紫外成像技术在变电设备带电检测中的应用

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1、紫外成像技术在变电设备带电检测中的应用：本文从紫外成像技术的基本原理和技术特点出发，分析了影响紫外成像仪检测结果的主要因素，阐述了紫外检测电晕放电的诊断方法。结合现场对多个变电所内电气设备放电检测的实际案例，根据不同电气设备，对放电现象进行了分类，并对引起设备电晕、电弧及局部放电的主要原因、关键部位及其可能带来的危害进行了分析，并给出了相应的检修处理建议，实际应用证明了该方法的有效性。　　关键词：紫外成像变电设备电晕放电无损检测　　：TM855：A：1007-9416（2011）05-0164-03　　　　电气设备紫外成像检测技术可以检测电晕放电和表面局部放电特性以及电力

2、设备外绝缘状态和污秽程度，能够较明确的给出故障的属性、部位和严重程度，不需另备辅助信号源和各种检测装置为设备检修提供依据。与其他检测手段相比，具有简单高效、直观形象，且不影响设备运行，安全方便的诸多优点，可以在电气设备多种缺陷和故障的检测中发挥积极作用。目前，该技术已经在美国、英国、俄罗斯、日本、以色列、印度等许多国家得到了广泛的关注和应用。现在国内已有多家电力有关部门和高校引进紫外成像仪，并正在积极开展紫外放电检测工作[1-2]。　　1、紫外成像原理　　根据电力设备运行维护经验可以知道，高压导体粗糙的表面、终端锐角区域、绝缘层表面污秽区、高压套管及导体终端绝缘处理不良，

3、以及高压导线断股、压接不良，绝缘体残缺、破损等有绝缘缺陷的电气设备，在高电压运行时，会因为电场集中而发生放电现象[3]。在高压设备电气放电时，根据电场强度的不同，会产生电晕、闪络或电弧。在放电过程中，空气中的电子不断获得和释放能量，而当电子释放能量（即放电），便会放出紫外线。　　紫外线的波长范围是10nm~400nm，太阳光中也有紫外线，波长小于280nm的部分几乎全部被大气中的臭氧所吸收，称为“太阳盲区”，可以通过大气传输的是315nm~400nm的。高压设备放电产生的紫外线大部分在280nm~400nm内，也有小部分波长在230nm~280nm内，探测这部分波长的紫外

4、线，可作为判断设备放电的依据。　　紫外成像技术就是利用这个原理，接收设备放电时产生的紫外讯号，经处理后与可见光影像重叠，显示在仪器的屏幕上，达到确定电晕的位置和强度的目的，从而为进一步评估设备的运行情况提供更可靠的依据[4]。　　2、紫外成像仪测试中的影响因素　　紫外光子计数为紫外成像仪每分钟内测得的紫外光子数，用以表征电晕活动强度的大小。光子数量极受环境影响，其主要的影响因素有观测距离、仪器增益、气压、温度、湿度等。因此，必须明确这些因素对紫外检测结果的影响。　　2.1距离因素　　当距离增加时，检测视角将减小，对应的灵敏度随之降低。理想条件下，均匀介质中的点光源所发射光

5、波的强度与距离的平方成反比。实际条件与理想条件存在很大差别，但可以确定的是随着距离的增大，放电计数次数减小。　　通过实验发现[5]，以距离平方为参量的一次线性式可以很好的反映距离与紫外计数间的变化关系，同时符合一定距离外无法检测出电晕的实际情况，如图1所示。比较不同距离条件下的电晕强度时可进行一定的强度修正。　　2.2增益的影响　　由前文可知，紫外光谱在电晕光谱中所占比例较小，经过仪器的光学系统传输，最终到达CCD板的紫外光子数损失很多。为了提高仪器的灵敏性，仪器内部对进入光学系统的紫外光子进行增益处理。增益后，紫外计数的数值随之发生改变，影响对电晕强度的评价。　　通过现

6、场使用经验，可按表1对紫外成像仪进行增益设定。紫外计数很小时，可选择高增益，以便发现较弱的电晕源；紫外计数中等时，可选择一般增益，便于比较；紫外计数较大时，可选择低增益，以便避免紫外图像相互叠加，从而准确定位电晕源。　　表1光子个数与增益选择关系　　光子个数紫外成像仪增益设定　　150　　200-500090-150　　>5000<80　　　　2.3气压和温度的影响　　气压和温度的变化可改变空气的密度，影响电离过程，从而影响仪器采集到的紫外光子数量。一般情况下，高气压、低温度条件下紫外计数要比低气压、高温度条件下的紫外计数低，具体。在实际应用中，温度和气压的差异引起的偏差

7、较小，远小于仪器本身的误差和测量过程产生的偏差。因此，一般不对气压和温度的差异进行修正。　　2.4湿度的影响　　在多数情况下，湿度的增加会引起电晕强度的增长。由于污秽成分和湿润情况的不确定性，目前还没有办法对它进行修正。　　3、紫外成像仪的检测和诊断方法　　3.1直接法　　此法直接利用紫外检测仪结果对设备的电晕状况进行评价，一般仅用于严重故障的判断。　　3.2同类比较法　　此法是指在同一回路的同类型设备或同一设备在相同运行工况下的同一部件之间对检测结果作比较。具体做法就是利用紫外检测仪获得同类设备的对应部位电晕活动产生的光电子