紫外成像技術(shù)在狀態(tài)檢修中的應(yīng)用分析

王力威+郭玉良+呂廣輝+楊玉貴+薛乃良+張政+呂廣臣

摘 要：現(xiàn)階段，紫外成像技術(shù)應(yīng)用逐步廣泛，檢修管理工作亦成為紫外成像技術(shù)運(yùn)用的主流方面。該技術(shù)雖應(yīng)用效果良好，但實(shí)際運(yùn)用難度較高，為能夠進(jìn)一步解決該問題，本文主要根據(jù)實(shí)際使用需要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)使用原理技術(shù)設(shè)備故障檢測(cè)等相關(guān)方面問題進(jìn)行深度分析，從而為紫外成像技術(shù)在檢修中科學(xué)合理運(yùn)用提供理論知識(shí)方面的相關(guān)幫助。

關(guān)鍵詞：紫外成像；狀態(tài)檢修；應(yīng)用

近年來，我國各行業(yè)對(duì)于紫外成像技術(shù)運(yùn)用水平的逐步提升使之成為現(xiàn)代檢修管理的主要輔助手段之一。該技術(shù)的運(yùn)用降低了環(huán)境對(duì)于維修工作的實(shí)際影響，并可根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀況準(zhǔn)確的找出設(shè)備故障問題，是解決檢修管理技術(shù)性問題的有效途徑。因此該技術(shù)的運(yùn)用對(duì)于技術(shù)人員對(duì)細(xì)節(jié)操作的熟練性要求較高，不僅要及時(shí)的掌握技術(shù)維修要點(diǎn)及難點(diǎn)，同時(shí)提高該技術(shù)運(yùn)用實(shí)際適應(yīng)性，以便于保障其能夠在多種不同環(huán)境下均能夠準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行檢修工作。

一、概述

國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和水平的不斷提升，但同時(shí)也對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行提出了越來越高的要求，電氣檢修維護(hù)工作的重要性因此得到了進(jìn)一步的凸顯。我國變電檢修體制共經(jīng)歷了事后、定期和狀態(tài)檢修3個(gè)發(fā)展階段，目前主要采用狀態(tài)檢修策略。所謂狀態(tài)檢修，就是以安全、效益和環(huán)境為基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和評(píng)估，并以此為檢修決策提供參考和依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行以及檢修成本最小化的工作目標(biāo)，狀態(tài)檢修是現(xiàn)階段最為先進(jìn)的電氣檢修制度。其基本流程包括：搜集信息、評(píng)估設(shè)備狀態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)、制訂檢修策略、形成年度檢修計(jì)劃、計(jì)劃實(shí)施和績效評(píng)估。核心步驟是設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，而狀態(tài)評(píng)估的關(guān)鍵是狀態(tài)信息的收集，電氣設(shè)備的運(yùn)行工況可通過巡視檢查和定期試驗(yàn)項(xiàng)目獲得，但是，日常巡視和常規(guī)測(cè)量技術(shù)無法滿足對(duì)設(shè)備信息及時(shí)、準(zhǔn)確的要求，應(yīng)積極應(yīng)用一些先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。關(guān)鍵詞：狀態(tài)檢修/紫外成像技術(shù)/狀態(tài)評(píng)估/電暈放電經(jīng)過初期研究的不斷積累，紫外成像技術(shù)在20世紀(jì)80年代正式進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用階段，但最初的應(yīng)用僅局限于軍事領(lǐng)域，直至20世紀(jì)末21世紀(jì)初才開始由軍事過渡到民用，并逐漸在電氣設(shè)備故障監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有了新的用途，應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)能及時(shí)、準(zhǔn)確地反映設(shè)備缺陷，為設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)估提供參考和依據(jù)。

二、紫外成像技術(shù)在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用原理

若帶電體的局部電場(chǎng)強(qiáng)度超過某臨界值，周圍的游離空氣就會(huì)產(chǎn)生電暈從而放電，是一種局部化的放電現(xiàn)象。受各種主客觀因素的影響，高壓電力設(shè)備更容易出現(xiàn)電暈放電和電弧現(xiàn)象，在這一過程中，空氣中的電子反復(fù)獲取和釋放能量，并在釋放能量時(shí)放出波長 230 ～ 405 nm 的紫外線。其中，240 ～ 280 nm 范圍的波長稱為太陽盲區(qū)，原因是太陽傳輸來的紫外光在該段的分量極低，通過使用太陽盲濾鏡，感光元件感光，經(jīng)數(shù)字電路處理后形成紫外圖像，經(jīng)處理后與可見光影像重疊，最終通過儀器屏幕顯示出來。紫外成像儀依據(jù)該原理設(shè)計(jì)制造，并以此發(fā)揮出輔助電氣設(shè)備狀態(tài)評(píng)估的積極作用。

