación de rayos X simultánea del objeto a ser imagen a través de la cubierta.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una modalidad de un sistema para pruebas no destructivas (NDT) de un componente eléctrico energizado, la vista muestra los diversos componentes del sistema recubierto, específicamente, una base, una fuente de rayos X, un generador de imágenes digital de rayos X, un controlador del generador de imágenes y una interfaz de comunicación de RF, y también cubriendo el revestimiento flexible eléctricamente conductor, en esta vista, el revestimiento flexible se ha ilustrado en una posición baja y no encapsulante para permitir la vista del sistema en su interior;
La Figura 2 es una vista en perspectiva del sistema de la Figura 1 mirando desde un extremo del sistema;
La Figura 3 es una vista en perspectiva del sistema de la Figura 1 sin la fuente de rayos X y la interfaz de comunicación instaladas;
La Figura 4 es una vista en perspectiva del sistema de la Figura 1 con la cubierta flexible en su posición de encapsulación;
La Figura 5 es una vista esquemática que ilustra el sistema de la Figura 1 en una posición de uso según una modalidad en la cual el sistema de la Figura 1 se maniobra hacia su posición de uso utilizando una herramienta de línea electrizada soportada en una estructura de soporte;
La Figura 6 es una vista esquemática que ilustra el sistema de la Figura 1 en una posición de uso según otra modalidad, en donde el sistema de la Figura 1 está anclado a una herramienta de línea electrizada que a su vez se mantiene suspendida desde una plataforma elevadora aérea como un camión con cesta;
Las Figuras 7A a 7D son imágenes digitales (rayos X) producidas por el sistema descrito en la presente descripción de conductores energizados defectuosos;
Las Figuras 7A1 a 7D1 son representaciones de dibujos lineales de las imágenes de rayos X de las Figuras 7A a 7D, respectivamente; y
La Figura 8 es una vista ampliada de una parte de la cubierta flexible de la Figura 1 según una modalidad.
Descripción detallada
Las modalidades descritas en la presente descripción se refieren a un sistema y aparato que permite la prueba no destructiva (NDT) de componentes de líneas de energía eléctrica mientras están en funcionamiento o energizadas. El sistema descrito en la presente descripción permite realizar pruebas mientras el sistema está suspendido directamente del componente de línea de alimentación que se está probando, y también permite realizar pruebas de componentes eléctricos de línea de alimentación sin que el sistema esté físicamente conectado o anclado a los componentes de línea de alimentación que se van a probar.
Aunque el sistema y método descritos en la presente descripción han sido explicados principalmente en el contexto de sistemas de energía eléctrica aéreos energizados, el sistema y método también pueden ser utilizados para pruebas no destructivas de conductores subterráneos, equipos o aparatos, terminales y componentes asociados. Se ha descrito el uso del sistema y aparato de las modalidades presentes en la presente descripción con referencia a tubos distribuidores energizadas 100 que forman parte de una subestación eléctrica 102, en donde las tubos distribuidores 100 conducen voltajes que pueden estar en el rango de 13,8 kV a 765 kV. Debido a que las tuberías del autobús están energizadas, existen campos eléctricos significativos a su alrededor. Sin embargo, como apreciará un experto en la técnica, el sistema y el aparato también pueden ser utilizados para probar otros componentes de líneas de energía eléctrica energizadas, por ejemplo, conductores eléctricos aéreos, líneas estáticas o cables de tierra ópticos (OPGW). Además, aunque la mayoría de las modalidades descritas en la presente descripción enseñan la prueba de componentes de líneas de energía eléctrica energizadas, el presente sistema y aparato también pueden ser utilizados para probar componentes de líneas de energía eléctrica cuando están desenergizadas, pero su utilidad se realiza principalmente durante la prueba de componentes de líneas de energía eléctrica energizadas.
