SuperB便攜式紫外成像儀在500 kV變電站的應用

王金煒，湯衛(wèi)

(浙江省紹興供電公司，浙江紹興312000)

SuperB便攜式紫外成像儀在500 kV變電站的應用

王金煒，湯衛(wèi)

(浙江省紹興供電公司，浙江紹興312000)

紫外成像技術對變電設備的電暈、閃絡和電弧有較好的檢測效果，通過檢測放電部位輻射紫外線，能間接評估運行設備的絕緣狀況并及時發(fā)現(xiàn)絕緣設備的缺陷。用SuperB便攜式紫外成像儀在不同的氣象環(huán)境下對多座500 kV變電站進行了現(xiàn)場檢測，發(fā)現(xiàn)了部分設備的電暈放電現(xiàn)象，驗證了紫外成像檢測技術的實用性。

紫外成像;電暈;SuperB

0 引言

隨著電力系統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大、電壓等級不斷提高，電力負荷要求的不斷提高，電力系統(tǒng)中使用的各種類型的高壓設備的損壞、故障也不斷增加，相應對預防性維護的要求也不斷提高。輸供電線路和變電站配電等設備在大氣環(huán)境下工作，在某些情況下隨著絕緣性能的降低、出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷，或表面局部放電現(xiàn)象。電暈和表面局部放電過程中，電暈和放電部位將大量輻射紫外線，這樣便可以利用電暈和表面局部放電的產(chǎn)生和增強間接評估運行設備的絕緣狀況和及時發(fā)現(xiàn)絕緣設備的缺陷。

目前，可用于診斷目的的放電過程的各種方法中，光學方法的靈敏度、分辨率和抗干擾能力最好。即采用高靈敏度的紫外線輻射接受器，記錄電暈和表面放電過程中輻射的紫外線，再加以處理、分析達到評價設備狀況的目的。預防，減少設備發(fā)生故障造成的重大損失，具有很大的經(jīng)濟效益。

1 紫外成像儀的技術特點

紫外成像儀使用紫外光成像技術，可以直觀形象地觀察到發(fā)生放電的情況;通過觀察電暈產(chǎn)生的位置、形狀、強度等，使得現(xiàn)場人員能迅速準確地定位放電點的位置，并可通過數(shù)碼技術來記錄動態(tài)和靜態(tài)圖像，對比同時相鄰運行的相關設備的圖像和該設備的歷史記錄圖像，可以準確地判斷運行設備的健康程度。也可檢測出設備及絕緣的早期故障和性能降低，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。

本文使用的SuperB紫外成像儀是Ofil公司與美國電力科學研究院(EPRI)共同研發(fā)的一款便攜式紫外線成像設備，用于檢測高壓設備電暈、電弧和局部放電現(xiàn)象;SuperB采用Solar Blind專利技術、日盲型紫外－可見光雙通道探測器及獨家鏡頭，設備靈敏度高，抗干擾能力強，完全不受太陽光的影響，檢測時間不受限制，能在背景干擾中靈敏的探測出缺陷所發(fā)射出的微弱的紫外光，是架空輸電線路和高壓變電站預防性維護檢測工具的理想選擇。

2 紫外成像儀與紅外熱像儀的技術比較

紅外熱像儀現(xiàn)在主要用來測試溫度和物體定位，紅外熱像儀能夠探測紅外輻射能量分布，并在紅外探測器的光敏元件上反映出紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。

紫外檢測和紅外成像是兩種互補性而非沖突性技術。電力設施一個完整的檢測應該包括紫外成像、紅外成像和可見光檢測。電暈是一種發(fā)光的表面局部放電，由于空氣局部高強度電場而產(chǎn)生電離。該過程引起微小的熱量，通常紅外檢測不能發(fā)現(xiàn)。紅外檢測通常是在高電阻處產(chǎn)生熱點。紫外成像儀可以看到的現(xiàn)象往往紅外成像儀不能看到，而紅外成像儀可以看到的現(xiàn)象往往紫外成像儀不能看到。紫外檢測與紅外成像的比較如表1所示［1－3］。

表1 紫外檢測與紅外成像的比較

3 500 kV變電站的電暈放電

電暈是高壓帶電體表面向空氣游離放電的現(xiàn)象，當高壓帶電體(例如高壓架空線的導線或者其他電氣設備的帶電部分)的電壓達到電暈臨界電壓，或者其表面電場強度達到電暈電場強度時，在正常氣壓和強度下，會看到帶電體周圍出現(xiàn)的放電現(xiàn)象，這就是電暈。影響電暈放電的原因有氣壓、濕度、溫度等三個方面。

目前電暈檢測常用方法有，現(xiàn)行的外部絕緣預防性檢測制度規(guī)定了耐壓試驗、絕緣電阻測量、目力觀察以及多元件絕緣結(jié)構(gòu)上的電壓分布測量，由于勞動量打，存在危險性以及在許多情況下需要切斷設備電源，這些方法缺乏足夠的有效性，而對于架空線的若干絕緣(支柱絕緣、合成材料絕緣)和若干種缺陷(發(fā)現(xiàn)閃絡位置和導線與附件等的損傷)，除目力觀察外，尚未規(guī)定其他有效的檢測方法，因此，發(fā)展遠距離無接觸檢測技術更具有現(xiàn)實意義。

