紫外成像技術對發(fā)現(xiàn)電力設備絕緣缺陷的運用分析
【摘要】電力系統(tǒng)中，一些帶有高壓的電力設備在運行過程中會產生強電場，尤其是設備中存在尖端，或者母線及線路出現(xiàn)斷股、絕緣子開裂等問題時，會導致周圍空氣電離，引發(fā)紫外線。紫外探測器就是基于紫外成像技術，對電力設備發(fā)電時產生的紫外線進行收集，經后端處理后與可見光影像重疊，在屏幕上顯示出來，以此來完成對電暈位置和強度的確定，判斷電力設備絕緣狀況。本文結合紫外成像技術的原理，對其在電力設備絕緣缺陷檢測中的運用及影響因素進行了分析和討論。
【關鍵詞】紫外成像技術;電力設備;絕緣缺陷
1.紫外成像技術概述
在自然界中，除可見光之外，還包括了紫外線、紅外線等不可見光，其中的紫外線是對電磁波譜中波長在10-400nm的輻射的總稱，肉眼難以是被。依照波長可以將紫外線分為長波紫外線、中波紫外線和短波紫外線。如何對紫外線進行準確識別和探測，是許多領域研究的熱點問題，在研究中逐漸產生了紫外探測技術，這是一種被動探測技術，包含了紫外探測器和紫外攝像器件，在最近幾年得到了飛速發(fā)展，目前已經取得的研究成果包括SiC、GaN紫外探測器、紫外CCD以及用于紫外攝像的BT-CCD的PtSi-SBIRF-PA、紫外MOS圖像傳感器等[1]。電力系統(tǒng)運行中，高壓設備如果出現(xiàn)電氣放電，則依照電場強度差異，會引發(fā)不同現(xiàn)象，紫外成像技術就是運用這樣的原理。以紫外探測器接收電場放電時產生的紫外線，然后利用后端處理電路進行進行處理，與可見光影像重疊后在屏幕上顯示出來，以此來實現(xiàn)對電暈位置及強度的確定[2]。
2.紫外成像技術在電力設備絕緣缺陷檢測中的應用
絕緣缺陷檢測是紫外成像技術在電力設備檢測中一個非常重要的應用方面，在針對電力設備絕緣性進行相應的電氣耐壓試驗時，可以通過紫外成像技術，實現(xiàn)對試驗現(xiàn)象的合理觀察，如果在試驗中出現(xiàn)電弧、閃絡等現(xiàn)象，表明電氣設備絕緣性較差，如果在試驗中出現(xiàn)電暈，工作人員需要從電力設備的材料、結構、形狀等進行全面考慮，做好電力設備絕緣性能的準確判斷。
從目前來看，在電力設備放電過程診斷中，光學方法是最為常用的技術手段，不僅靈敏度和分辨率高，抗干擾能力也較強，利用紫外成像儀，可以實現(xiàn)對正在運行中的電力設備表面局部放電以及電暈放電等進行直觀判斷和準確定位，而且不需要直接與電力設備接觸，可以實現(xiàn)遠距離檢測，為輸配電設備的狀態(tài)檢修提供了可靠支撐。在電力設備絕緣缺陷檢測中，紫外成像技術的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是設備絕緣表面電導檢測，簡單來講就是污穢程度的檢測與判斷[3]，分析是否需要對設備表面進行清理;二是絕緣外觀檢測，查看支柱式絕緣是否完好，其表面是否存在微觀裂縫，是否需要對其進行更換;三是放電來源檢測，配合紫外成像儀，能夠對表面局部放電和電暈放電的來源進行確定，為后續(xù)的檢修維護工作提供可靠數(shù)據(jù)支撐;四是檢測電力設備外絕緣子，看其是否存在閃絡的痕跡，如果存在，則需要做好絕緣分析，保證設備運行安全;五是可以依照檢測結果，對高壓帶電設備的結構、布局、設計以及安裝工藝等進行評估和驗收，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的缺陷和問題;六是能夠幫助電力工作人員清楚地看到高壓輸電線路線徑過小或者線路斷股引發(fā)的電暈放電，實現(xiàn)對放電源的準確定位。
3.紫外成像技術的影響因素
