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摘要：紫外成像技术能够更加快捷、直观、灵敏的检测高压设备放电情况，在变电站带电检测中具有重要的应用价值，能够显著增强设备故障点的检测能力，有效提高变电站运行的稳定性。本文主要研究紫外成像技术在变电站带电检测中的应用，分析了紫外成像技术的原理和诊断评估方法，并通过结合具体实例，对紫外成像技术在变电站带电检测中的具体应用进行了探讨。
关键词：紫外成像法；诊断；故障；检测；处理
引言
电晕是在极不均匀电场中的气体局部放电现象，在变电站内比较常见。电晕放电一方面会造成一些不利的影响，但另一方面高压设备上若产生电晕放电，则预示着设备可能存在某些薄弱环节或缺陷。因此，及时发现电晕现象并查明其损坏部位对于保证变电站的可靠运行具有十分重要的意义。目前，电晕放电检测方法主要有：脉冲电流法、声波法、红外成像法等，这些方法在保障设备可靠运行方面起到了积极的作用，但也存在一定的局限性。而近年来兴起的紫外成像法为电晕放电的检测提供了一种新的思路和途径，它能直观地显示运行设备的放电部位和放电形态，具有抗干扰能力强、放电点定位准确和灵敏度高的特点，所以成为了电力系统带电检测中一种行之有效的技术手段，并正被广泛应用于实际生产中。
1 紫外成像法及其诊断评估方法
电晕放电时，空气中N2的电离会辐射出光波（紫外线等）和声波，产生不同波长的紫外光谱，波长范围一般为230nm～405nm。在240nm～280nm的光谱段中，太阳传输来的紫外光分量极低，因而可以通过特殊的滤镜，最大程度降低太阳辐射的干扰，检测到240nm～280nm之间设备放电产生的紫外光谱，并将其转换成可见光图像，达到对设备绝缘状态的评估。
紫外成像检测仪的工作原理：首先利用分光镜将输入的光线分离成两部分，一部分形成可见光影像，另一部分经过紫外光过滤后，只保留紫外部分，再经放大器处理后可以得到高清晰度的紫外图像；然后，通过特殊的影像处理工艺将紫外光影像和可见光影像叠加起来，形成复合影像。
一般用紫外成像仪检测到的紫外光子数（或光斑面积）来表征或量化放电强度，判断设备的放电状况。
目前，世界上最权威的紫外检测导则是美国电力科学研究院（EPRI）制定的《架空输电线路紫外检测导则》和《变电站电晕电弧紫外检测导则》。两个导则都介绍了电晕现象的三种评估方法。
（1）直接法。直接利用电晕检测仪的检测结果对设备的电晕状况进行评价，一般仅用于严重故障的判断。
（2）同类比较法。对同一回路的同类设备或同一设备在相同运行工况下的同一部件之间作检测结果比较。具体做法：利用电晕检测仪获得同类设备的对应部位电晕活动产生的光子数量进行纵向和横向比较。用同类比较法容易判断出电晕放电是否正常，其适用范围比较广，运用也比较方便。
（3）档案分析法。对测量结果与设备电晕活动档案记录的数据进行比较分析。其基础工作是要建立设备电晕放电技术档案。该方法可分析设备在不同时期的电晕检测结果，包括温度、湿度等分布变化，以掌握设备电晕活动的变化趋势，然后进行判断。
我国的行业标准DL/T345—2010《带电设备紫外诊断技术应用导则》给出的诊断方法如下：
（1）图像观察法。根据带电设备电晕状态，对异常电晕的属性、发生部位和严重程度进行判断和缺陷定级；
（2）同类比较法。通过同类带电设备对应部位电晕放电的紫外图像或紫外计数进行横向比较，对带电设备电晕放电状态进行评估。
2 故障检测实例
湛江供电局220kV赤坎变电站于1996年投产，最近发现该变电站220kVⅡM母线在运行中有异常放电声响。220kVⅡM母线绝缘子为纯瓷材质。
2.1 检测数据与放电图像
2013年4月1日，用CoroCAM504P型紫外成像仪在线检测排查，检测环境温度为15℃，环境相对湿度为40%。紫外放电图像如图1所示，绝缘子紫外成像检测数据如表1所示。
C相绝缘子紫外放电量较A、B两相明显偏大，紫外放电粒子集中在绝缘子与导线连接部位。
定位异常放电声响的位置为该副母C相靠近主控室侧第一串绝缘子。通过望远镜观测，该部位绝缘子表面有闪络痕迹。
C相绝缘子放电量较其他两相明显偏大，且放电量集中在绝缘子与导线连接部位，此部位的配件存在尖端，极易引起电场分布不均而放电。
检测人员于次日改变了检测位置，在C相绝缘子正下方检测，放电图像如图2所示，检测到的光子数为479。确定与导线连接侧第一、二片绝缘子之间有较大的放电量。
图2 在C相绝缘子下方检测到的放电图像
2.2 故障处理
2013年9月3日，结合该变电站停电检修机会，对存在缺陷的220kVⅡM母线绝缘子串进行了更换，将其更换成复合型绝缘子。运行后跟踪检测了一段时间，结果显示紫外放电量测试值在42左右。
更换下来的故障绝缘串第一、二片绝缘子之间有明显的贯穿放电痕迹。由于该变电站所在地区为酸雨区，设备长期处在重度污染的环境下，绝缘子表面沉积污秽，在雾、雨、融冰等的作用下，污秽层中可溶性导电物溶解、电离，使绝缘子表面电导加剧，泄漏电流增加，在电场的作用下，逐步形成局部电弧。电弧不断发展便会贯穿两极，完成闪络，形成放电通路。
3 建议
（1）紫外成像法作为一种新的电气设备绝缘带电检测方法，可有效检测到变电站高压设备由于缺陷或故障而导致的放电现象，非常适用于设备的绝缘状态评估。
（2）对污秽程度较高的地区应缩短紫外成像检测周期，尤其要加强对疑似放电缺陷设备的检测。对已有异常放电声响缺陷的设备要进行跟踪检测，并根据检测情况适时采取措施。
（3）紫外检测易受天气、测试距离和仪器增益等多种因素影响。在对检测数据分析判断时，采用同类比较法进行横向比较较为适宜，尤其是放电故障不是很严重的设备。
4 结语
实践证明，紫外成像技术能有效、直观地观测到高压设备放电的情况，为故障检测提供了新的强大的诊断手段，且能够实现白天检测，技术上完全可以达到观察放电的目的。虽然目前紫外成像法是一项新的技术手段，技术上还不够成熟，尤其是在状态诊断上还未有制定出相关标准，在一定程度上限制了现场应用，但因其具有简单高效、直观形象，并且能实现在线观测等优点，具有广泛的应用前景，因此有必要对该项技术在电力系统进行推广应用和深入研究。
参考文献：
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[3] 房姗姗，丁玲莉.刘璐.紫外成像技术在变电站带电检测中的应用[J].科技展望.2016（35）
论文作者:李萌
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/22
标签：电晕论文; 绝缘子论文; 设备论文; 变电站论文; 技术论文; 部位论文; 故障论文; 《基层建设》2017年5期论文;