500kV變電站電暈放電的不良影響有:產(chǎn)生離子沖擊效應，加速破壞電力設備的構(gòu)成材料;產(chǎn)生臭氧、氮氧化物及硝酸等，該化學物質(zhì)加速絕緣老化，并使銅金屬表面氧化影響接觸面的導電效果;會產(chǎn)生無線電干擾、電視干擾和射頻干擾，影響收訊或收視的效果;消耗電能，降低電力傳輸效率;電暈放電往往是嚴重閃絡現(xiàn)象的先期征兆。

4 應用實例

紹興供電公司在近期集中開展了500kV變電站的紫外放電檢測并發(fā)現(xiàn)了多起電暈放電現(xiàn)象。如500kV蒼巖變鳳蒼5831線線路壓變B相搭頭與均壓環(huán)之間、500kV蒼巖變鳳巖線5011開關間隔上方500kVⅠ母B相球型均壓環(huán)、500kV蘭亭變50132閘刀與500kVⅡ母之間連線間隔棒A相、500kV舜江變2號主變與2號主變50112閘刀之間管母C相兩側(cè)搭頭、500kV鳳儀變鳳蒼5831線間隔上方500kVⅡ母A相均壓環(huán)均發(fā)現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象。放電的部位主要集中在搭頭與均壓環(huán)、球形均壓環(huán)、導線斷裂處、間隔棒與導線連接處。

5 改進措施及建議

紫外成像檢測技術在我國電力系統(tǒng)中應用的時間較短，目前仍處于技術引進的初級階段，影響測量結(jié)果的主要因素有所選增益、檢測距離、氣壓、溫度、濕度和風力等。在實際應用中以下存在問題:

(1)紫外光子標定問題。紫外成像檢測采用的標定方法為紫外光子計數(shù)來衡量放電程度。但現(xiàn)場準確檢測電氣設備紫外光子數(shù)比較困難。

(2)電暈放電強度的量化問題。目前，利用紫外成像儀在現(xiàn)場進行電暈放電檢測時，通常是根據(jù)儀器所顯示的單位時間(1min)內(nèi)紫外光子數(shù)對電暈放電強度進行量化。然而，這種方法并不能有效判斷電氣設備電暈放電處在什么階段，是否存在即將發(fā)生閃絡的危險，也不能有效判斷電暈損失是否在正常的范圍之內(nèi)。

(3)對電暈放電后果的評估問題。不同設備或同一設備不同部位的電暈放電所導致的后果不同。同時，在檢測過程中，環(huán)境因素的作用反映在電暈檢測中表現(xiàn)為，不同環(huán)境下，通過紫外成像儀觀察到的電暈放電有一定變化。因此，如何正確評估電暈放電后果，是紫外成像檢測技術在系統(tǒng)中應用亟需解決的問題。

6 結(jié)語

(1)使用紫外成像儀檢測時，當光子分布較零散，無法確定放電位置時，建議采用夜景模式。使用紫外成像儀時要選擇適當?shù)脑鲆?，以免出現(xiàn)溢出。

(2)紫外檢測采用的標定方法用紫外光字數(shù)計數(shù)來衡量放電程度，但現(xiàn)場準確檢測電氣設備紫外放電光子數(shù)比較困難，受環(huán)境影響較大，因此標定紫外光技術還需要大量的研究工作。

(3)紫外成像是一項新的技術手段，它具有簡單高效、直觀形象，并且能實現(xiàn)在線觀測等優(yōu)點，有利于積極推進狀態(tài)檢修，因此有必要對該項技術在電力系統(tǒng)進行推廣應用和深入研究。

［1］王少華，梅冰笑，葉自強，等.紫外成像檢測技術及其在電氣設備電暈放電檢測中的應用［J］.高壓電器，2011(11):92－97.

［2］劉安文，湯衛(wèi)，王金煒，等.紫外成像檢測技術在電力設備放電檢測上的應用［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2013(3):50－54.

［3］金紅，崔志光.一種用于電力通信的Adhoc協(xié)議［J］.電力科技與環(huán)保，2013，29(6):60－62.

Application of SuperB portable ultraviolet imaging in 500 kV substations

The ultraviolet imaging technology has a good effect on the corona，flashover and electric arc of the substation equipment.People can assess the insulation condition of the operating equipments indirectly by detecting the discharge position radiates the ultraviolet rays.Thus they can find out the defects of the insulation equipments in time.T he SuperB portable ultraviolet imaging instrument is used to on－site test some 500 kV substations in different weather conditions.The phenomenon of corona discharge from some instruments is found which can prove the practicability of the ultraviolet imaging detection technology.

ultraviolet imaging;orona;SuperB

X591

B

1674－8069(2016)05－060－03

2016-01-11;

2016-02-19

王金煒(1985-)，男，漢族，碩士，工程師，主要從事電檢修室高壓試驗工作。E－mail:wangjinwei1985@126.com