紫外電暈檢測(cè)技術(shù)在外絕緣狀態(tài)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

朱曉琴

(南通供電公司，江蘇 南通 226006)

電力設(shè)備發(fā)生電離放電時(shí)，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度及其分布的不同，會(huì)產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)或電弧。電離過(guò)程中，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當(dāng)電子釋放能量即放電時(shí)，會(huì)輻射出光波和聲波，還有臭氧、紫外線、微量的硝酸等。紫外檢測(cè)技術(shù)，就是利用特殊的儀器接收放電產(chǎn)生的紫外線信號(hào)，經(jīng)處理后成像并與可見(jiàn)光圖像疊加，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)。

1 紫外電暈檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和前景

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

以前對(duì)電暈等微弱放電現(xiàn)象的檢測(cè)手段比較陳舊，主要采用超聲波法、紅外法、夜間目測(cè)、夜視儀法等。上世紀(jì)90年代末，美國(guó)、南非和以色列等國(guó)家的科學(xué)技術(shù)人員取得了突破性的進(jìn)展，將紫外光的光學(xué)特性與光學(xué)透鏡、數(shù)字信號(hào)芯片相結(jié)合，研制開(kāi)發(fā)出用于日間檢測(cè)電暈等微弱放電現(xiàn)象的紫外電暈檢測(cè)儀。

近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)始引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)。唐山供電公司、華東電力試驗(yàn)研究院引進(jìn)以色列生產(chǎn)的紫外電暈檢測(cè)儀并開(kāi)展了應(yīng)用研究，北京供電公司和華北電科院利用俄羅斯生產(chǎn)的紫外電暈檢測(cè)儀在沙河試驗(yàn)站進(jìn)行了多次檢測(cè)，積累了初步的經(jīng)驗(yàn)。

1.2 應(yīng)用前景

紫外電暈檢測(cè)屬新興技術(shù)，利用該技術(shù)可以直接觀察放電情況，使得現(xiàn)場(chǎng)人員能迅速準(zhǔn)確定位放電點(diǎn)，并可通過(guò)所記錄的動(dòng)態(tài)錄像來(lái)分析放電的危害程度。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)應(yīng)用資料，該項(xiàng)技術(shù)具有以下幾個(gè)方面應(yīng)用前景[1]：

（1）導(dǎo)線架線時(shí)拖傷砸傷、運(yùn)行過(guò)程中外部損傷、斷股、散股檢測(cè)。導(dǎo)線表面或內(nèi)部變形都可能導(dǎo)致其附近電場(chǎng)強(qiáng)度變強(qiáng)，在達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)產(chǎn)生電暈。

（2）受污染的高壓設(shè)備的污染程度檢測(cè)。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)進(jìn)行分析。

（3）運(yùn)行中絕緣子的劣化檢測(cè)。劣化絕緣子產(chǎn)生電暈有多種原因，劣化積污導(dǎo)致鹽密過(guò)大，在一定條件下會(huì)產(chǎn)生放電，而劣化本身也會(huì)導(dǎo)致放電。

（4）高壓設(shè)備的絕緣缺陷檢測(cè)。對(duì)設(shè)備若檢測(cè)到電暈，則應(yīng)根據(jù)設(shè)備的材料、結(jié)構(gòu)形狀、使用情況以及其他同類設(shè)備的測(cè)試結(jié)果來(lái)綜合評(píng)估是不是絕緣缺陷、缺陷的原因和嚴(yán)重程度等。

2 應(yīng)用實(shí)例

某500kV升壓站在冬天大霧、毛毛雨及早晚濕度較大時(shí)候，500kV構(gòu)架下方懸垂（跳線）絕緣子串高壓端附近有爬電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)在均壓環(huán)與高壓端第4，5片絕緣子之間形成放電通道。據(jù)了解，該升壓站投運(yùn)時(shí)間不長(zhǎng)，檢修時(shí)對(duì)設(shè)備外絕緣進(jìn)行了清掃，采用絕緣搖表對(duì)懸式瓷絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)零值或低值絕緣子。從現(xiàn)場(chǎng)的觀察可知，該升壓站周圍除了自身電廠的污染外，緊鄰還有一個(gè)較大的發(fā)電廠和一個(gè)化工廠，從污染源情況來(lái)看，該地區(qū)的污穢等級(jí)應(yīng)劃為Ⅲ，爬電比距應(yīng)達(dá)到2.8 cm/kV。而爬電絕緣子串為38片XWP2-160型絕緣子，爬電比距達(dá)到3.4 cm/kV，遠(yuǎn)高于該區(qū)域污穢等級(jí)所需的要求，從理論上來(lái)講不應(yīng)出現(xiàn)爬電現(xiàn)象。

