紫外成像在變電設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

王文妍

【摘 ?要】通過對紫外成像測試儀在絕緣子帶電檢測工作中的應(yīng)用，介紹電暈產(chǎn)生機(jī)理、危害及紫外成像測試儀的測試原理，并通過與其他測試方法的比較得出紫外成像測試技術(shù)的特點(diǎn)，同時通過案例分析紫外測試的影響因素，對下階段紫外檢測工作開展提出建議。

【關(guān)鍵詞】紫外成像測試;電暈放電;絕緣子帶電檢測;紅外檢測;超聲波探傷

1 前言

運(yùn)行中的各類絕緣子長期經(jīng)受強(qiáng)電場、高機(jī)械應(yīng)力作用，嚴(yán)重時會發(fā)生絕緣子內(nèi)部破損、外表面開裂，甚至絕緣子破裂造成短路接地等事故，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來了巨大威脅。因此，對絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測工作顯得尤為重要。目前工作中判斷絕緣子是否損壞的主要方法有：耐壓試驗、絕緣電阻測量、紅外檢測、超聲波探傷、目力觀察以及絕緣子帶電測零值等。

2 電暈的產(chǎn)生機(jī)理及危害

電暈即局部放電，是極不均勻電場中所特有的電子崩流注形式的穩(wěn)定放電現(xiàn)象。電暈的產(chǎn)生是因為不平滑的導(dǎo)體產(chǎn)生不均勻電場，在不均勻的電場周圍曲率半徑小的電極附近當(dāng)電壓升高到一定值時，由于空氣游離就會發(fā)生放電，形成電暈。因為在電暈的外圍電場很弱，不發(fā)生碰撞游離，電暈外圍帶電粒子基本都是電離子，這些離子便形成了電暈放電電流。

電暈的發(fā)生，除了有暈光，還有放電聲音，電暈電流是一個不連續(xù)的的高頻脈沖電流，會引起有功損耗和無線電通信干擾，產(chǎn)生氮氧化物和臭氧，造成污染的環(huán)境。電暈對對絕緣子有較大的危害，電暈火花會燒蝕絕緣子的絕緣表面，產(chǎn)生的臭氧和酸對絕緣表面有腐蝕作用，造成絕緣表面變得粗糙，當(dāng)損害滲入絕緣體內(nèi)部時，會形成枝狀生長的通路。長期以往將導(dǎo)致絕緣子的絕緣擊穿，造成電力設(shè)備的故障，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重危害。

3 紫外成像測試儀的原理

紫外線的波長在10nm～400nm區(qū)間，太陽光中也有紫外線，但波長小于280nm的部分幾乎全部被臭氧所吸收，稱為“太陽盲區(qū)”，只有波長在315nm～400nm的可以通過大氣來進(jìn)行傳輸。

絕緣子電暈放電產(chǎn)生的紫外線波長大部分落在280nm～400nm之內(nèi)，小部分波長在200nm～280nm范圍內(nèi)，檢測200nm-280nm波長的紫外線，可判斷絕緣子放電情況。紫外成像儀利用這個原理，檢測絕緣子放電時產(chǎn)生的紫外波長，通過與可見光影像重疊，顯示在儀器的屏幕上，達(dá)到確定絕緣子電暈的強(qiáng)度和具體部位的目的，從而為絕緣子運(yùn)行情況提供更可靠的依據(jù)。紫外成像儀的基本測試參數(shù)包括：紫外光子數(shù)、紫外增益強(qiáng)度、延長疊加等。

4 紫外成像測試儀在絕緣子帶電檢測中的應(yīng)用實(shí)例

國網(wǎng)浙江省杭州供電公司從2009年開始針對500kV瓶窯變、喬司變、富陽變、涌潮變，220kV崇賢變、寧圍變、瓜瀝變、聞堰變等重要樞紐變電所進(jìn)行了全站變電設(shè)備絕緣子外絕緣紫外普測工作，收集了大量數(shù)據(jù)，并積累了一定的測試經(jīng)驗。下面通過實(shí)際工作中使用的SuperB紫外成像儀測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4.1 支柱絕緣子檢測

支柱絕緣子放電現(xiàn)象主要發(fā)生在瓷套附近區(qū)域或者金屬終端部件與陶瓷之間。這表明絕緣子可能出現(xiàn)陶瓷開裂或者由于老化、機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致金屬終端部件與陶瓷松動的情況，另外水分滲進(jìn)陶瓷內(nèi)的間隙也可能引發(fā)電暈放電。為了確定放電現(xiàn)象，應(yīng)該從多角度檢查整個支柱絕緣子。如果絕緣子表面潮濕或有污染物，則放電會迷惑檢測人員并有可能掩蓋那些導(dǎo)致放電的缺陷。

