紫外成像技術在變電設備帶電檢測中的應用

高啟超 焦利冬 李迪

摘要：在電力建設中變電設備發揮著重要作用，變電設備的安全運行是電網、電力系統輸供電安全的保障。在科學技術不斷發展的過程中，紫外成像技術應運而生，并在變電設備帶電檢測中得到了應用，其可以明確地判斷出變電設備故障發生部位、故障程度等。因此，在變電設備檢修中，紫外成像技術有著重要的應用意義。本文分析了紫外成像技術在變電設備帶電檢測中的應用。

關鍵詞：紫外成像技術;變電設備帶電檢測;應用

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

一、紫外成像儀特點

紫外成像儀使用紫外光成像技術，可以直觀形象地觀察到放電的情況。通過觀察電暈產生的位置、形狀、強度等，使現場人員能迅速準確地定位放電點的位置，并可通過數碼技術來記錄動態和靜態圖像。對比相鄰運行的相關設備的圖像和該設備的歷史記錄圖像，可以準確地判斷運行設備的健康狀況。也可檢測出設備及絕緣的早期故障和性能降低情況，從而提高電力系統運行的可靠性。老化部件的早期檢測可節約維修費用，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;后者用于拍攝環境（ 絕緣體、導線等） 圖片。當輸變電設備周邊的電場強度達到一定數值時，就會出現電暈現象。一旦輸變電設備出現電暈現象，則設備周邊的空氣就會發生電離現象。電離會使空氣中的電子從電場獲取能量，并從激勵狀態變為以往穩態的電子能狀態，進而通過電暈、火花放電和閃絡等釋放能量，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境情況。紫外成像檢測設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境。當這兩種圖像疊加成為一幅圖像后，可從圖像中觀察到設備電暈及其周圍環境，依據分析結果可得到輸變電設備運行過程中出現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比較

紅外熱像儀現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。為得到較高的靈敏度，常選擇被測物質能產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吸收能力物質的檢測。紫外成像和紅外成像是2 種互補而非沖突的技術。一個完整的電力設施檢測應該包括紫外成像、紅外成像和可見光檢測。電暈是一種發光的表面局部放電現象，是由于局部高強度電場使空氣產生電離的結果。該過程僅產生微小的熱量，紅外檢測通常不能發現。紅外成像通常是檢測在高電阻處產生的熱點。紫外成像儀可以檢測到的現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象往往紫外成像儀不能檢測到。

三、實例分析

（一）某電力企業采用紫外成像檢測技術對變電站和輸電線路進行了反復檢測，發現許多輸變電設備中存在放電現象，且多數故障較為嚴重。通過此次檢測工作，該電力企業對紫外成像檢測技術的應用有了進一步的了解，對輸變電設備的放電部位進行了詳細的定位檢測，并詳細記錄了檢測資料，從而為擴大檢測范圍提供有效依據。

（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在檢測設備放電方面的應用。某500kV 變電站中某500kV 線路接地隔離開關在運行中長期存在異常電暈放電現象， 站內運維人員觀測一直未能準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，且受站內日照、氣溫等因素干擾，未能準確觀測放電點，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行了帶電檢測，同時對該處放電點進行了紫外成像復測。根據線路接地隔離開關的結構分析可知，為避免接地隔離開關合閘時線路存在的大量感應電荷對主觸指形成放電燒蝕，設計之初便在主觸指完成合閘動作之前預先通過引流棒、引流引線提前將感應電荷導入動觸頭底部的滅弧罐， 再通過滅弧罐接地釋放感應電荷;該滅弧罐相當于一個微型斷路器，起到釋放感應電荷的同時又不引起電弧的作用; 而當接地隔離開關分閘時，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電壓，故使得引流棒與底座間存在感應電壓，形成放電，所以必須為滅弧罐再設計一個觸指，使滅弧罐在分閘狀態下，該觸指始終與引流棒良好接觸， 構成一個完整的放電回路，消除放電現象。

（三）故障處理。具體的放電點位于線路接地隔離開關分閘狀態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致接觸不良。針對發現的放電現象，現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行了清洗打磨，檢查發現線路接地隔離開關的滅弧罐放電觸指處于接地隔離開關合閘引流棒間存在明顯的放電燒蝕痕跡， 現場發現該滅弧罐放電觸指與隔離開關合閘引流棒接觸不良， 分析認為由于接觸不良的緣故， 使該接觸部位在隔離開關分閘狀態中持續不斷地存在感應電放電現象， 長久運行中造成接觸部分燒蝕，形成該缺陷，與紫外成像檢測結果中得到的判斷一致。隨后，對該接觸部位進行了清洗打磨處理，同時對滅弧罐放電觸指進行了調整， 改變了其與引流棒的接觸位置。隨后在新的接觸部位進行打磨，確保接觸良好，并涂抹導電膏。經過送電后觀察，已無放電現象，該缺陷消除。

雖然當前變電設備紫外成像檢測技術還存在很多缺陷和不足，但是隨著科學技術的不斷發展和進步，這些問題最終都會得到解決，從而提高變電設備安全檢測質量，促進電力系統的持續、溫度、健康發展。

參考文獻：

[1]楊安文，湯衛，程光強.紫外成像檢測技術在電力設備放電檢測上的應用[J].電網與清潔能源，2016，29（3）：51-54.