在應用紫外成像技術對電力設備絕緣缺陷進行分析和判斷的過程中，存在很多的影響因素，這些因素可能會對紫外檢測的結果產生影響。例如，一般情況下，在電力設備絕緣檢測中，都是利用紫外計數(shù)(紫外電暈監(jiān)測儀每分鐘測得的紫外光子數(shù))來對電暈強度進行表示，而無論是距離、儀器本身增益還是環(huán)境因素，都會對其產生影響，必須對相關因素的影響程度進行分析，以此來調整設備參數(shù)，保證檢測結果的有效性[4]。
3.1 距離為了更好地分析距離對于紫外計數(shù)的影響，這里設計了相應的電氣絕緣實驗，模擬電暈源，對不同距離下得到的紫外計數(shù)進行了記錄，結果見表1。
結合上表分析，雖然電氣設備存在絕緣缺陷時，電暈的發(fā)生存在一定分散性，不過多次計數(shù)分散性并不大，單次計數(shù)與平均值差異小于3%，表明在實際檢測過程中，可以等到計數(shù)穩(wěn)定后，選擇任意一次數(shù)值來對電暈強度進行表示。
3.2 儀器增益在電暈發(fā)出的光譜中，紫外光譜實際上僅占很小的比例，在經過光學系統(tǒng)的傳輸損耗后，最終能夠達到CCD板的紫外光子數(shù)量通常僅為鏡頭接收總數(shù)的3%，這樣必然會給檢測工作帶來一定影響。從提升儀器靈敏度出發(fā)，可以在儀器內部對進入到光學系統(tǒng)中的紫外光子進行相應的增益處理，而這樣必然會改變紫外計數(shù)的具體值，繼而對電暈強度評價結果產生影響，因此需要切實把握紫外計數(shù)與儀器增益之間的相互關系[5]。通常來講，當紫外計數(shù)小于200 時，可以選擇高增益，這樣能夠幫助工作人員發(fā)現(xiàn)較弱的電暈源;當紫外計數(shù)在200-5000之間時，可以在90-150的區(qū)間內選擇增益，為對比分析提供便利;當紫外計數(shù)超過5000時，應該選擇低增益，避免紫外圖像的相互疊加，以此來實現(xiàn)對電暈源的準確定位。
3.3 環(huán)境因素一是氣壓與溫度。依照《高壓輸變電設備的絕緣配合》(GB311-83)等相關標準，當大氣處于不同狀態(tài)時，外絕緣放電電壓需要進行校正。檢測儀器在運行過程中受各種因素影響，不同儀器之間的計數(shù)誤差可以達到20%，同一儀器也會存在3%的誤差，如果溫度與氣壓存在差異，則可能會隱藏在儀器本身誤差以及測量誤差中，基于此，在現(xiàn)場測量環(huán)節(jié)可以不考慮氣壓與溫度的影響;二是濕度。濕度對紫外計數(shù)的影響比較復雜，部分情況下，濕度增大會導致電暈強度降低，而多數(shù)情況下，濕度增加則會引發(fā)電暈強度的增長。因為無法對絕緣子表面的污穢成分以及濕潤情況進行確定，也無法對由此產生的誤差進行校正，針對這樣的問題，可以通過建檔的方式進行數(shù)量積累，以便更好地研究濕度對紫外計數(shù)的影響[6]。
4.結語
總而言之，電力系統(tǒng)運行中，電力設備絕緣缺陷可能引發(fā)非常嚴重的后果，必須得到電力企業(yè)的重視。配合紫外成像技術，能夠實現(xiàn)對電力設備絕緣缺陷的準確評估和判斷，做好電暈強度和電暈位置的確定，為故障處理提供可靠支撐。實際應用中發(fā)現(xiàn)，紫外成像技術對于電暈放電判斷的準確性尚有待提高，需要技術人員更加深入的研究。
參考文獻
[1]賈勇勇,賈曉明,路永玲,等.基于日全盲紫外成像技術的局部電暈放電檢測研究[J].電氣應用,2014,(19):36-40.
[2]錢金菊,黃振,王銳,等.紫外成像檢測技術在高壓電力設備帶電檢測中的應用[J].廣東電力,2016,29(4):115-121.
《紫外成像技術對發(fā)現(xiàn)電力設備絕緣缺陷的運用分析》來源：《電子世界》，作者：吳 甜，王 飛， 辛海松 ，梁 平。
