紫外成像技術(shù)檢測(cè)套管電暈放電的案例分析

李小婧，姚 孟，錢 蔚

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 045000）

0 引言

高壓輸變電設(shè)備由于長(zhǎng)期處于高電壓及惡劣的環(huán)境中，難免會(huì)發(fā)生一些絕緣劣化、老化甚至損壞的問題。在一定條件下，一些有絕緣缺陷的設(shè)備表面就會(huì)產(chǎn)生持續(xù)放電的電暈現(xiàn)象，如果不進(jìn)行有效的檢測(cè)和試驗(yàn)工作，則很有可能對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響甚至危害設(shè)備正常使用壽命。紫外成像技術(shù)在近年來得到了廣泛的關(guān)注，它具有能遠(yuǎn)距離、全天候的對(duì)設(shè)備缺陷進(jìn)行檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，能夠在不影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的情況下直接觀察到放電現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中具有極大的實(shí)用性、可靠性、便利性[1—2]。

1 紫外成像技術(shù)的原理

紫外成像技術(shù)是利用特殊的儀器接受信號(hào)源（包括可見光、紫外線和紅外線）照射，從信號(hào)源傳輸?shù)匠上耒R頭的有信號(hào)源自身輻射的紫外光，也有信號(hào)源反射的背景光。利用分光鏡紫外成像儀將輸入的光線分離成兩部分，其中一部分是可見光信號(hào)，增強(qiáng)放大后的信號(hào)輸入到可見光CCD板上；另一部分是經(jīng)過紫外“日盲”濾光鏡后，只保留其中的紫外部分，經(jīng)放大器處理后在熒光屏上形成放電圖像。最后，通過特殊的影像處理工藝將紫外線影響和可見光影像疊加起來，生成顯示設(shè)備及其表面電暈放電的合成圖像，達(dá)到確定電暈位置和強(qiáng)度的目的，為評(píng)價(jià)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供可靠的技術(shù)支撐[3—6]。

2 案例分析

某換流站在進(jìn)行帶電檢測(cè)中，使用紅外測(cè)溫，無任何異常發(fā)現(xiàn)。使用紫外成像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)極II平波電抗器極母線出線套管靠閥廳側(cè)中部偏上有間歇性放電（每2 s一次）現(xiàn)象，靠直流場(chǎng)側(cè)有一橘紅色亮點(diǎn)，將極II電壓降至+400 kV時(shí)間歇性放電降至7、8 s一次，橘紅色亮點(diǎn)依舊存在（見圖1）。繼續(xù)將電壓降至+350 kV后放電現(xiàn)象和亮點(diǎn)均消失。后對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，從地面看套管從頂端到底座約三分之一處，有明顯發(fā)黑現(xiàn)象。

圖1 套管紫外放電圖譜

通過乘坐斗臂車對(duì)套管放電點(diǎn)傘群進(jìn)行仔細(xì)檢查，共發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)7處，均位于絕緣子柱面。其中最明顯放電痕跡位于上數(shù)72（大傘）—73（小傘）傘裙間外絕緣接縫處（靠直流場(chǎng)側(cè)），絕緣子表面出現(xiàn)燒損并形成突出固化物，固化物硬度較大、表面粗糙、擦拭不掉，周圍有放電電弧燒灼痕跡。72—75傘裙間柱面還存在針眼狀黑色疑似放電點(diǎn)6處；傘裙表面未見放電痕跡。

從上向下數(shù)第36—37大傘裙之間（方向戶外直流場(chǎng)側(cè)）有3處放電痕跡，其中36大傘裙與下部鄰近的小傘裙之間痕跡最大（1號(hào)點(diǎn)），36—37之間小傘裙下次之（2號(hào)點(diǎn)），37大傘裙下點(diǎn)較?。?號(hào)點(diǎn)）。此3點(diǎn)位置基本在傘裙的同一條斜線上。36大傘裙與下部相鄰小裙之間有明顯的接縫。見圖2。

圖2 套管放電痕跡圖片

靠向閥廳側(cè)在37、36大傘裙下均有一放電痕跡，見圖3、圖4。

圖3 套管放電痕跡圖片

用干凈濕毛巾擦1—5號(hào)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)4號(hào)點(diǎn)有2處，5號(hào)點(diǎn)有1處類似針眼點(diǎn)狀放電點(diǎn)。1號(hào)點(diǎn)有一類似固化的物質(zhì)，顏色接近淺土色，明顯與套管表面其他顏色不同。發(fā)現(xiàn)2號(hào)點(diǎn)有2處、3號(hào)點(diǎn)有1處類似針眼點(diǎn)狀放電點(diǎn)。

圖4 套管放電痕跡圖片

初步分析認(rèn)為，套管外絕緣接縫處工藝存在問題，造成套管內(nèi)部絕緣損傷，需對(duì)套管進(jìn)行解體以確定放電原因。之后對(duì)已更換的套管進(jìn)行了再次檢查，對(duì)36大傘裙與下部相鄰小裙之間接縫處的最大疤結(jié)用螺絲刀進(jìn)行了剝離，剝離物為一大約6×6 mm2的不規(guī)則硬物，最后判斷認(rèn)為屬于套管內(nèi)部環(huán)氧管的燒結(jié)物。如圖5、圖6所示。

圖5 剝離前疤結(jié)

圖6 剝離物

3 結(jié)論

從以上案例可以得出以下結(jié)論。

a）紫外成像技術(shù)可以有效地檢測(cè)出高壓電氣設(shè)備的電暈放電現(xiàn)象，及時(shí)發(fā)現(xiàn)紅外熱像儀未發(fā)現(xiàn)的缺陷問題，對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的實(shí)用價(jià)值。

b）由高壓電氣設(shè)備制造工藝不良導(dǎo)致的絕緣缺陷問題，嚴(yán)重地影響了設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)的安全生產(chǎn)造成了很大的隱患。在選用設(shè)備時(shí)，需選用制造工藝良好的廠家生產(chǎn)的設(shè)備，也可選用在電力系統(tǒng)中使用數(shù)量多并且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、信譽(yù)良好的產(chǎn)品。

c）建議在設(shè)備投入運(yùn)行后增加紫外檢測(cè)項(xiàng)目，可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，確保電氣設(shè)備安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

［1］ 劉云鵬，楊迎建.紫外成像檢測(cè)技術(shù)在交流特高壓試驗(yàn)基地的應(yīng)用［C］.輸電線路紫外檢測(cè)技術(shù)交流會(huì)文集.武漢，2011：70-75.

［2］ 傅晨釗，周建國(guó).紫外電暈檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)線路絕緣子的模擬試驗(yàn)［J］.華東電力，2006，33（6）：50-53.

［3］ 關(guān)至成.絕緣子及輸變電設(shè)備外絕緣［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［4］ A.Phillipsetc.Guide to Corona and Arcing Inspection of Substations［R］.USA：EPRI，2002：1-96.

［5］ 武建華.基于紫外成像的高壓電器設(shè)備外絕緣檢測(cè)的研究［D］.北京：華北電力大學(xué)，2008.

［6］ 唐鐵英，許杰，陳悅.紫外成像技術(shù)在變電設(shè)備帶電檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（5）：64-66.