摘要：在整个供电体系中，变电系统是确保电力正常供应的关键环节，因此，为了满足电力用户的用电需求，必须加强变电设备的故障检测及相关维修工作。随着物理成像理论及配套技术的不断完善，紫外成像技术被广泛应用于供电系统的变电设备维修中。本文详细论述了紫外成像技术的主要原理及其在变电设备维修中的应用价值，着重分析了紫外成像技术在具体变电设备故障检测及维修中的方式方法，并结合典型变电设备故障实例对具体的维修方式及故障处理效果进行了评价，初步论证了该技术在变电设备检修中的可行性。此外，为变电设备的典型故障解决提供了实践参考。
关键词：紫外成像技术；变电设备；检修；实例分析
1.紫外成像技术原理
变电设备主要用于线路高低压切换，设备在使用过程中，时常出现高压开关柜穿柜套管绝缘不良的故障，进而出现弧光接地，从而引发设备烧损、爆炸等恶性事故。由于变电设备缺陷，高压电流在接触不均匀变电设备时将出现局部放电问题，不同的电流强度将引发电晕、电弧及火球等各类不同程度灾害，其后果不堪设想，严重威胁了居民用电安全。经典物理学指出，放电原理是空气中的分子在强电场作用下发生电离现象，空气分子从电能中获取能量，分子内电子在能量驱动下，从高能层级向低能层级跃迁，跃迁能量以紫外线形式释放，其波长介于23-40cm，而紫外线波长一般介于4-40cm；在自然界中，太阳辐射是紫外线的唯一来源，太阳辐射带来的紫外辐射波长均高于300nm，该辐射波长处于检测盲区内，考虑到跃迁带来的紫外线波长具有特异性和可探测性，可将上述特性应用于放电故障的检测中，从而提升检测的精度。
1.1 紫外成像技术的检测方式及原理
考虑到太阳紫外线处于盲区内，因此，可选用紫外线成像设备在变电设备附近进行紫外线成像作业，为了保证紫外线波长的识别精度，特在成像仪外侧加设光源滤波器，尽可能捕捉到波长介于23-40cm的紫外线。由于白天肉眼无法观察变电弧、电晕现象，采用紫外线成像设备，能实现对变电设备的全天候检测 [1]。紫外线成像设备的基本工作原理为：仪器接收设备放电过程中产生的紫外线光源，光源经滤波器及成像镜头作用，达到造影的目的，为了实现紫外光源的可视化，仪器内分别安装紫外线及可见光通道，采用可见光与紫外线的融合技术，将处理后的光源传输至传感器内，最终显示于成像屏幕中。仪器操作人员根据屏幕中图像呈像位置，间接判定设备放电部位，从而达到精确定位，快速处理的目的。
1.2 影响变电设备放电检测的原因
紫外线成像技术通过评价单位时间内的紫外线粒子数间接判定变电设备的放电强度，从而确定变电设备的损伤程度。在实际成像检测阶段，紫外线粒子数容易受到成像距离、压强、环境温湿度等综合因素的干扰，容易对检测结果构成误差，从而导致设备放电误判；此外，诸如观测视角、仪器使用正确性等人为因素也会不同程度影响成像结果。紫外线光源强度与成像距离呈负相关，成像距离越远，真实信号被噪声淹没的可能性就越大，导致采集到的变电设备放电次数降低，若成像距离过远时，成像结果基本失效。常规条件下，紫外设备的成像采集结果，在压强升高，温度降低时，有效粒子数减少；在压强降低，温度升高时，有效粒子数增加，在具体检测实践中，应综合考虑压强及温度对有效粒子数的干扰。增益功能主要用来均衡紫外线成像过程中出现的误差，调节增益值能改变设备的粒子数测算能力，根据有效粒子数目的大小调节增益值能显著降低成像误差，通过选取不同增益值，实现变电设备放电部位的快速标定[2]。
2 .紫外成像检测技术的实践应用
随着电子探测技术的不断发展，变电设备的故障检测方式呈现多样化发展，当前，在变电设备故障检测方面主要有红外线和紫外线信号探测方法。虽然二者均采用成像设备收集光信号，但在操作原理上存在较大差异。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆红外线成像技术主要采集波长介于7-13μm的红外线信号，主要根据故障设备不同区域温度的差异，实现故障的特异性判定，而变电设备的热源主要来自于电流做功，在工程实际中，由于一些设备损伤严重，内部温度场遭到破坏，导致温度变化不明显，但并不代表变电设备尚未放电。相反，紫外线成像技术借助光信号波长判定，在保证检测距离及外界环境合理的情况下，能清晰准确的判定变电设备的放电部位，此外，增益值调节技术很好地解决了紫外线成像技术的误差。因此，相较于红外线成像技术而言，紫外线成像技术更加适用于变电设备的检测工作。
