浅析紫外成像技术在高压设备带电检测中的应用

浅析紫外成像技术在高压设备带电检测中的应用

赵俊石江宁张旭

（国网新疆哈密供电公司新疆哈密839000）

摘要：紫外成像技术在20世纪90年代末期已在电力系统中得到应用，与超声波检测和红外检测等传统方法相比，具有很多独特的优点。实践证明，紫外线成像技术便是一种新型的带电检测技术，对于放电类缺陷，是一种有效的检测技术，相较于其他的检测技术有着明显的优势。本文就研究紫外成像技术的原理、优点、影响因素以及在带电检测中的应用。

关键词：紫外成像；变电设备；带电检测；应用

引言

高压设备在运行过程中，受到自身的设计影响、施工影响、污秽附着物的影响、外部破坏的影响等，容易出现局部电晕和放电的情况，导致绝缘性不断下降，加速设备的损坏，影响设备的正常运转。因此，高压设备必须定期维护，及时发现和处理设备放电的情况，保证设备的安全。现阶段，对于高压设备的放电类缺陷带电检测主要包括红外热成像技术、目视观察法、紫外成像技术等。由于电晕放电有着强度弱和目标小的特点，难以被人眼观察到，因此，目视观察法有着很大地局限性。红外热成像主要通过测量温度来进行放电检测，但是一般情况的放电，温度变化并不明显，导致检测结果不准确。相较于以上两种放电检测技术，紫外成像技术则有着很好的精度和准确度。随着技术的不断发展，应用也越来越广泛。紫外成像检测技术在这些年来得到了全面的发展，作为一项新的应用技术，通过对电力设备放电过程产生大量紫外线原理的应用，准确评估电力设备绝缘状态，有助于及时检查设备现有的放电缺陷。这种技术与其他方法相比，具备简单方便、准确安全的优势，并且应用过程中也不会对其他的设备正常运行产生影响，因此有着巨大的发展前景。

1紫外成像技术

1.1检测原理

日常应用的诸多高压设备中，由于其局部有污秽、毛刺等会对局部场强畸变产生影响，因其增大而导致空气电离形成电晕，这时会向外界发射很多紫外线。这就是紫外成像技术所应用的原理，简述为通过对特制光学传感系统对空气电离产生紫外线的利用，进行处理以后与可见光成像，将其显示在显示器上。最终确定高压设备局部电晕的具体位置，有助于加强对放电实际强度的了解。通常情况下，紫外线波长的范围在40nm~400nm之间，在常见的太阳光线中也有紫外线的存在。这些光线穿过地球臭氧层时，紫外线波长在300nm以内会被吸收，所以达到地球的紫外线大多波长都超过300nm，于是形成一个日盲区的波段范围。为了进一步消除太阳光含有的紫外线影响，在对紫外线成像进行检测时最好将波长控制在280nm~300nm的范围内。

1.2技术优势

与传统的预防性试验和离线检测相比，紫外成像检测技术有以下技术优势。对运行电力设备进行无损伤、非破坏性检测，可快速得到检测结果，并可做到不停电、不改变系统的运行状态。检测灵敏度高，保证检测结果可靠；更能直观地显示出设备的运行状态。利用视频记录模式，可在高速运动情况下完成高质量检测。通过视频和图像记录故障设备的电晕严重程度、温度、湿度、日期和时间等。

2紫外成像技术在高压设备带电检测中的应用

2.1检查高压设备的污染情况

污染物是影响设备运转的一项内容，通常情况下，高压设备暴露在空气中，会受到粉尘的污染，不仅会导电，在高压的情况下会放电。这就增加人们的操作困难，通常情况下，污染物容易被忽视，不重视其对高压设备的危害，也没有对污染物进行放电分析，导致设备运行存在风险。因此，可以利用紫外成像技术，判断污染物对设备带来的放电影响，及时排除污染物。

2.2对架空导线进行检测

利用紫外成像技术对架空导线进行检测，可知架空导线产生放电主要是因为导线表面存在一些细小的毛刺，或是隔离棒与导线接触的地方发生了较大的弯曲，导致局部场强过高，引发电晕放电。在实际工作中，针对导线上出现毛刺和磨损引起的放电，一般情况下不进行处理；如果放电现象异常严重，可能是导线断股、散股等引起，会降低导线抗拉强度，影响整个输电线路的安全运行，必要时应直接更换新的导线。

2.3母线放电

很多变电站母线都是采用圆形或矩形截面绞线和裸导线，其作用在于汇集电能、分配电能和传送电能。在变电站中，母线具有重要的作用，一旦受到损害会直接导致停电。在笔者选用的试验实例中，通过对500kV变电站的运行进行检测，相关数据显示当时空气湿度为73%，距离是10m，增益是140，在放电平稳的状态下检测出来的光子数是18180。这个实例说明变电站母线位置出现了毛刺放电的情况，应该在天气比较干燥的情况下进行再一次的检测，对放电的光子数进行对比，如果出现湿度大放电明显的情况，就不需要对其进行处理，而其他的情况下就要处理毛刺，采用打磨的方式消除隐患。

2.4导线外伤探测

导线架线时拖伤、运行过程中外部损伤（如人为砸伤）、断股、散股等均可检测。导线表面或内部变形都可能导致其附近电场强度变强，在满足条件时会产生电晕。这种电晕用人工方式难以判断，但用紫外成像技术可轻松检测到。这对于日常巡查和检验工程质量很有意义。

2.5隔离开关放电

隔离开关使用的频率最高，其本身的隔离作用、结构原理较为简单，但是因为使用量的增大导致其工作可靠性受到影响。在运行环境下多种因素都会对其产生影响，比如毛刺、污染、腐蚀等，会导致电场分布不均和局部放电。比如一个220kV变电站，在其内部隔离开关旋转位置放电紫外图谱，晴天检测时湿度为48%，距离是10m，风速小于2m/s，增益是150，最终检测到的放电光子数是1530，这个结果为Ⅱ级缺陷。对其判定为放电过度集中在隔离开关旋转位置的绝缘子处。而在实际确认时还要考虑旋转机构与金属构件位置污秽对放电的影响，这就要求工作人员预防雨天条件下的湿闪，在设备停电状况下处理污秽，以消除隐患。

2.6寻找无线电干扰源

高压设备的放电会产生强大的无线电干扰，影响到附近的通信和电视信号的接收等，使用紫外成像技术可迅速找到无线电干扰源。

结语

本文对紫外成像检测技术原理及其在高压电力设备电晕放电检测的应用情况进行了分析，得出以下结论：紫外成像检测技术可以直观地观测到高压电力设备电晕放电的情况，且不影响设备的运行状态，可用于变电站与输电线路日常巡检工作，有助于及时发现设备放电缺陷并消缺。紫外成像检测的光子计数受检测距离、湿度、风速等环境影响。在实际使用中，应将外界条件影响降到最低，使得紫外光子计数相对比较稳定。紫外成像检测技术在实际应用中还存在定量检测等问题，目前还没有统一的紫外检测标准可供参考。因此，未来还需积累大量现场经验，进一步研究定量分析方法。

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