高壓電氣設(shè)備電暈放電的檢測與運行狀態(tài)評價

熊俊　王劍韜　謝劍翔

摘 要：電暈放電是一種在高壓電器設(shè)備中常見的現(xiàn)象，紫外光電暈檢測技術(shù)是一種當前最成熟的電暈放電評價技術(shù)，檢測結(jié)果影響到設(shè)備的從設(shè)計到維護的各個環(huán)節(jié)，對電力設(shè)備的安全及有效運行具有重大意義。因此，文章對高壓電氣設(shè)備就電暈放電問題的檢測和設(shè)備運行狀態(tài)的評價進行簡單的討論。

關(guān)鍵詞：高壓電暈放電；設(shè)備檢測；狀態(tài)診斷

電氣設(shè)備尤其是高壓電器設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象，因為導(dǎo)體的電勢超過場強時會產(chǎn)生電暈，且電壓等級越高，高壓電器設(shè)備的電暈就會越強烈。高壓電氣設(shè)備的放電形式主要包括電弧放電、火花放電、電暈放電等。無論是最終發(fā)生哪種形式的放電現(xiàn)象，都會發(fā)生空氣電離從而產(chǎn)生輻射出光和聲波的現(xiàn)象。紫外成像檢測的就是這種空氣電離產(chǎn)生的紫外光圖譜。

1 紫外成像在檢測中的應(yīng)用

1.1 放電強度的依據(jù)

一般高壓電器設(shè)備電暈放電主要是以一定時間內(nèi)產(chǎn)生的光子總數(shù)作為判定分級參照。依據(jù)強度的不同劃分為從低到高三級：輕度集中、中度集中、高度集中。

紫外成像檢測設(shè)備以工作方式的不同劃分為集中、活動兩種不同模式。集中模式把一段時間內(nèi)的紫外線光信號儲存并按照一定的算法進行實時更新，對設(shè)備放電的情況有一個總體的了解；活動模式是主要是進行實時情況監(jiān)測，有利于對放電現(xiàn)象進行分析和定量。在實際的檢測過程中兩種模式的效果不同，一般情況下活動模式的光子數(shù)的變化較大，幾十到幾百的變化都屬于正常的變化范圍，這也看出了電暈放電的不穩(wěn)定性；集中模式恰恰相反，表現(xiàn)的比較穩(wěn)定，這樣也便于對光子的記錄及分析。所以，采用紫外成像儀對光子的數(shù)據(jù)進行觀測，可以對放電的強度起到重要的參考作用。

1.2 檢測時注意事項

（1）選擇合適的檢測時機。在設(shè)備運行之前進行紫外成像檢測是非常重要的，并且要將檢測的結(jié)果存檔，這樣就可以及時掌握數(shù)據(jù)進行實時跟蹤。紫外成像檢測另外一個重要的目的就是檢測設(shè)備是否完好，這樣，當出現(xiàn)問題的時候可以及時維修。

（2）背景噪聲點處理。紫外成像儀雖然是比較先進的設(shè)備檢測儀器，但是仍存在很多不足。檢測過程中儀器會收集到少部分的外部紫外光，會對結(jié)果產(chǎn)生很大的干擾。在這種情況下，所收集到的外部紫外光會以紫外噪聲點的形式表現(xiàn)出來，只有及時對噪聲點進行歸零化處理，才能減少影響。

（3）檢測的位置和距離的選擇。在不同位置的觀測中我們發(fā)現(xiàn)，在有效觀測范圍內(nèi)，放電電離空氣激發(fā)的紫外光強度與觀測距離二次方成反比。因此，在滿足安全條件下應(yīng)該盡量在接近設(shè)備的位置測試設(shè)備。

（4）檢測靈敏度的調(diào)節(jié)。在實際的測量過程中，可以注意到電暈放電強度往往容易受到設(shè)備運行電壓、檢測位置、環(huán)境因素的影響。在外在因素的影響下，同一放電點的檢測結(jié)果也會存在較大差距。在我們檢測之前，需要對現(xiàn)場的檢測條件以及檢測環(huán)境做充分的了解，在調(diào)節(jié)儀器靈敏度的同時，可以充分提高檢測設(shè)備的靈敏度，這樣所檢測出來的結(jié)果較具有說服力。

2 電暈放電檢測效果分析

高壓變電站進行帶電調(diào)試，也就是在高壓運行狀況下進行檢測，下面是實際檢測結(jié)果的分析，從中可以檢驗紫外檢測儀的實際效果。

（1）如圖1，不同類型變壓器的放電強弱是不同的，在端部被屏蔽中，才會達到很明顯的效果，對于均壓環(huán)的設(shè)計比較合理。

（2）避雷器可以采用多種結(jié)構(gòu)，下圖為均勻環(huán)管結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)環(huán)形的直徑較小，金屬表面的尖端在電場感應(yīng)下電勢較高，會產(chǎn)生尖端放電。從電暈放電的檢測結(jié)果分析，在1000kV下，不同結(jié)構(gòu)之間的放電效應(yīng)存在很大差距?？偟膩砜矗刹杉{三環(huán)體系的避雷器，該體系的運行狀態(tài)較好。

（3）導(dǎo)線電暈放電的檢測情況如圖3。金具、導(dǎo)線、絕緣層表面具有較好的電暈放電狀態(tài)。

（4）如圖4是1000kV支柱型絕緣的檢測情況。絕緣支柱與頂部電暈放電效應(yīng)之間感應(yīng)比較強烈。主要是由于均壓環(huán)之間的環(huán)口徑較小，且單環(huán)端部上的連線比較突出，這樣就會存在著很大的設(shè)計缺陷。

（5）圖5和圖6是支柱型絕緣異常情況下的檢測情況。1000kV設(shè)備在所有設(shè)備運行過程中具有很較大強度的電暈放電現(xiàn)象，電暈形態(tài)所呈現(xiàn)的是不間斷爆發(fā)性比安裝在其他位置上的支柱絕緣所發(fā)生的現(xiàn)象更加嚴重。在這樣的情況下，應(yīng)該深度說明電場在支柱絕緣末端最高，因為均壓環(huán)比較小，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計的不是很合理。

從圖中兩個時間的檢測結(jié)果可以看出，與剛開始運行時相比，后面時間由于設(shè)備的尖端變得平滑，電暈放電的情況得到很大改善。

3 運行狀態(tài)結(jié)果評價

（1）應(yīng)用紫外線成像技術(shù)對指定型號的電氣設(shè)備進行放電情況分析，能夠直接體現(xiàn)會出現(xiàn)電暈放電的放電形態(tài)和部位，可以對電氣設(shè)備各方面工作進行綜合性的評價。

（2）從檢測結(jié)果可見，在設(shè)計和制造1000kV類型的高壓設(shè)備時，需要著重考慮到電場分布狀況、設(shè)備構(gòu)造的合理性和適當處理使設(shè)備表面盡量光滑等等，這樣就可以在一定程度上減少電暈放電現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

綜上所述，紫外成像儀是目前在高壓電器設(shè)備檢測中最先進的儀器，紫外成像技術(shù)也在這一領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，實踐證明這是值得研究和推廣的技術(shù)。

參考文獻

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