紫外成像檢測(cè)變電設(shè)備電暈放電的實(shí)際應(yīng)用

李傳才，魏澤民

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314033）

電暈是在極不均勻電場(chǎng)中的氣體局部放電現(xiàn)象，在變電站內(nèi)比較常見。一方面電暈要消耗電能，且電暈放電時(shí)產(chǎn)生的脈沖電磁波將干擾無(wú)線電和高頻通信；另一方面高壓設(shè)備發(fā)生電暈放電時(shí)，常預(yù)示著設(shè)備絕緣可能存在某些薄弱環(huán)節(jié)或者缺陷[1]。電暈放電的長(zhǎng)時(shí)間作用有可能造成電氣設(shè)備絕緣性能下降而引起閃絡(luò)，嚴(yán)重時(shí)造成供電中斷。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電暈現(xiàn)象并查明損壞部位對(duì)保證電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有重要意義[2]。

1 電暈放電測(cè)試方法

傳統(tǒng)的電暈放電檢測(cè)方法主要有：觀察法、超聲波檢測(cè)、泄漏電流在線監(jiān)測(cè)和紅外成像儀觀測(cè)等[3-4]，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中都有一定的缺陷。肉眼觀察是最常用的方法之一，但僅適用于夜間觀察且電暈放電比較明顯時(shí)，而且經(jīng)常會(huì)遇到能聽見電暈放電聲，卻看不到明顯放電現(xiàn)象的情況。超聲波檢測(cè)法很難做到遠(yuǎn)距離準(zhǔn)確定位放電點(diǎn)，特別是有多個(gè)點(diǎn)同時(shí)放電時(shí)，定位將更加困難。泄漏電流在線監(jiān)測(cè)法需要預(yù)先安裝相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備，不適合大面積推廣使用。紅外成像觀測(cè)法能檢測(cè)到放電積累或設(shè)備內(nèi)部故障引起的溫度升高，但無(wú)法直接看到放電[5]。

紫外成像法作為一種新的帶電檢測(cè)技術(shù)，正在越來(lái)越多地應(yīng)用于電暈放電的檢測(cè)，該方法的基本原理是探測(cè)電暈輻射出的240～280 nm波段紫外光信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成可見光圖像，通過(guò)記錄電暈和表面放電過(guò)程中輻射的紫外線，加以處理和分析，達(dá)到評(píng)價(jià)設(shè)備狀況的目的。與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，該方法可以直接觀察放電情況，使現(xiàn)場(chǎng)人員能迅速準(zhǔn)確定位放電點(diǎn),并可通過(guò)動(dòng)態(tài)錄像來(lái)分析放電的危害程度[6]。

2 紫外成像結(jié)果判斷

紫外成像儀并非電子檢測(cè)設(shè)備，不能直接得到電暈的皮庫(kù)值，而是通過(guò)每分鐘放電產(chǎn)生的紫外光子數(shù)來(lái)表示放電的強(qiáng)度，這個(gè)參數(shù)與放電的重復(fù)率成比例。依據(jù)《浙江電網(wǎng)輸變電設(shè)備帶電檢測(cè)試驗(yàn)規(guī)程（試行）》，正常設(shè)備紫外線測(cè)試結(jié)果為紫外光子數(shù)≤5 000（額定增益下）或紫外光子數(shù)＞5 000（額定增益下，光譜呈縱向分布）。如果紫外光子數(shù)＞5 000（額定增益下，光譜呈橫向分布）即判定為異常狀態(tài)。

3 紫外成像的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

目前，嘉興電力局已全面開展電氣設(shè)備帶電檢測(cè)工作，紫外成像測(cè)試作為主要的帶電檢測(cè)項(xiàng)目也已經(jīng)開展將近一年，積累了一定的數(shù)據(jù)，通過(guò)定期的跟蹤測(cè)試，對(duì)變電站設(shè)備的放電現(xiàn)象有了初步了解。

3.1 金具放電

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，金具是比較容易發(fā)生電暈放電的部位，放電一般發(fā)生在隔離開關(guān)的刀口及接地閘刀的尖角區(qū)。主要原因?yàn)樵撎幍碾妶?chǎng)分布極不均勻，在運(yùn)行電壓下更容易發(fā)生電暈放電。圖1所示的金具放電現(xiàn)象，測(cè)試天氣條件為晴天，相對(duì)濕度為52%，環(huán)境溫度為20℃。

