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紫外成像儀在電力行業(yè)的應(yīng)用
來源: | 作者:champzon | 發(fā)布時(shí)間: 3680天前 | 5302 次瀏覽 | 分享到:
　　紫外成像技術(shù)提供了一種全新的預(yù)知性檢修方法，近年來在國外電力行業(yè)中應(yīng)用日益廣泛，但在我國還剛剛起步。


　　1前言


　　目前我國利用儀器檢測高壓設(shè)備放電情況的技術(shù)，有利用超聲波檢測等。超聲波檢測的原理是接收放電時(shí)發(fā)出的超聲波，再根據(jù)其信號(hào)的強(qiáng)弱將其轉(zhuǎn)換為人類可聽見的聲音，從而判斷放電的位置和強(qiáng)度。這種方法很難直觀地準(zhǔn)確定位放電點(diǎn)，定量分析也十分困難。相比之下，利用紫外成像技術(shù)可以直接觀察放電情況，使得現(xiàn)場人員能迅速準(zhǔn)確定位放電點(diǎn)，并可通過所記錄的動(dòng)態(tài)錄像來分析放電的危害。


　　2原理與檢測方法


　　當(dāng)空氣中電場強(qiáng)度達(dá)到Ed（Ed=3kv/mm，實(shí)際情況受空氣氣壓、溫度、濕度、污染程度影響有所不同）以上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電離放電現(xiàn)象。電離過程中，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當(dāng)電子釋放能量時(shí)，會(huì)輻射出光波和聲波，在高壓設(shè)備放電處就會(huì)有電暈（corona）產(chǎn)生。伴隨放電產(chǎn)生的，有臭氧、紫外線、微量的硝酸和聲波等。高壓設(shè)備的電暈消耗了電能，并在某些情況下可反映設(shè)備的損壞程度。


　　紫外成像技術(shù)，就是利用特殊的儀器接收紫外線信號(hào)，經(jīng)處理后成像并與可見光圖像重合，達(dá)到確定電暈的位置和強(qiáng)度的目的，從而為進(jìn)一步評(píng)價(jià)設(shè)備的運(yùn)行情況提供依據(jù)。早期的紫外成像儀受太陽光中紫外線干擾的限制，只能在晚上使用。UVSeeTC80紫外成像儀，通過安裝特殊的濾鏡，使儀器工作在紫外波長240~280納米之間的太陽盲區(qū)內(nèi)（此波長區(qū)間的太陽光被地球的臭氧層所吸收），在白天也能觀測電暈。


　　由于電暈一般在正弦波的波峰或波谷產(chǎn)生，且高壓設(shè)備的電暈在放電初期總是不連續(xù)、瞬間即逝的，因而在觀測電暈時(shí)，采用兩種模式。一種是活動(dòng)模式，實(shí)時(shí)觀察設(shè)備的放電情況，并實(shí)時(shí)顯示一個(gè)與一定區(qū)域內(nèi)紫外線光子總量成比例關(guān)系的數(shù)值，便于定量分析和比較分析。另一種是集成模式，將一定時(shí)間區(qū)域內(nèi)（該區(qū)域長短可調(diào)）的紫外線光子顯示并保留在屏幕上，按照先進(jìn)先出（FIFO）和動(dòng)態(tài)平均的算法實(shí)時(shí)更新。該模式下若正確調(diào)節(jié)儀器，可清楚地看到設(shè)備放電區(qū)域的形狀和大小。


　　3應(yīng)用


　　凡是有外部放電的地方都能用儀器觀察得到電暈，這意味著該技術(shù)在高壓帶電檢測領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。到目前為止，大致可歸納為以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：


　　3．1導(dǎo)線架線時(shí)拖傷、運(yùn)行過程中外部損傷（例如人為用石頭砸傷）、斷股、散股檢測。導(dǎo)線表面或內(nèi)部變形都可能導(dǎo)致其附近電場強(qiáng)度變強(qiáng)，從而產(chǎn)生電暈。這對(duì)于日常巡查和檢驗(yàn)工程質(zhì)量很有意義。


