紫外成像技術(shù)在變電設(shè)備帶電檢測中的應(yīng)用

高啟超 焦利冬 李迪

摘要：在電力建設(shè)中變電設(shè)備發(fā)揮著重要作用，變電設(shè)備的安全運(yùn)行是電網(wǎng)、電力系統(tǒng)輸供電安全的保障。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，紫外成像技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在變電設(shè)備帶電檢測中得到了應(yīng)用，其可以明確地判斷出變電設(shè)備故障發(fā)生部位、故障程度等。因此，在變電設(shè)備檢修中，紫外成像技術(shù)有著重要的應(yīng)用意義。本文分析了紫外成像技術(shù)在變電設(shè)備帶電檢測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：紫外成像技術(shù);變電設(shè)備帶電檢測;應(yīng)用

紫外成像檢測技術(shù)在這些年來得到了全面的發(fā)展，作為一項新的應(yīng)用技術(shù)，通過對電力設(shè)備放電過程產(chǎn)生大量紫外線原理的應(yīng)用，準(zhǔn)確評估電力設(shè)備絕緣狀態(tài)，有助于及時檢查設(shè)備現(xiàn)有的放電缺陷。這種技術(shù)與其他方法相比，具備簡單方便、準(zhǔn)確安全的優(yōu)勢，并且應(yīng)用過程中也不會對其他的設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此有著巨大的發(fā)展前景。

一、紫外成像儀特點(diǎn)

紫外成像儀使用紫外光成像技術(shù)，可以直觀形象地觀察到放電的情況。通過觀察電暈產(chǎn)生的位置、形狀、強(qiáng)度等，使現(xiàn)場人員能迅速準(zhǔn)確地定位放電點(diǎn)的位置，并可通過數(shù)碼技術(shù)來記錄動態(tài)和靜態(tài)圖像。對比相鄰運(yùn)行的相關(guān)設(shè)備的圖像和該設(shè)備的歷史記錄圖像，可以準(zhǔn)確地判斷運(yùn)行設(shè)備的健康狀況。也可檢測出設(shè)備及絕緣的早期故障和性能降低情況，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。老化部件的早期檢測可節(jié)約維修費(fèi)用，使非計劃的電力中斷減少到最少，增加供電可靠性。紫外成像儀有紫外線和可見光2個通道。前者用于電暈成像;后者用于拍攝環(huán)境（ 絕緣體、導(dǎo)線等） 圖片。當(dāng)輸變電設(shè)備周邊的電場強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時，就會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象。一旦輸變電設(shè)備出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，則設(shè)備周邊的空氣就會發(fā)生電離現(xiàn)象。電離會使空氣中的電子從電場獲取能量，并從激勵狀態(tài)變?yōu)橐酝€(wěn)態(tài)的電子能狀態(tài)，進(jìn)而通過電暈、火花放電和閃絡(luò)等釋放能量，輻射出紫外線光波。紫外線圖像和可見光圖像可以同時生成，用于同時觀察電暈和周圍環(huán)境情況。紫外成像檢測設(shè)備的通道可分為紫外光和可見光兩條通道。其中，紫外光通道常用于電暈成像中，而可見光通道常用于拍攝周圍環(huán)境。當(dāng)這兩種圖像疊加成為一幅圖像后，可從圖像中觀察到設(shè)備電暈及其周圍環(huán)境，依據(jù)分析結(jié)果可得到輸變電設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的電暈情況和電暈源頭的位置。

二、紫外成像儀與紅外熱像儀的技術(shù)比較

紅外熱像儀現(xiàn)在主要用來探測物體溫度和定位，紅外熱像儀能夠探測紅外輻射能量分布，并在紅外探測器的光敏元件上反映出紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的溫度場相對應(yīng)。為得到較高的靈敏度，常選擇被測物質(zhì)能產(chǎn)生最大吸收的波長作檢測波長，但為了選擇性或其他目的也可適當(dāng)犧牲靈敏度而選擇吸收稍弱的波長。紫外成像儀適用于對紫外或可見光有較強(qiáng)吸收能力物質(zhì)的檢測。紫外成像和紅外成像是2 種互補(bǔ)而非沖突的技術(shù)。一個完整的電力設(shè)施檢測應(yīng)該包括紫外成像、紅外成像和可見光檢測。電暈是一種發(fā)光的表面局部放電現(xiàn)象，是由于局部高強(qiáng)度電場使空氣產(chǎn)生電離的結(jié)果。該過程僅產(chǎn)生微小的熱量，紅外檢測通常不能發(fā)現(xiàn)。紅外成像通常是檢測在高電阻處產(chǎn)生的熱點(diǎn)。紫外成像儀可以檢測到的現(xiàn)象往往紅外熱像儀不能檢測到，而紅外熱像儀可以檢測到的現(xiàn)象往往紫外成像儀不能檢測到。