4.2 懸式絕緣子檢測

懸式絕緣子放電現(xiàn)象主要發(fā)生在傘群底部、傘群帽和銷之間或者臨近的鐘罩上。這表明懸式絕緣子可能出現(xiàn)毛細(xì)裂紋、缺少部分陶瓷、球窩生銹、銷釘腐蝕、開口銷燒傷等情況。為了確定放電現(xiàn)象，要特別注意雨后不應(yīng)立即檢查瓷絕緣子，因為相當(dāng)數(shù)量的因濕度導(dǎo)致的電暈會遮蓋其它情形，另外由于懸式絕緣子金具較多，測量時要注意區(qū)分。

4.3 紫外檢測的影響因素

通過實(shí)際工作積累的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)紫外成像儀在絕緣子檢測工作中受到以下因素的影響：

（1）儀器增益的影響。

現(xiàn)場測試時，發(fā)現(xiàn)絕緣子紫外計數(shù)很小時，可提高增益倍數(shù)，以便觀測較弱的電暈現(xiàn)象;紫外計數(shù)中等時，可選擇一般增益;紫外計數(shù)較大時，可調(diào)低增益倍數(shù)，以避免紫外放電圖像相互疊加，便于觀測電暈的放電源。

（2）檢測距離的影響。

儀器與被測絕緣子的距離對結(jié)果有明顯影響。現(xiàn)場經(jīng)驗表明：當(dāng)與被測絕緣子距離增加時，檢測視角將減小，檢測靈敏度下降。理想條件下，均勻介質(zhì)中的點(diǎn)光源所發(fā)射光波的強(qiáng)度與距離的平方成反比?，F(xiàn)場實(shí)際可能與理想情況存在較大差異，但可以確定隨著被測絕緣子與儀器的距離增大，放電計數(shù)次數(shù)將明顯減小。

（3）測試氣壓和氣溫的影響。

空氣的密度受到氣壓和氣溫的影響，這也會影響到氣體的電離過程，從而影響測試儀觀測到的紫外光子數(shù)量。通常低氣壓、高溫度條件下紫外計數(shù)要比高氣壓、低溫度條件下的紫外計數(shù)多。在實(shí)際應(yīng)用中，溫度和氣壓的差異引起的偏差較小，可能淹沒在儀器自身的測量偏差中。因此，一般不對氣壓和溫度的差異進(jìn)行修正，僅在測試中注意氣壓、氣溫該兩項參數(shù)。

（4）測試濕度的影響。

濕度的增加會引起電暈強(qiáng)度的增加，由于絕緣子污穢成分和潮濕情況的不確定性，目前還沒有辦法對濕度進(jìn)行技術(shù)修正，需要進(jìn)一步通過大量的觀測來確定濕度對檢測的影響因素。

5 紫外檢測方法與紅外及超聲波檢測方法的比較

5.1 紫外檢測與紅外檢測方法比較

紅外檢測在電力系統(tǒng)故障診斷工作中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但紫外測試與其相比在較多方面擁有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

（1）紫外檢測一般可以找到因電壓分部導(dǎo)致電暈產(chǎn)生的故障，而紅外檢測對因電流過大、溫度過高造成的故障檢測較為靈敏。

（2）紫外檢測可以在日間進(jìn)行，太陽光的干擾對測試結(jié)果影響較小，而紅外檢測一般在安排在晚間進(jìn)行，太陽光對測試結(jié)果有較大的影響。

（3）紫外檢測可以發(fā)現(xiàn)絕緣子劣化的趨勢，對故障有一定的預(yù)判作用，而紅外檢測往往是設(shè)備已經(jīng)由于過載或故障發(fā)生過熱故障，通過檢測暴露出具體故障點(diǎn)及部位。

因此現(xiàn)場工作中，采用紫外檢測與紅外檢測配合的方式來確定絕緣子劣化程度及絕緣子與金具、導(dǎo)線連接的問題是一種十分有效的檢測手段。

5.2 紫外檢測與超聲波探傷檢測方法比較

在紫外技術(shù)成熟以前，現(xiàn)場一直通過超聲波探傷和目測檢測的方法來對絕緣子進(jìn)行檢測，紫外檢測方法與傳統(tǒng)的超聲波探傷方比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）紫外檢測工作是一種不需要停電的帶電檢測，相對于超聲波探傷工作需要停電進(jìn)行具有較大優(yōu)勢，對電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)，可靠連續(xù)供電工作有促進(jìn)作用。

（2）紫外檢測工作直觀快速，相對于超聲波探傷復(fù)雜的檢測及計算過程來說，紫外檢測更適用于現(xiàn)場運(yùn)行及檢修人員，給作業(yè)人員測試、判斷絕緣子故障帶來了便利。

（3）紫外檢測可以通過連續(xù)定時檢測建立一系列圖譜，相對于需要安排停電計劃的超聲波探傷工作擁有更大規(guī)模的數(shù)據(jù)支撐，便于建立圖譜來分析判斷絕緣子的運(yùn)行情況，為電網(wǎng)狀態(tài)檢修工作提供了強(qiáng)有力的支持。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：國網(wǎng)翼城縣供電公司）