紫外電暈檢測技術在外絕緣狀態評價中的應用

朱曉琴

(南通供電公司，江蘇 南通 226006)

電力設備發生電離放電時，根據電場強度及其分布的不同，會產生電暈、閃絡或電弧。電離過程中，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當電子釋放能量即放電時，會輻射出光波和聲波，還有臭氧、紫外線、微量的硝酸等。紫外檢測技術，就是利用特殊的儀器接收放電產生的紫外線信號，經處理后成像并與可見光圖像疊加，達到確定電暈的位置和強度的目的，從而為進一步評價設備的運行情況提供依據。

1 紫外電暈檢測技術應用現狀和前景

1.1 應用現狀

以前對電暈等微弱放電現象的檢測手段比較陳舊，主要采用超聲波法、紅外法、夜間目測、夜視儀法等。上世紀90年代末，美國、南非和以色列等國家的科學技術人員取得了突破性的進展，將紫外光的光學特性與光學透鏡、數字信號芯片相結合，研制開發出用于日間檢測電暈等微弱放電現象的紫外電暈檢測儀。

近年來，我國也開始引進該項技術。唐山供電公司、華東電力試驗研究院引進以色列生產的紫外電暈檢測儀并開展了應用研究，北京供電公司和華北電科院利用俄羅斯生產的紫外電暈檢測儀在沙河試驗站進行了多次檢測，積累了初步的經驗。

1.2 應用前景

紫外電暈檢測屬新興技術，利用該技術可以直接觀察放電情況，使得現場人員能迅速準確定位放電點，并可通過所記錄的動態錄像來分析放電的危害程度。根據國內外的相關應用資料，該項技術具有以下幾個方面應用前景[1]：

（1）導線架線時拖傷砸傷、運行過程中外部損傷、斷股、散股檢測。導線表面或內部變形都可能導致其附近電場強度變強，在達到一定程度時會產生電暈。

（2）受污染的高壓設備的污染程度檢測。污染物通常表面粗糙，在一定電壓條件下會產生放電。導線的污染程度、絕緣子上污染物的分布情況等，都可利用該技術進行分析。

（3）運行中絕緣子的劣化檢測。劣化絕緣子產生電暈有多種原因，劣化積污導致鹽密過大，在一定條件下會產生放電，而劣化本身也會導致放電。

（4）高壓設備的絕緣缺陷檢測。對設備若檢測到電暈，則應根據設備的材料、結構形狀、使用情況以及其他同類設備的測試結果來綜合評估是不是絕緣缺陷、缺陷的原因和嚴重程度等。

2 應用實例

某500kV升壓站在冬天大霧、毛毛雨及早晚濕度較大時候，500kV構架下方懸垂（跳線）絕緣子串高壓端附近有爬電現象，嚴重時在均壓環與高壓端第4，5片絕緣子之間形成放電通道。據了解，該升壓站投運時間不長，檢修時對設備外絕緣進行了清掃，采用絕緣搖表對懸式瓷絕緣子進行檢測，未發現零值或低值絕緣子。從現場的觀察可知，該升壓站周圍除了自身電廠的污染外，緊鄰還有一個較大的發電廠和一個化工廠，從污染源情況來看，該地區的污穢等級應劃為Ⅲ，爬電比距應達到2.8 cm/kV。而爬電絕緣子串為38片XWP2-160型絕緣子，爬電比距達到3.4 cm/kV，遠高于該區域污穢等級所需的要求，從理論上來講不應出現爬電現象。

2.1 紫外檢測情況

采用CoroCAMⅥ+型紫外成像儀進行了現場電暈放電檢測。對500kV升壓7號主變與GIS連接部分采用紫外電暈檢測成像儀對放電情況進行觀察，確認了放電部位主要在構架下方懸垂（跳線）絕緣子串高壓端均壓環附近的5片絕緣子和C相絕緣子串中間部位，如圖1所示。

圖1 2月8日晚上放電現象

次日上午再次進行了紫外電暈檢測，放電強度有所減弱。而剛經停電檢修清掃重新并網的相鄰設備未發現放電現象，如圖2所示。

圖2 次日上午放電現象

2.2 爬電原因分析

首先，懸垂絕緣子串電暈放電比耐張絕緣子串強烈，下雨前電暈放電比下雨后強烈，這主要是因為耐張絕緣子串水平布置有利于雨水沖洗使得表面積污沒有懸垂絕緣子串嚴重，而下雨后也由于雨水的沖洗作用使得懸垂絕緣子串下雨后比下雨前表面清潔。上述2種情況都表明該站出現的爬電現象主要是因為外絕緣表面積污嚴重所致。

其次，由于冬季少雨，空氣的粉塵、懸浮物、SO2和氮氧化合物等物質的濃度較高，在出現霧雨天氣（特別是首場霧雨）時，降水中含有大量的帶電物質，電導率非常高，使得外絕緣強度會下降，從而出現爬電現象，嚴重時甚至會導致外絕緣閃絡。

最后，從現場的觀察發現，懸垂絕緣子串均壓環直徑較小，均壓環最上端邊緣與絕緣子串第4，5片距離較短，在絕緣子表面積污較嚴重并濕潤時，其空氣絕緣承受不了兩者之間電壓，導致均壓環與高壓端第4，5片絕緣子空氣絕緣擊穿，形成明顯的電弧放電通道[2]。

2.3 狀態評價及建議

綜上所述，此次懸垂絕緣子串高壓端爬電現象的主要原因：（1）積污嚴重；（2）霧雨較臟；（3）均壓環過小。

針對以上問題，提出以下建議：（1）加強對外絕緣的清掃工作，必要時可實施帶電清掃；（2）對懸垂（跳線）絕緣子串噴涂RTV防污閃涂料；（3）將懸垂（跳線）絕緣子串由瓷絕緣子換成復合絕緣子；（4）重新設計均壓環，增大其直徑，使電壓分布更加均勻。

3 結束語

（1）紫外電暈檢測屬新興技術，利用該技術可以直接觀察放電情況，使得現場人員能迅速準確定位放電點。檢測診斷具有快速、簡便、被檢設備類型覆蓋面廣的特點。

（2）紫外電暈檢測技術在電力系統內切實有效的推廣應用，將有利于早期診斷電暈等微弱放電缺陷，及時發現高能量放電的嚴重缺陷，防患于未然，并為系統由故障檢修向狀態檢修轉變提供有效手段，促進電網安全可靠運行。

（3）檢測發現外絕緣放電電暈的產生與否、發生強度與環境濕度密切相關，在雨霧天氣放電嚴重程度大大高于晴好天氣，因此有必要重點對各種外絕緣在不同濕度條件下的絕緣評價進行深入研究，為在惡劣天氣時外絕緣安全性判斷提供判據。

[1]張欽之.新型日間電暈探測照相機[J].國際電力，2001(2）：103-111.

[2]朱德恒，嚴 璋.高電壓絕緣[M].北京：清華大學出版社，1992.