Las Figuras 1 a 4 ilustran un sistema NDT según una modalidad. El sistema 10 incluye una base alargada 12 que tiene un primer extremo 12a y un segundo extremo 12b. Los extremos primero y segundo, 12a y 12b, respectivamente, están separados por una longitud. La base alargada 12 es sustancialmente plana para soportar sobre ella otros componentes del sistema 10, aunque esto no pretende ser limitante ya que la base puede ser diferente a plana o diferente a una estructura unitaria única. En una modalidad, y como se muestra en las figuras adjuntas, la base puede ser una placa en forma de T en vista en planta e incluye una brida 14 y una pata alargada 16 que se extiende perpendicularmente desde el centro de la brida 14. El primer extremo 12a de la base 12 se encuentra en el extremo libre distal de la pata 16, distante de la brida. El segundo extremo 12b de la base 12 incluye el extremo libre de la brida 14, opuesto al primer extremo 12a.
El sistema 10 además incluye una fuente de rayos X 18. La fuente de rayos X 18 está montada en la base 12, preferiblemente en su primer extremo 12a. La fuente de rayos X 18 puede incluir una fuente de alimentación como una batería (no mostrada) para la emisión bajo demanda de rayos X desde la fuente de rayos X.
El sistema 10 además incluye un generador de imágenes digital de rayos X 20 que también está montado en la base 12. Preferiblemente, el generador de imágenes digital de rayos X 20 está montado en la base 12 en su segundo extremo 12b. La fuente de rayos X 18 y el generador de imágenes digital de rayos X 20, cuando están ubicados de esta manera, se encuentran en una relación espacial orientada opuesta para que el generador de imágenes capture imágenes de los rayos X provenientes de la fuente que han pasado a través de la cubierta eléctricamente conductora y un objeto, como el tubo 100, al que se van a tomar imágenes. En una modalidad preferida, el generador de imágenes digital de rayos X 20 es un generador de imágenes digital de panel plano.
El generador de imágenes digital de rayos X 20 está asociado con un controlador del generador de imágenes 22. El controlador del generador de imágenes 22, en una modalidad, está montado en una placa de soporte 24 asociada a la base 12. La placa de soporte 24 se encuentra debajo del primer extremo 12a y de la pata 16 de la base 12 y se extiende al menos a lo largo de una longitud de la pata 16.
Fuentes de rayos X, generador de imágenes digital y controladores del generador de imágenes adecuados, como los fabricados y vendidos por Vidisco Ltd. de Or-Yehuda, Israel, incluyendo aquellos vendidos bajo las marcas comerciales FLAT FOX-17™ y FOX-RAYZOR™, pueden ser utilizados en el sistema descrito en la presente descripción.
En una modalidad, el sistema 10 puede además comprender una interfaz de comunicación 26 para comunicarse con una unidad de procesamiento remota 28 (mejor vista en la Figura 5). En una modalidad, la interfaz de comunicación 26 es una interfaz inalámbrica de radiofrecuencia que incluye una antena 26a.
En una modalidad, el sistema 10 puede incluir un ventilador de enfriamiento (no mostrado).
Para obtener imágenes de buena calidad del componente a ser examinado, por ejemplo, el tubo distribuidor energizado 100, el sistema 10 debe ser posicionado adyacente al tubo distribuidor 100 de manera que el tubo distribuidor quede entre la fuente de rayos X y el generador de imágenes digital. Como se mencionó anteriormente, dado que el tubo distribuidor 100 está energizada, existen campos eléctricos significativos alrededor del tubo distribuidor 100. En consecuencia, en una modalidad, para proteger el sistema 10 de los campos eléctricos significativos alrededor del tubo distribuidor 100, antes de alcanzar una posición de uso u operativa adyacente al tubo distribuidor 100, el sistema 10 está sustancialmente completamente encapsulado o cubierto dentro de una cubierta flexible de protección eléctrica que actúa como una jaula de Faraday alrededor de todos los componentes descritos anteriormente del sistema 10. Como entenderá un experto en la técnica, una jaula de Faraday funciona de manera que ninguna carga eléctrica de origen externo fluirá a través de la jaula y, en cambio, toda la carga eléctrica proveniente de la fuente externa (en este caso, los campos eléctricos que rodean el tubo distribuidor 100) se confinará y fluirá alrededor de una superficie externa de la jaula. Por lo tanto, cuando la envoltura, formando una jaula de Faraday, encapsula o cubre los componentes descritos anteriormente, estarán protegidos de los efectos dañinos de los campos eléctricos que rodean el tubo distribuidor 100.
