多光譜溫度異常局放電故障綜合測試裝置的研制

王啟林

海南電網有限責任公司定安供電局 海南 定安 571200

1 紫外成像儀原理

大氣層中的臭氧層對200～280nm紫外輻射具有強烈的吸收作用，該波段紫外線不能

到達地球表面，稱為日盲區[1]。

在高壓設備電氣放電時，其周圍空氣就會發生電離，在電離過程中，空氣分子中的電子不斷從電場中獲得能量，當電子從激勵態軌道返回原來的穩態電子能軌道時就會以電暈、閃絡或火花放電等形式釋放能量，并伴隨有紫外輻射產生。紫外探測器接收到放電時產生的紫外線，經后端處理后成像并與可見光圖像疊加，顯示在紫外成像儀顯示屏上，達到確定電暈的位置和強度的目的。

2 常見電暈放電部位及原因

2.1 變電設備

變電設備包括變壓器、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、耦合電容器及母線等。

主要故障原因：

（1）氧化腐蝕。由于電氣設備金屬長期裸露在大氣中運行，長年受到日曬、雨淋、風塵結露及化學活性氣體的侵蝕，造成金屬表面嚴重銹蝕或氧化，從而造成異常放電，次中放電以電氣設備均壓環最為普遍[2]。

（2）安裝質量差。接頭緊固件未緊到位；電氣設備連接部位長期遭受機械振動、抖動或在風力作用下擺動，使連接部位松動從而造成異常放電。

（3）支柱絕緣子在長期運行過程中由于瓷結構不致密、多晶體共存難免有席位的空隙布滿瓷件內，在長期無規律的振動下，瓷件內微孔逐漸滲透而擴展成小裂紋，進而擴大以致開裂，造成放電。

（4）長期運行。電氣設備表面氧化、吸附或者鳥糞等原因造成積污嚴重，局部形成尖端，易產生爬電。

（5）設計問題造成的電暈放電，最為常見的是進線部位接地端或者電氣設備端部未安裝均壓環；均壓環尺寸過小等造成放電。

（6）某些電氣設備（以隔離開關為主）因自身結構特點，局部電場集中造成電暈放電。

2.2 架空輸電線路

輸電線路包括架空輸電線路和電力電纜。架空輸電線路主要由導線、避雷線、絕緣子、金具、桿塔、接地裝置等組成；電力電纜主要包括電纜本體及接頭[3]。

主要故障原因：

根據大量檢測結果來看，高壓線路的絕緣子、導線及金具缺陷較多，其中絕緣子缺陷造成的電暈放電尤為常見。造成線路類設備電暈放電的主要原因為：

（1）氧化腐蝕。導線、金具及絕緣子接觸表面嚴重銹蝕或氧化

（2）導線接頭松動、斷股。導體連接部位長期遭受機械振動、抖動或在風力作用下擺動，使導體壓接螺絲松動或者斷股。

（3）安裝質量差。接頭緊固件未緊到位；線夾結構不好，導線在線夾斷口受傷斷股；線夾大小與導線不配套等。

（4）瓷絕緣子或者玻璃絕緣子在長期運行過程中由于瓷結構不致密、多晶體共存難免有席位的空隙布滿瓷件內，在長期的無規律的導線振動（或舞動）下，由導線傳遞給絕緣子，使瓷件內微孔逐漸滲透而擴展成小裂紋，進而擴大以致開裂，最終造成鋼腳同鋼帽短路，水泥部位腐蝕等易造成放電。

（5）現在電力系統大量采用復合絕緣，長期運行過程中出現水解、嚴重裂化，甚至出現由于紫外線造成的粉化，絕緣子內部腐蝕造成芯棒裸露，芯棒脆斷等，都是造成復合絕緣子放電的原因。

（6）設計問題造成的電暈放電，如導線均壓環尺寸過小、均壓環結構不合理等。

3 多光譜溫度異常局放電故障綜合測試裝置

3.1 項目摘要

研制多光譜溫度異常局部放電故障綜合檢測裝置1套，該項目結合現場配/供電設備因故障產生的老化熱損、局部放電等多種現象，通過一種裝置可以同時對設備的溫度以及局放現象進行采集捕捉工作，輔助現場工作人員對設備缺陷類型進行綜合判斷工作，提高工作效率。預期目標：通過多光譜成像原理實現對溫度異常、局部放電故障綜合檢測工作。預期成果：研制一套完整的設備，具有實際推廣價值和意義[4]。

3.2 目前存在的問題情況

電力設備故障的判斷是一個綜合判斷的過程，設備發熱現象以及局部放電現象是設備故障的表現形式，對設備溫度的檢測以及對放電現場的判斷是工作人員在日常巡檢過程中很重要的工作之一，在實際巡檢過程中，部分設備雖然存在放電現象但是溫度還未體現異常，如果單純檢測溫度判斷設備缺陷會出現遺漏現象，反之部分設備雖然存在溫度異常，但是未出現局部放電現象，如果單純檢測放電判斷設備缺陷也會出現遺漏現場。如果能夠在一次巡檢過程中能夠同時對同一設備進行設備溫度以及放電現象進行檢測，便可以大大提高工作效率和容錯率。

3.3 項目采用的技術原理

多光譜成像原理，不同的波段光譜在檢測功能上有不同的作用，紅外光譜可以實現紅外熱成像測溫功能，紫外成像可以實現對放電電弧所散發的紫外光進行捕捉，結合可見光成像和熱成像可以實現對設備異常的精確定位。通過對紅外、紫外、可見光的技術集成和整合，可以實現同時對設備進行設備溫度檢測、局部放電現象捕捉以及設備故障定位等。

3.4 能解決的主要問題（主要解決生產經營管理等問題）

通過多光譜綜合檢測裝置可以在工作人員日常巡檢過程中可以實現同時對設備進行設備溫度檢測、局部放電現象捕捉以及設備故障定位等，增加檢測手段，提高工作效率。解決檢測過程中漏檢、漏測以及無法對電力設備故障判斷等問題。

3.5 技術關鍵點及創新點

本項目通過對多光譜的技術集成實現綜合檢測工作，一機多用，復合型檢測。

4 項目實施目標及效益預測

本裝置可在配網專業大力推廣，本裝置未來可以配網專業全網配備，日常巡檢工作中提高設備故障檢出率。可以降低產品成本（多光譜檢測裝置的未來成本遠低于紅外熱像儀、局放測試儀單獨設備的制造成本以及采購成本）。提高生產效率。

5 結束語

本文設計多光譜溫度異常局放電故障綜合測試裝置利用不同的波段光譜在檢測功能上有不同的作用，紅外光譜可以實現紅外熱成像測溫功能，紫外成像可以實現對放電電弧所散發的紫外光進行捕捉，結合可見光成像和熱成像可以實現對設備異常的精確定位，驗證了該裝置故障檢測的可靠性。多光譜溫度異常局放電故障綜合測試裝置借鑒了以往光譜輻射理論經驗的基礎上，設計了多通道快響應檢測故障方案，為間隔棒放電、線夾放電、絕緣子末端放電、斷路器接線位置等故障檢測提供新的手段和技術。