三、實(shí)例分析

（一）某電力企業(yè)采用紫外成像檢測技術(shù)對變電站和輸電線路進(jìn)行了反復(fù)檢測，發(fā)現(xiàn)許多輸變電設(shè)備中存在放電現(xiàn)象，且多數(shù)故障較為嚴(yán)重。通過此次檢測工作，該電力企業(yè)對紫外成像檢測技術(shù)的應(yīng)用有了進(jìn)一步的了解，對輸變電設(shè)備的放電部位進(jìn)行了詳細(xì)的定位檢測，并詳細(xì)記錄了檢測資料，從而為擴(kuò)大檢測范圍提供有效依據(jù)。

（二）故障描述與分析。選取其中具有代表性的一例來說明紫外成像技術(shù)在檢測設(shè)備放電方面的應(yīng)用。某500kV 變電站中某500kV 線路接地隔離開關(guān)在運(yùn)行中長期存在異常電暈放電現(xiàn)象， 站內(nèi)運(yùn)維人員觀測一直未能準(zhǔn)確定位該異常放電具體位置， 在紅外測溫中也由于成像模糊，且受站內(nèi)日照、氣溫等因素干擾，未能準(zhǔn)確觀測放電點(diǎn)，給缺陷的診斷帶來一定的困難。帶電檢測工作中，首次使用紫外成像檢測儀在該變電站進(jìn)行了帶電檢測，同時對該處放電點(diǎn)進(jìn)行了紫外成像復(fù)測。根據(jù)線路接地隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)分析可知，為避免接地隔離開關(guān)合閘時線路存在的大量感應(yīng)電荷對主觸指形成放電燒蝕，設(shè)計之初便在主觸指完成合閘動作之前預(yù)先通過引流棒、引流引線提前將感應(yīng)電荷導(dǎo)入動觸頭底部的滅弧罐， 再通過滅弧罐接地釋放感應(yīng)電荷;該滅弧罐相當(dāng)于一個微型斷路器，起到釋放感應(yīng)電荷的同時又不引起電弧的作用; 而當(dāng)接地隔離開關(guān)分閘時，滅弧罐兩端會存在一定的剩余電荷，同時較長的引流線也存在感應(yīng)電壓，故使得引流棒與底座間存在感應(yīng)電壓，形成放電，所以必須為滅弧罐再設(shè)計一個觸指，使滅弧罐在分閘狀態(tài)下，該觸指始終與引流棒良好接觸， 構(gòu)成一個完整的放電回路，消除放電現(xiàn)象。

（三）故障處理。具體的放電點(diǎn)位于線路接地隔離開關(guān)分閘狀態(tài)時的引流棒與滅弧罐放電觸指接觸的部位， 由于該處需要一個良好的放電回路對滅弧罐放電， 若存在這樣一個電暈放電，則可判斷為放電回路接觸不良，即滅弧罐放電觸指與引流棒之間存在微小間隙或因氧化導(dǎo)致接觸不良。針對發(fā)現(xiàn)的放電現(xiàn)象，現(xiàn)場更換了引流棒與放電觸指的接觸位置。同時對引流棒與放電觸指的燒蝕痕跡進(jìn)行了清洗打磨，檢查發(fā)現(xiàn)線路接地隔離開關(guān)的滅弧罐放電觸指處于接地隔離開關(guān)合閘引流棒間存在明顯的放電燒蝕痕跡， 現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該滅弧罐放電觸指與隔離開關(guān)合閘引流棒接觸不良， 分析認(rèn)為由于接觸不良的緣故， 使該接觸部位在隔離開關(guān)分閘狀態(tài)中持續(xù)不斷地存在感應(yīng)電放電現(xiàn)象， 長久運(yùn)行中造成接觸部分燒蝕，形成該缺陷，與紫外成像檢測結(jié)果中得到的判斷一致。隨后，對該接觸部位進(jìn)行了清洗打磨處理，同時對滅弧罐放電觸指進(jìn)行了調(diào)整， 改變了其與引流棒的接觸位置。隨后在新的接觸部位進(jìn)行打磨，確保接觸良好，并涂抹導(dǎo)電膏。經(jīng)過送電后觀察，已無放電現(xiàn)象，該缺陷消除。

雖然當(dāng)前變電設(shè)備紫外成像檢測技術(shù)還存在很多缺陷和不足，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，這些問題最終都會得到解決，從而提高變電設(shè)備安全檢測質(zhì)量，促進(jìn)電力系統(tǒng)的持續(xù)、溫度、健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊安文，湯衛(wèi)，程光強(qiáng).紫外成像檢測技術(shù)在電力設(shè)備放電檢測上的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2016，29（3）：51-54.