El solicitante reconoció que, para que el sistema 10 funcione como se desea cuando se encuentra cerca del componente energizado (es decir, capturar imágenes claras y en su mayoría sin distorsiones del componente energizado y transmitir las imágenes capturadas a una unidad de procesamiento remota a través de la interfaz de comunicación), la cubierta debe tener al menos las siguientes características: capacidad para atenuar un campo eléctrico externo de manera que los componentes protegidos por la cubierta no se dañen; y permitir la comunicación de señales inalámbricas entre la interfaz de comunicación, por ejemplo, un transmisor de RF, y un receptor externo ubicado a distancia del sistema y su cubierta. Por ejemplo, cuando la interfaz de comunicación es una interfaz inalámbrica de RF, la cubierta además de cumplir una función de jaula de Faraday alrededor del sistema 10, también debe permitir que tanto los rayos X como la frecuencia de radio (u otras frecuencias de comunicación inalámbrica) pasen simultáneamente a través de ella.
El solicitante experimentó con varias formas de fabricar la cubierta. Por ejemplo, el solicitante intentó construir la cubierta con una malla de alambre con espacios o agujeros de aproximadamente media pulgada de ancho. Sin embargo, esta configuración de la jaula de Faraday no funcionó en el entorno energizado descrito en la presente descripción, ya que en este experimento la comunicación de RF no funcionó correctamente. Basado en pruebas adicionales, se descubrió que cuando el sudario estaba hecho de un material utilizado para fabricar trajes llamados "trajes de manos desnudas", el rendimiento del sudario mejoraba. Como entenderá un experto en la técnica, los trajes sin guantes suelen ser usados por los linieros mientras realizan trabajos en líneas de transmisión energizadas sin guantes y típicamente pueden estar hechos de un material que incluye una mezcla de componentes retardantes de fuego e hilos metálicos. Un ejemplo de material para trajes sin guantes es el producto fabricado y vendido por Alsico USA bajo la marca registrada Euclid Vidaro's KV-Gard®. El producto KV-Guard incluye un 75 % de NOMEX®, un componente retardador de fuego, y un 25 % de hilos de acero inoxidable.
Basado en experimentos adicionales, el solicitante descubrió que cuando el material del traje de mano desnuda, por ejemplo, los hilos no conductores eléctricamente y los hilos metálicos 50 se tejen en un patrón de rejilla como el patrón de espiga ilustrado en la Figura 8 (cuando el tamaño relativo del patrón de tejido repetitivo es aproximadamente de 15 mm a 20 mm en dirección vertical en la ampliación aproximada de quince veces de la Figura 8, y 10 mm en dirección horizontal en la Figura 8), el envoltorio forma efectivamente una jaula de Faraday alrededor del sistema 10 en el entorno energizado descrito en la presente descripción, permitiendo que la radiación en las frecuencias de rayos X y Wi-Fi atraviese el envoltorio.
En la Figura 8, cada espiga en el patrón de tejido es una mezcla entrelazada de hilos no conductores eléctricamente (por ejemplo, hilos retardantes de fuego) e hilos conductores eléctricamente 50. Los hilos conductores 50 pueden ser hilos metálicos, como los fabricados con acero inoxidable o plata.
Así, en una modalidad, el revestimiento 30 es un revestimiento removible, eléctricamente conductor, flexible, formado a partir de un tejido de espiga de hilos conductores y no conductores eléctricamente. La cubierta 30 puede ser formada como una cubierta personalizada o especializada que se ajusta a la forma geométrica de la base 12 cuando la base está equipada con los componentes del sistema 10, de manera que encapsule sustancial o completamente el sistema. Se apreciará que las figuras adjuntas solo ilustran una forma representativa del protector flexible 30. Esto no pretende ser limitante.
La cubierta 30 está adaptada para ser acoplada operativamente de manera que esté eléctricamente conductivamente acoplada a los componentes del sistema 10. En consecuencia, uno o más elementos de fijación pueden ser proporcionados en una superficie interna 30a de la cubierta 30 para acoplar operativamente la cubierta 30 a su sistema encapsulado 10; es decir, al menos cada uno de la base 12, la fuente de rayos X 18, el generador de imágenes digital 20, el controlador del generador de imágenes 22, la interfaz de comunicación 26 y una antena 26a. Como se muestra en las figuras, uno o más elementos de fijación pueden ser correas eléctricamente conductoras 32 que pueden envolverse alrededor de uno o más de los componentes mencionados anteriormente para acoplar operativamente la cubierta 30 a esos componentes. Antes de que el sistema 10 alcance o se coloque en su posición de uso, todos los componentes del sistema 10, incluidos los mencionados anteriormente, están completamente encerrados dentro de la cubierta flexible 30 para formar un sistema recubierto 10a.