圖1 接地閘刀的尖角區(qū)電暈放電

從紫外成像測(cè)試結(jié)果來(lái)看，金具上的電暈放電特征圖譜主要有以下特點(diǎn)：

（1）紫外圖像比較平穩(wěn)，光斑面積不大。

（2）伴隨放電能比較清晰地聽到連續(xù)的“嘶嘶”放電聲。

金具表面的放電雖然是十分普遍的放電現(xiàn)象，放電強(qiáng)度也比較大，但其一般是對(duì)空氣間隙的放電，不會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成實(shí)質(zhì)危害。如果是金具對(duì)絕緣體，特別是對(duì)有機(jī)絕緣材料的放電，則會(huì)加速介質(zhì)的老化和劣化，有必要采取一定的防范措施。

3.2 導(dǎo)線表面放電

理論上講，導(dǎo)線出現(xiàn)斷股或散股的情況下比較容易發(fā)生放電，這是由于受外傷的部位引起電場(chǎng)的畸變、電暈和局部放電引發(fā)的紫外光強(qiáng)度大大高于其他部位[7]。從多個(gè)變電站內(nèi)的導(dǎo)線紫外測(cè)試結(jié)果看，并未發(fā)現(xiàn)因斷股或散股發(fā)生明顯放電的現(xiàn)象，僅檢測(cè)到2處導(dǎo)線放電現(xiàn)象，可見測(cè)到的光斑可能為污穢（鳥糞）所致，如圖2所示?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，在導(dǎo)線沒有出現(xiàn)斷股和散股的情況下，導(dǎo)線本體出現(xiàn)放電的可能性不大，但如果導(dǎo)線上附著污穢或水珠，將會(huì)增加導(dǎo)線本體放電的可能性。

圖2 導(dǎo)線表面電暈放電

對(duì)于導(dǎo)線表面的電暈放電，除了斷股和散股危害較大外，其他電暈放電并不會(huì)影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，一般無(wú)需處理。

3.3 絕緣子表面放電

變電所內(nèi)使用較多的絕緣子主要有支柱絕緣子與懸式絕緣子。懸式絕緣子主要用于拉伸固定導(dǎo)線，支柱絕緣子主要用于支持母線、高壓設(shè)備或者隔離開關(guān)等?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，懸式絕緣子發(fā)生放電的情況很少，無(wú)論是相對(duì)濕度較大的陰雨天氣還是晴朗天氣，都很少檢測(cè)到明顯放電現(xiàn)象。只是在陰雨天氣下觀察到了為數(shù)不多的幾起懸式絕緣子表面的放電現(xiàn)象，見圖3。

圖3 懸式絕緣子電暈放電

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，地處輕度污染區(qū)域的支柱絕緣子在干燥或一般濕度情況下，其表面一般不會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。但地處污染較重區(qū)域或靠近沿海的變電站，支柱式絕緣子放電現(xiàn)象特別明顯，其表面放電多發(fā)生于瓷件與法蘭的結(jié)合處或者靠近高壓側(cè)的瓷件本體上，當(dāng)絕緣子表面有污穢時(shí)，在一定情況下也會(huì)產(chǎn)生污穢放電。

圖4為220 kV支柱絕緣子上的電暈放電，可見放電集中于瓷件與法蘭的結(jié)合處。該變電站地處化工區(qū)，絕緣子表面污穢較嚴(yán)重，且測(cè)試時(shí)的相對(duì)濕度在61%，污穢的存在使水珠的電導(dǎo)率增加，有助于放電，因此測(cè)試時(shí)放電現(xiàn)象比較明顯，紫外放電圖像比較穩(wěn)定。

圖4 支柱絕緣子電暈放電

4 紫外放電測(cè)試結(jié)果的影響因素

根據(jù)電暈放電理論，氣體的溫度、壓力、濕度對(duì)電暈放電有一定的影響，但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，空氣濕度對(duì)電暈放電影響較大。圖5和圖6所示為同一設(shè)備在間隔約2 h、溫度基本不變、而相對(duì)濕度有所不同情況下的電暈放電圖形比較。可見相對(duì)濕度的變化對(duì)紫外放電的影響比較明顯。

圖5 相對(duì)濕度為52%時(shí)的電暈放電

圖6 相對(duì)濕度為65%時(shí)的電暈放電

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，紫外成像技術(shù)能直觀地觀測(cè)到高壓設(shè)備放電的情況，為帶電檢測(cè)提供了新的診斷手段，可用于變電站設(shè)備的日常巡檢工作，提高檢修的針對(duì)性。

變電站的電暈放電主要集中于金具及支柱式絕緣子，在一般情況下，懸式絕緣子、瓷套管等不會(huì)產(chǎn)生電暈放電，空氣相對(duì)濕度較大的情況更有利于設(shè)備絕緣問(wèn)題的暴露。

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