2.1 变电设备放电故障分析及概述
为了论证紫外线成像技术在变电设备故障处置中的适用性，本文选取一起典型的户外变电设备放电故障为研究对象，着重分析紫外线成像技术在变电设备检测方面的应用。国内某供电公司500kV变电站变压器经常出现放电现象，经技术人员初步检查，判定为变压器内匝间短路引起放电，但技术人员一直无法精确判定放电的具体位置及强度，采用红外线成像设备检测结果较为模糊，加之该地夏季湿热多雨，温度及湿度因素严重干扰了检测结果。为了克服红外线成像设备带来的弊端，拟采用紫外线成像仪器对变压器匝间位置进行带电检测作业；为了保证成像结果的稳定性，排除距离、环境等因素的干扰，对初步确定的放电位置进行二次确认，保证检测的精确性。此外，为了尽可能降低电路闭合时电流做功产生的热量烧蚀变电设备元器件，在通电之初应在线路内串联引流棒，引流棒的工作原理为将感应电流汇聚到储弧筒内，防止电弧外泄引发危险，储弧筒与大地相连，可以实时将感应电荷传送至大地。需要注意的是，引流棒虽然起到消解电弧的作用，但引流棒本身也属于电器元件，当电路断开时，储弧筒端部残存一部分电荷，且引流线两端有一定的电位差，导致引流棒与支座间形成放电电压，因此，必须再加设一枚接触头，保证其始终与引流棒接触良好，确保放电电流能够及时传输至大地。
2.2 变电设备放电故障的处置及措施
分析变电设备故障现场情况可知，放电部位主要存在于输电线接地开关处于闭合状态下的引流棒和储弧筒与接触头接触位置，由于接触头部位起到释放引流棒及储弧筒感应电流的作用，此处电流必须完全闭合，杜绝出现漏电现象。若在此处通过紫外线成像设备发现放电现象，则基本可以判定放电源自于接触头附近，可能是由于接触头与引流棒间未完全贴合，或由于接触材料发生氧化反应而降低了材料的绝缘性能。变电设备检测技术人员及时更换了接触头，并对接触头及引流棒等关键部位进行了仔细检查，对原有放电遗留的电弧作用痕迹进行了仔细清理。此外，经人工检查发现，接电开关闭合处也存在大量的烧蚀痕迹，经技术人员现场分析，基本确认是因接地开关与引流棒接触不良所致。在接地开关处于分离状态下，由于接触不良，导致回路没有完全断电，线路内仍然存在持续不断的感应电流放电现象，由于电流的长期烧灼，闭合开关的缺陷不断加剧，导致感应电流持续增长，形成恶性循环。故障部位确认后，变电设备维修人员对烧蚀部位进行了彻底清理，并更换了接地开关，开关闭合和，在变电设备正常工作阶段，再次采用紫外线成像仪在故障部位检测放电现象，经检测结果显示，变电设备的局部放电现象完全消失[3]。此外，紫外线成像检测技术仍具有很大的局限性，该技术目前只能应用于户外变电设备的检测，出于安全考虑，户内设备不允许开柜带电检测，而紫外线无法穿透柜门，户内检测时，紫外线成像检测技术失效。
3 .结语
经过工程实践检验，紫外线成像技术能够全面精准的对户外变电设备进行检测，该技术不但能精确判断放电位置，还能得到具体的放电强度，对于快速发现并解决变电设备故障，保证用户用电安全意义深远。
参考文献
[1] 高燃，束畅，尹建军，郭翔，黄道均.紫外成像技术在变电站一次设备检修中的应用[J].山东电力技术，2016（6）：80-81.
[2] 王少华，梅冰笑，叶自强，等.紫外线成像检测技术及其在电气设备电晕放电检测中的应用[J].高压电器，2011,47（11）：94-96.
[3] 严璋.电力绝缘在线监测技术[M].北京：中国电力出版社，1995.
论文作者:陆志刚,邓婕
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/28
标签：设备论文; 紫外线论文; 技术论文; 故障论文; 波长论文; 部位论文; 粒子论文; 《基层建设》2016年36期论文;