La operación del sistema recubierto 10a se describirá ahora con referencia a las Figuras 5 y 6.
Como se mencionó anteriormente, el sistema 10 se puede utilizar para probar de manera no destructiva las tubos distribuidores 100 en una subestación eléctrica 102. Las tuberías del autobús 100 se encuentran en una posición elevada y energizadas. Las pruebas pueden llevarse a cabo, por ejemplo, como un proceso de control de calidad preestablecido, para comprender el estado actual de las tuberías del autobús 100 y para identificar cualquier defecto no visible a simple vista que pueda estar presente en ellas.
Después de que los diversos componentes del sistema 10 se hayan montado en la base 12 en la disposición descrita anteriormente, la cubierta flexible 30 se acopla operativamente a cada uno de los componentes del sistema 10, por ejemplo, para incluir la base 12, la fuente de rayos X 18, el generador de imágenes digital 20, el controlador del generador de imágenes 22, la interfaz de comunicación 26 y la antena 26a. Como se describe anteriormente, el acoplamiento se puede lograr envolviendo las correas 32 alrededor de cada componente del sistema 10. Todos los componentes mencionados anteriormente del sistema 10 son completamente encapsulados dentro de la cubierta flexible 30 para formar el sistema recubierto 10a.
El sistema recubierto 10a es luego agarrado o soportado por una herramienta de línea electrizada como un palo caliente 34 para posicionar el sistema recubierto 10a adyacente al objeto al que se van a tomar imágenes, como la sección de tubo distribuidor 100. Para obtener imágenes de buena calidad del tubo del autobús 100, preferiblemente, el sistema 10a se posiciona de manera que el tubo del autobús 100 esté ubicado cerca del digitalizador 20 entre la fuente de rayos X 18 y el digitalizador 20.
La vara caliente 34 puede ser una vara de escopeta conocida en la técnica que tiene un mecanismo de sujeción (no mostrado) en su extremo distal o de trabajo 34a para agarrar la unidad cubierta 10a. También es posible utilizar varillas calientes 34 que no tienen un mecanismo de sujeción, pero que pueden tener un gancho fijo u otra configuración de extremo distal para acoplarse a la base 12, por ejemplo, para enganchar bucles cerrados o asas en la base. En tales modalidades, una superficie exterior 30b de la cubierta flexible 30 está provista de una interfaz de acoplamiento 36 que está adaptada para recibir o engancharse con el gancho fijo u otra configuración de extremo distal en el palo caliente 34.
Dependiendo de la ubicación del tubo distribuidor 100 en la subestación eléctrica 102, se pueden utilizar diferentes disposiciones para posicionar el sistema recubierto 10a en la ubicación descrita anteriormente. En una modalidad y con referencia a la Figura 5, el bastón caliente 34 se apoya en un cuatrípode 38 a través de su extremo no operativo o mango 34b y el sistema recubierto 10a se apoya o se acopla o se conecta de otra manera al extremo de trabajo 34a del bastón caliente 34. Este arreglo se utiliza típicamente cuando el tubo distribuidor 100 se encuentra en un espacio elevado confinado. El cuatrípode 38 se encuentra debajo de una abertura en el espacio confinado que contiene la sección de tubo distribuidor 100 que se va a imaginar. La vara caliente 34 ayuda en la inserción y extracción vertical del sistema recubierto 10a dentro y desde el espacio confinado. Como un experto en la técnica apreciará, también se puede utilizar un trípode, bipode u otra estructura de soporte para sostener el bastón caliente 34. Para aumentar el rango de movimiento del sistema recubierto 10a alrededor del extremo de trabajo 34a, el sistema recubierto 10a puede ser soportado o conectado al extremo de trabajo 34a del bastón caliente 34 a través de una junta universal (no mostrada).