　　3．2檢查高壓設(shè)備的污染程度。污染物通常表面粗糙，在一定電壓條件下會(huì)產(chǎn)生放電。導(dǎo)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(shù)有效地進(jìn)行分析。


　　3．3運(yùn)行中絕緣子的劣化。絕緣子的裂紋可能會(huì)構(gòu)成氣隙，當(dāng)氣隙的電場強(qiáng)度達(dá)到Ed(Ed=3kv/mm)以上，就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。絕緣子的劣化，可能會(huì)導(dǎo)致表面變形，從而使電場強(qiáng)度變強(qiáng)，在一定的條件下產(chǎn)生放電。利用紫外成像技術(shù)可在一定靈敏度、一定距離內(nèi)對(duì)劣化的絕緣子進(jìn)行定位、定量的測量，并評(píng)估其危害性。


　　3．4高壓產(chǎn)品的絕緣缺陷檢測。在對(duì)試驗(yàn)品進(jìn)行電氣耐壓試驗(yàn)時(shí)用紫外成像儀進(jìn)行觀察，若在試驗(yàn)時(shí)發(fā)生閃絡(luò)，則試品肯定不合格。若觀察到電暈，則應(yīng)根據(jù)電力產(chǎn)品的材料、結(jié)構(gòu)形狀、使用情況以及其它同類產(chǎn)品的測試結(jié)果來綜合評(píng)估是不是絕緣缺陷、缺陷的嚴(yán)重程度等。另外，紫外成像的檢測結(jié)果可為電力產(chǎn)品的絕緣診斷與壽命預(yù)測提供大量信息，可建立綜合檔案數(shù)據(jù)，以便更好地診斷分析。


　　3．5高壓變電站及線路的整體維護(hù)。由于我國氣候濕潤，一般高壓變電站內(nèi)放電點(diǎn)隨處可見。傳統(tǒng)的放電異常判別方法有聽聲音（包括超聲波故障偵測）和夜間觀察放電等。由于很多設(shè)備的放電并不影響其正常運(yùn)行，所以聽聲音的方法無法排除干擾因素和主觀因素，且受偵測距離的限制，通常不能作為判斷的充分依據(jù)。當(dāng)絕緣設(shè)備放電到了夜間可看到可見光的時(shí)候，已經(jīng)是十分嚴(yán)重了，很多事故正是在絕緣設(shè)備未見可見光放電的情況下突然閃絡(luò)擊穿引起的。應(yīng)用紫外成像技術(shù)，可以在地面或直升機(jī)上全面掃描變電站和線路上的設(shè)備，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷哪些電暈是正常的，哪些是不正常的，動(dòng)態(tài)監(jiān)督異?，F(xiàn)象的發(fā)展速度，為采取合理的維護(hù)措施提供可靠的依據(jù)。


　　3．6尋找無線電干擾源。高壓設(shè)備的放電會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的無線電干擾，影響到附近的通訊、電視信號(hào)的接收等，使用紫外成像技術(shù)可迅速找到無線電干擾源。


　　4結(jié)束語


　　實(shí)踐證明，紫外成像技術(shù)能有效、直觀地觀測到高壓設(shè)備放電的情況，為帶電檢測提供了新的強(qiáng)大的診斷手段，且發(fā)展到了可在白天進(jìn)行檢測的水平。紫外成像技術(shù)與紅外成像技術(shù)是互補(bǔ)關(guān)系，紫外檢測放電異常，紅外檢測發(fā)熱異常，原理完全不同，各自具有不可互替的優(yōu)點(diǎn)，檢測目的、應(yīng)用方法也各具特性?？梢灶A(yù)見，這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，將會(huì)大大增強(qiáng)高壓設(shè)備故障點(diǎn)的全面檢測能力，也為高壓產(chǎn)品的可靠性研究提供了綜合手段。紫外成像技術(shù)在高壓設(shè)備無損檢測中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止本文提到的六個(gè)方面，還有更多的應(yīng)用空間有待拓展。我國在紫外成像研究和應(yīng)用方面投入較少，值得引起有關(guān)部門的重視，加快這項(xiàng)技術(shù)的研究和推廣進(jìn)程。