摘要：运用紫外成像仪对变电站电气设备进行紫外放电强度检测可以及时发现设备缺陷和隐患,提高设备运行可靠性有效提高供电可靠性电气设备紫外放电检测技术可以检测电晕放电和表面局部放电特性以及电气设备外绝缘状态和污秽程度, 可以为设备状态检修提供依据, 为电气设备状态检修工作的开展奠定基础。本文分析了紫外成像技术在变电站一次设备检修中的应用。
关键词：紫外成像技术；变电站一次设备检修；应用；
变电站配电装置设备在大气环境下工作在运行时间较久后, 随着绝缘性能的降低出现结构缺陷或表面污秽和湿度的增加会产生电晕和表面局部放电现象引发设备事故, 影响电力系统安全稳定运行。电晕和表面局部放电过程中电晕和放电部位将大量辐射紫外线这样便可以利用电晕和表面局部放电的产生和增强, 间接评估运行设备的绝缘状况和及时发现绝缘设备的缺陷。
一、紫外成像仪的技术特点
紫外成像仪使用紫外光成像技术，可以直观形象地观察到放电的情况。通过观察电晕产生的位置、形状、强度等，使现场人员能迅速准确地定位放电点的位置，并可通过数码技术来记录动态和静态图像。对比相邻运行的相关设备的图像和该设备的历史记录图像，可以准确地判断运行设备的健康状况。也可检测出设备及绝缘的早期故障和性能降低情况，从而提高电力系统运行的可靠性。老化部件的早期检测可节约维修费用，使非计划的电力中断减少到最少，增加供电可靠性。紫外成像仪有紫外线和可见光2个通道。前者用于电晕成像；后者用于拍摄环境( 绝缘体、导线等) 图片。当输变电设备周边的电场强度达到一定数值时，就会出现电晕现象。一旦输变电设备出现电晕现象，则设备周边的空气就会发生电离现象。电离会使空气中的电子从电场获取能量，并从激励状态变为以往稳态的电子能状态，进而通过电晕、火花放电和闪络等释放能量，辐射出紫外线光波。紫外线图像和可见光图像可以同时生成，用于同时观察电晕和周围环境情况。紫外成像检测设备的通道可分为紫外光和可见光两条通道。其中，紫外光通道常用于电晕成像中，而可见光通道常用于拍摄周围环境。当这两种图像叠加成为一幅图像后，可从图像中观察到设备电晕及其周围环境，依据分析结果可得到输变电设备运行过程中出现的电晕情况和电晕源头的位置。
二、紫外成像仪与红外热像仪的技术比较
红外热像仪现在主要用来探测物体温度和定位，红外热像仪能够探测红外辐射能量分布，并在红外探测器的光敏元件上反映出红外热像图，这种热像图与物体表面的温度场相对应。简而言之，红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。用亮表示温度高，暗表示温度低，或用暖色和冷色表示温度高低。大部分常见有机物质和部分无机物质都具有紫外或可见光吸收基团，因而有较强的紫外或可见光吸收能力。为得到较高的灵敏度，常选择被测物质能产生最大吸收的波长作检测波长，但为了选择性或其他目的也可适当牺牲灵敏度而选择吸收稍弱的波长。紫外成像仪适用于对紫外或可见光有较强吸收能力物质的检测。紫外成像和红外成像是2 种互补而非冲突的技术。一个完整的电力设施检测应该包括紫外成像、红外成像和可见光检测。电晕是一种发光的表面局部放电现象，是由于局部高强度电场使空气产生电离的结果。该过程仅产生微小的热量，红外检测通常不能发现。红外成像通常是检测在高电阻处产生的热点。紫外成像仪可以检测到的现象往往红外热像仪不能检测到，而红外热像仪可以检测到的现象往往紫外成像仪不能检测到。
三、实例分析
1.某电力企业采用紫外成像检测技术对变电站和输电线路进行了反复检测，发现许多输变电设备中存在放电现象，且多数故障较为严重。该电力企业根据检测结果，及时排除了相关输变电设备中存在的故障。通过此次检测工作，该电力企业对紫外成像检测技术的应用有了进一步的了解，对输变电设备的放电部位进行了详细的定位检测，并详细记录了检测资料，从而为扩大检测范围提供有效依据。在实际检测工作中，输变电设备各个部位因存在放电而导致电晕现象
2.故障描述与分析。选取其中具有代表性的一例来说明紫外成像技术在检测设备放电方面的应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆某500kV 变电站中某500kV 线路接地隔离开关在运行中长期存在异常电晕放电现象， 站内运维人员观测一直未能准确定位该异常放电具体位置， 在红外测温中也由于成像模糊，且受站内日照、气温等因素干扰，未能准确观测放电点，给缺陷的诊断带来一定的困难。带电检测工作中，首次使用紫外成像检测仪在该变电站进行了带电检测，同时对该处放电点进行了紫外成像复测。根据线路接地隔离开关的结构分析可知，为避免接地隔离开关合闸时线路存在的大量感应电荷对主触指形成放电烧蚀，设计之初便在主触指完成合闸动作之前预先通过引流棒、引流引线提前将感应电荷导入动触头底部的灭弧罐， 再通过灭弧罐接地释放感应电荷；该灭弧罐相当于一个微型断路器，起到释放感应电荷的同时又不引起电弧的作用； 而当接地隔离开关分闸时，灭弧罐两端会存在一定的剩余电荷，同时较长的引流线也存在感应电压，故使得引流棒与底座间存在感应电压，形成放电，所以必须为灭弧罐再设计一个触指，使灭弧罐在分闸状态下，该触指始终与引流棒良好接触， 构成一个完整的放电回路，消除放电现象。