En otra modalidad, si no hay una abertura hacia el espacio superior confinado (donde se encuentra el tubo distribuidor 100) desde debajo del espacio confinado, el tubo distribuidor 100 puede ser alcanzada desde arriba del espacio confinado, como se ilustra en la Figura 6. Como se muestra en la Figura 6, el sistema recubierto 10a está conectado al extremo de trabajo 34a del palo caliente 34 y el palo caliente con el sistema recubierto adjunto está suspendido desde un camión cesta elevado 40 por un liniero 42 ubicado dentro del camión cesta 40. El liniero 42 puede manipular el extremo no operativo 34b (el mango) del palo caliente 34 para posicionar el sistema recubierto 10a en la posición deseada junto al tubo distribuidor 100.
En otra modalidad, si el tubo distribuidor 100 no se encuentra en un espacio superior confinado y si el tubo distribuidor es lo suficientemente resistente para soportar el peso de la unidad cubierta 10a (por ejemplo, aproximadamente 50 a 55 libras), el sistema recubierto 10a puede suspenderse del tubo distribuidor 100. Para permitir la suspensión del sistema 10a directamente desde el objeto al que se van a tomar imágenes (por ejemplo, un conductor energizado o un tubo distribuidor 100), el sistema 10 puede estar provisto de un par de miembros de suspensión espaciados. En una modalidad, los elementos de suspensión incluyen un par de ganchos 44 que sobresalen de cada uno de los bordes cortos opuestos 14a, 14a de la brida 14. En una posición operativa, la cubierta flexible 30 envolverá todos los componentes del sistema 10 excepto los ganchos 44.
Después de que el sistema recubierto 10a ha sido maniobrado a la posición deseada junto al tubo distribuidor 100, se activa la fuente de alimentación (no mostrada) asociada con la fuente de rayos X 18 para producir rayos X. Los rayos X atraviesan la sección de tubo distribuidor 100 ubicada entre la fuente de rayos X 18 y el capturador digital 20. El generador de imágenes digital 20 captura los rayos X que pasan a través del tubo distribuidor 100 y crea una imagen digital que representa el estado del tubo distribuidor 100. El uso de la envoltura hecha de material de traje de manos desnudas permite una primera comunicación (la señal de radiación de rayos X) entre la fuente de rayos X y el capturador digital para poder obtener una imagen del tubo distribuidor 100 posicionado entre ellos, y la transmisión, por ejemplo de forma simultánea o secuencial, de una segunda comunicación (la transmisión de radio) entre el sistema 10 y un procesador y pantalla remotos, como una computadora portátil ubicada en otro lugar.
La interfaz inalámbrica 26 permite la comunicación inalámbrica entre el sistema recubierto 10a y la unidad de procesamiento remoto 28 para transmitir imágenes digitales tomadas o capturadas por el sistema recubierto 10a a la unidad de procesamiento remoto 28 para su posterior procesamiento. Nuevamente, la unidad de procesamiento remoto 28 puede ser una computadora, una laptop o un dispositivo digital móvil. La cubierta 30 permite tanto la primera como la segunda comunicación de señales.
El solicitante contempla que el sistema 10 descrito en la presente descripción también podría ser utilizado para pruebas no destructivas (NDT) de componentes de líneas de energía eléctrica que no están energizadas. Para esta aplicación, sin embargo, donde el tubo distribuidor desenergizada que se está verificando es paralela a una o más tubos distribuidores energizadas, pueden inducirse voltajes en el tubo distribuidor desenergizada. Con el fin de proteger el sistema 10 de los campos eléctricos generados debido a voltajes inducidos, en algunas aplicaciones, especialmente cuando las tubos distribuidores están en una subestación de transmisión, puede ser recomendable utilizar la cubierta flexible 30 tal como se describe en la presente descripción.
En los experimentos para probar el sistema 10a, se utilizó el sistema 10a con protección para tomar imágenes digitales (rayos X) de una sección S de un conductor eléctrico energizado (ver Figuras 7A a 7D y 7A1 a 7D1) que contiene defectos en un entorno simulado en las instalaciones de prueba del solicitante. Se introdujeron defectos en el conductor eléctrico al cortar algunas de las hebras del conductor en varias ubicaciones a lo largo de la sección S.