2.1 紫外檢測(cè)情況

采用CoroCAMⅥ+型紫外成像儀進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)電暈放電檢測(cè)。對(duì)500kV升壓7號(hào)主變與GIS連接部分采用紫外電暈檢測(cè)成像儀對(duì)放電情況進(jìn)行觀察，確認(rèn)了放電部位主要在構(gòu)架下方懸垂（跳線）絕緣子串高壓端均壓環(huán)附近的5片絕緣子和C相絕緣子串中間部位，如圖1所示。

圖1 2月8日晚上放電現(xiàn)象

次日上午再次進(jìn)行了紫外電暈檢測(cè)，放電強(qiáng)度有所減弱。而剛經(jīng)停電檢修清掃重新并網(wǎng)的相鄰設(shè)備未發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象，如圖2所示。

圖2 次日上午放電現(xiàn)象

2.2 爬電原因分析

首先，懸垂絕緣子串電暈放電比耐張絕緣子串強(qiáng)烈，下雨前電暈放電比下雨后強(qiáng)烈，這主要是因?yàn)槟蛷埥^緣子串水平布置有利于雨水沖洗使得表面積污沒(méi)有懸垂絕緣子串嚴(yán)重，而下雨后也由于雨水的沖洗作用使得懸垂絕緣子串下雨后比下雨前表面清潔。上述2種情況都表明該站出現(xiàn)的爬電現(xiàn)象主要是因?yàn)橥饨^緣表面積污嚴(yán)重所致。

其次，由于冬季少雨，空氣的粉塵、懸浮物、SO2和氮氧化合物等物質(zhì)的濃度較高，在出現(xiàn)霧雨天氣（特別是首場(chǎng)霧雨）時(shí)，降水中含有大量的帶電物質(zhì)，電導(dǎo)率非常高，使得外絕緣強(qiáng)度會(huì)下降，從而出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致外絕緣閃絡(luò)。

最后，從現(xiàn)場(chǎng)的觀察發(fā)現(xiàn)，懸垂絕緣子串均壓環(huán)直徑較小，均壓環(huán)最上端邊緣與絕緣子串第4，5片距離較短，在絕緣子表面積污較嚴(yán)重并濕潤(rùn)時(shí)，其空氣絕緣承受不了兩者之間電壓，導(dǎo)致均壓環(huán)與高壓端第4，5片絕緣子空氣絕緣擊穿，形成明顯的電弧放電通道[2]。

2.3 狀態(tài)評(píng)價(jià)及建議

綜上所述，此次懸垂絕緣子串高壓端爬電現(xiàn)象的主要原因：（1）積污嚴(yán)重；（2）霧雨較臟；（3）均壓環(huán)過(guò)小。

針對(duì)以上問(wèn)題，提出以下建議：（1）加強(qiáng)對(duì)外絕緣的清掃工作，必要時(shí)可實(shí)施帶電清掃；（2）對(duì)懸垂（跳線）絕緣子串噴涂RTV防污閃涂料；（3）將懸垂（跳線）絕緣子串由瓷絕緣子換成復(fù)合絕緣子；（4）重新設(shè)計(jì)均壓環(huán)，增大其直徑，使電壓分布更加均勻。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）紫外電暈檢測(cè)屬新興技術(shù)，利用該技術(shù)可以直接觀察放電情況，使得現(xiàn)場(chǎng)人員能迅速準(zhǔn)確定位放電點(diǎn)。檢測(cè)診斷具有快速、簡(jiǎn)便、被檢設(shè)備類型覆蓋面廣的特點(diǎn)。

（2）紫外電暈檢測(cè)技術(shù)在電力系統(tǒng)內(nèi)切實(shí)有效的推廣應(yīng)用，將有利于早期診斷電暈等微弱放電缺陷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高能量放電的嚴(yán)重缺陷，防患于未然，并為系統(tǒng)由故障檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變提供有效手段，促進(jìn)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

（3）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)外絕緣放電電暈的產(chǎn)生與否、發(fā)生強(qiáng)度與環(huán)境濕度密切相關(guān)，在雨霧天氣放電嚴(yán)重程度大大高于晴好天氣，因此有必要重點(diǎn)對(duì)各種外絕緣在不同濕度條件下的絕緣評(píng)價(jià)進(jìn)行深入研究，為在惡劣天氣時(shí)外絕緣安全性判斷提供判據(jù)。

[1]張欽之.新型日間電暈探測(cè)照相機(jī)[J].國(guó)際電力，2001(2）：103-111.

[2]朱德恒，嚴(yán) 璋.高電壓絕緣[M].北京：清華大學(xué)出版社，1992.