3.故障处理。具体的放电点位于线路接地隔离开关分闸状态时的引流棒与灭弧罐放电触指接触的部位， 由于该处需要一个良好的放电回路对灭弧罐放电， 若存在这样一个电晕放电，则可判断为放电回路接触不良，即灭弧罐放电触指与引流棒之间存在微小间隙或因氧化导致接触不良。针对发现的放电现象，现场更换了引流棒与放电触指的接触位置。同时对引流棒与放电触指的烧蚀痕迹进行了清洗打磨，检查发现线路接地隔离开关的灭弧罐放电触指处于接地隔离开关合闸引流棒间存在明显的放电烧蚀痕迹， 现场发现该灭弧罐放电触指与隔离开关合闸引流棒接触不良， 分析认为由于接触不良的缘故， 使该接触部位在隔离开关分闸状态中持续不断地存在感应电放电现象， 长久运行中造成接触部分烧蚀，形成该缺陷，与紫外成像检测结果中得到的判断一致。随后，对该接触部位进行了清洗打磨处理，同时对灭弧罐放电触指进行了调整， 改变了其与引流棒的接触位置。随后在新的接触部位进行打磨，确保接触良好，并涂抹导电膏。经过送电后观察，已无放电现象，该缺陷消除。
四、注意问题
1.紫外成像检测工作的影响因素。一是湿度。环境湿度的增加会提升绝缘体的导电能力，导致输变电设备放电脉冲数值不断上升，进而引发绝缘体放电。湿度越大，空气中水汽颗粒对紫外线的吸收和阻挡能力就越强，对紫外线的检测效果就越差。二是距离。采用紫外成像技术检测输变电设备时，检测距离越远，视场角度就越小，进而影响紫外检测的灵敏度。三是气压和温度。空气的密度与环境温度、气压有着密切的关系。如果空气中的气压增高或温度降低，空气密度就会增大，空气分子间的距离就会缩短。电场会缩小空气分子的运行空间，降低其获取能量的能力，进而增加空气电离的难度，导致电场强度不断增高，最终对检测效果造成影响。四是污秽。资料表明，正常的绝缘子上覆有污秽时，绝缘子的放电次数就会受到其表面湿度的影响。如果表面湿度＞95%，则绝缘子的放电次数会大于正常情况下的放电次数；如果表面湿度＜75%，则绝缘子的放电次数会小于正常情况下的放电次数。
2.紫外成像仪实际应用需要解决的问题。紫外成像检测技术在国内电力系统中应用的时间较短，目前仍处于技术引进的初级阶段。影响测量结果的主要因素有所选增益、检测距离、气压、温度、湿度和风力等。在实际应用中尚存在一些问题有待改进。一是紫外光子标定问题。紫外成像检测的标定方法是以计量紫外光子数来衡量放电程度。但现场准确检测电气设备紫外光子数比较困难。二是电晕放电强度的量化问题。目前，利用紫外成像仪在现场进行电晕放电检测时， 通常是根据仪器所显示的单位时间(1min ) 内的紫外光子数，对电晕放电强度进行量化。然而，这种方法并不能有效判断电气设备电晕放电处在什么阶段，是否存在即将发生闪络的危险，也不能有效判断电晕损失是否在正常的范围之内。三是对电晕放电后果的评估问题。不同设备或同一设备不同部位的电晕放电所导致的后果不一定相同。同时，在检测过程中，环境因素的作用反映在电晕检测中表现为：不同环境下，通过紫外成像仪观察到的电晕放电有一定变化。因此，如何正确评估电晕放电后果，是紫外成像检测技术在电力系统应用中亟需解决的问题。
由于光辐射的复杂性, 加之气象条件如气压、温度、湿度等对气体电离具有直接的影响所以紫外成像仪只能对分析判断提供辅助依据。电气设备紫外放电检测作为一种新兴的检测技术缺乏规范的参考标准需要在变电站、输电线路进行大量的实际检测, 以积累丰富的实用化技术和应用经验, 更好地为变电站安全稳定运行提供技术保障。
参考文献
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[3]王少华，梅冰笑，叶自强，罗 盛．紫外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，2015，47(11)：94．
论文作者:张奋耀
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/2
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