Posteriormente, se energizó el conductor eléctrico. Uno de los objetivos era determinar si estos defectos podían ser identificados a partir de las imágenes digitales tomadas por el sistema recubierto 10a. Otro objetivo era determinar si las imágenes digitales podrían tomarse sin dañar los diversos componentes del sistema recubierto 10a.
Se realizaron las siguientes observaciones:
1. Los defectos eran fácilmente identificables a partir de las imágenes digitales tomadas por el sistema oculto 10a. Las Figuras 7A a 7D (como se indicó anteriormente, 7A1 a 7D1 son representaciones de dibujos lineales de las imágenes de rayos X de 7A a 7D) son las imágenes digitales tomadas por el sistema recubierto 10a de la sección defectuosa del conductor energizado S. Para facilitar la identificación, las áreas de la sección del conductor energizado S que contienen los defectos (es decir, cortes en los hilos del conductor) han sido circuladas en las Figuras 7A a 7D y en las Figuras 7A1 a 7D1.
2. Además, las imágenes digitales fueron tomadas por el sistema recubierto 10a sin causar ningún daño a sus componentes.
3. Se postula que el material del traje de mano desnuda que forma la cubierta 30 puede estar cerca de ser una forma optimizada de blindaje de Faraday en el sentido de que permite tanto la comunicación de RF a través de él, como la transmisión de rayos X casi libre de interferencias desde la fuente de rayos X y la recepción por parte del generador de imágenes digital a través de él, al mismo tiempo que proporciona un blindaje protector del sistema en un entorno altamente energizado debido al alto voltaje en el objeto a ser imagen.
Claims (19)
1. Un sistema (10) para pruebas no destructivas de un componente eléctrico energizado que está soportado en una posición elevada en un sistema de líneas de energía eléctrica de energía, el sistema que comprende:
una base alargada (12) que tiene un primer extremo (12a) y un segundo extremo (12b) y una longitud entre ellos;
una fuente de rayos X (18) adaptada para ser montada en la base (12) aproximadamente en su primer extremo (12a);
un generador de imágenes digital de rayos X (20) adaptado para ser montado en la base (12) aproximadamente en su segundo extremo (12b), en donde la fuente de rayos X (18) y el generador de imágenes digital de rayos X (20), cuando se encuentran en esa posición, están en una relación espacial opuesta y operativa;
un controlador del generador de imágenes (22) adaptado para ser montado en la base (12); y
un protector flexible eléctricamente conductor (30) removible adaptado para ser acoplado operativamente a, y encapsular, al menos la base (12), la fuente de rayos X (18), el generador de imágenes digital de rayos X (20) y el controlador del generador de imágenes (22) para formar un sistema recubierto, el sistema recubierto, en uso, también está adaptado para ser acoplado de manera liberable a una herramienta de línea electrizada (34), y en donde, en uso,
cuando el sistema recubierto está acoplado de manera liberable a la herramienta de línea electrizada (34), el sistema recubierto se puede posicionar adyacente al componente eléctrico energizado para probar de manera no destructiva el componente eléctrico energizado mientras protege al menos la base (12), la fuente de rayos X (18), el generador de imágenes digital de rayos X (20) y el controlador del generador de imágenes (22) de los campos eléctricos alrededor del componente eléctrico energizado y permitir al menos una comunicación de señal entre el sistema recubierto y un componente externo.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el componente externo es el componente eléctrico energizado y la al menos una comunicación de señal incluye una primera comunicación de señal en el ancho de banda de rayos X entre el sistema recubierto y el componente eléctrico energizado.
3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el protector (30) es una cubierta tejida flexible y ajustada que incluye hilos eléctricamente conductores entretejidos (50).
4. El sistema de la reivindicación 3, en donde los hilos eléctricamente conductores (50) son hilos metálicos.
5. El sistema de la reivindicación 4, en donde la base (12) es una placa en forma de T en vista en planta e incluye una brida (14) y una pata alargada (16) que se extiende perpendicularmente desde el centro de la brida (14), y en donde el primer extremo de la base (12) está definido por un extremo exterior libre de la pata (16) distante de la brida (14), y el segundo extremo de la base (12) incluye la brida (14).
6. El sistema de la reivindicación 5, en donde la base (12) además comprende una placa de soporte (24) que subyace a la pata (16) y se extiende al menos a lo largo de su longitud.
7. El sistema de la reivindicación 6, en donde el controlador del generador de imágenes (22) está montado en la placa de soporte (24).
8. El sistema de la reivindicación 7, en donde la cubierta flexible incluye uno o más elementos de fijación flexibles eléctricamente conductores (32) en una superficie interna (30a) de la misma para el acoplamiento eléctricamente conductor de la cubierta al menos con la base (12), la fuente de rayos X (18), el generador de imágenes digital de rayos X (20) y el controlador del generador de imágenes (22).
9. El sistema de la reivindicación 8, en donde una superficie exterior (30b) de la cubierta incluye al menos una interfaz de acoplamiento (36) que está adaptada para recibirse, engancharse o acoplarse de manera liberable con la herramienta de línea electrizada (34) durante su uso.
10. El sistema de la reivindicación 3 además comprende una interfaz de comunicación (26) para comunicarse con una unidad de procesamiento remota (28).
11. El sistema de la reivindicación 10, en donde la cubierta está además adaptada para acoplarse operativamente a la interfaz de comunicación (26) y encapsular la interfaz de comunicación (26) durante su uso.
12. El sistema de la reivindicación 11, en donde la interfaz de comunicación (26) es una interfaz inalámbrica.
13. El sistema de la reivindicación 12, en donde el componente externo es la unidad de procesamiento remoto (28) y al menos una comunicación de señal incluye una segunda comunicación de señal entre la interfaz de comunicación encapsulada (26) y la unidad de procesamiento remoto (28).
14. El sistema de la reivindicación 4, en donde la cubierta tejida se forma en un patrón de espiga que tiene un tejido repetitivo, que incluye los hilos metálicos (50), en el rango de aproximadamente 10 mm a 20 mm.
15. Un método para la prueba no destructiva de un componente eléctrico energizado que está soportado en una posición elevada en un sistema de líneas de energía eléctrica, el método comprende:
localizar una fuente de rayos X (18) y un generador de imágenes digital de rayos X (20) en una base alargada (12) en una relación espacial orientada opuesta;
conectar un controlador del generador de imágenes (22) a la base (12);
encapsular al menos cada uno de la base (12), la fuente de rayos X (18), el generador de imágenes digital de rayos X (20) y el controlador del generador de imágenes (22) dentro de un protector flexible eléctricamente conductor removible (30) para formar un sistema recubierto;
acoplar de manera liberable una herramienta de línea electrizada (34) al sistema recubierto; y manipular la herramienta de línea electrizada (34) para posicionar el sistema recubierto adyacente al componente eléctrico energizado para pruebas no destructivas del componente eléctrico energizado mientras se protege al menos la base (12), la fuente de rayos X (18), el generador de imágenes digital de rayos X (20) y el controlador del generador de imágenes (22) de los campos eléctricos alrededor del componente eléctrico energizado y permitir al menos una comunicación de señal entre el sistema recubierto y un componente externo.
16. El método de la reivindicación 15, en donde el componente externo es el componente eléctrico energizado y la prueba no destructiva del componente eléctrico energizado incluye tomar al menos una imagen digital del componente eléctrico energizado permitiendo una primera comunicación de señal en el ancho de banda de rayos X entre el sistema recubierto y el componente eléctrico energizado.
17. El método de la reivindicación 15, en donde el paso de encapsulación además comprende encapsular la base (12), la fuente de rayos X (18), el generador de imágenes digital de rayos X (20) y el controlador del generador de imágenes (22) dentro de una cubierta flexible eléctricamente conductora removible que se ajusta a la forma para formar el sistema recubierto.
18. El método de la reivindicación 16 además comprende la transmisión inalámbrica de al menos una imagen digital a través de una interfaz inalámbrica (26) ubicada en la base (12).
19. El método de la reivindicación 18, en donde el componente externo es una unidad de procesamiento remoto (28) y la transmisión inalámbrica incluye permitir una segunda comunicación de señal en el ancho de banda de Wi-Fi entre el sistema recubierto y la unidad de procesamiento remoto (28).
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