三、紫外成像技術(shù)在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1.發(fā)現(xiàn)設(shè)備導(dǎo)體缺陷

導(dǎo)體缺陷的產(chǎn)生主要由以下三個(gè)方面構(gòu)成。首先是外部因素或工藝制造因素所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)尖銳銳角放電，雖電流強(qiáng)度較小，但長此以往，難免對(duì)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)造成過度疲勞，從而產(chǎn)生導(dǎo)體損傷的情況。其次是表面粗糙及屏蔽措施不當(dāng)而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，以此促使導(dǎo)體出現(xiàn)一系列質(zhì)量結(jié)構(gòu)問題。最后是導(dǎo)體界面高壓電偏小問題，該問題的產(chǎn)生于懸浮物體放電及導(dǎo)體間隙的產(chǎn)生有著必然的聯(lián)系，同時(shí)地面的接觸不良也易產(chǎn)生導(dǎo)體界面高壓電偏小問題。

2.發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷

設(shè)備絕緣缺陷問題直接對(duì)設(shè)備應(yīng)用安全性產(chǎn)生影響，同時(shí)也影響設(shè)備應(yīng)用的實(shí)際質(zhì)量。設(shè)備絕緣缺陷與區(qū)域環(huán)境的問題有著必然的聯(lián)系。如在過于潮濕的環(huán)境下，絕緣子表面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)腐蝕，從而導(dǎo)致其產(chǎn)生一定數(shù)量的裂紋及破損，若該情況未能及時(shí)的得到有效解決，隨著裂紋的逐步深入，絕緣子整體結(jié)構(gòu)必然產(chǎn)生開裂等情況。金屬異物也是設(shè)備絕緣的主要缺陷，該問題的產(chǎn)生直接使絕緣子使用效益大打折扣，使其難以發(fā)揮預(yù)期的實(shí)際效果，繼而使絕緣子設(shè)備應(yīng)用穩(wěn)定性下降。

四、紫外成像技術(shù)的觀測(cè)模式

由于電暈一般在電流的波峰和波谷出現(xiàn)，且電暈放電初期放電不連續(xù)，因此觀測(cè)模式一般常采用以下兩種模式。

1.活動(dòng)模式

該模式采用實(shí)時(shí)觀測(cè)的方法，能夠顯示單一時(shí)刻的紫外圖像和紫外線光子總量比例參數(shù)，使定量和比較分析能夠更加順利地進(jìn)行。

2.累積模式

對(duì)被觀測(cè)對(duì)象觀測(cè)一段時(shí)間，將該時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的紫外線光子圖像疊加、累積顯示。該模式能夠使放電區(qū)域得到清晰的顯示，從而更加準(zhǔn)確地判定缺陷位置和范圍。

五、紫外成像技術(shù)的診斷方法

1.圖像觀察法

依據(jù)設(shè)備的電暈紫外圖像，對(duì)異常電暈的嚴(yán)重程度、具體位置、屬性以及缺陷等級(jí)進(jìn)行判定。

2.同類比較法

通過橫向比較同類設(shè)備、相同部位的電暈放電紫外圖像或紫外技術(shù)來評(píng)估目標(biāo)設(shè)備的電暈放電狀態(tài)。不過，該方法的良好應(yīng)用需要建立完善的電氣設(shè)備正常及異常放電的紫外圖譜庫，從而通過設(shè)備圖像、數(shù)據(jù)庫圖像的對(duì)比完成異常電暈嚴(yán)重程度、部位和屬性的判斷。

六、紫外成像技術(shù)所檢測(cè)缺陷類型的確定及處理方法

經(jīng)紫外成像手段檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備電暈放電缺陷應(yīng)納入設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)，缺陷的分析和評(píng)價(jià)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)流程進(jìn)行。依據(jù)缺陷對(duì)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的具體影響，一般可將其劃分為以下種類型。

（1）存在電暈放電異常問題，但僅會(huì)加速設(shè)備老化，未達(dá)到引起事故的程度。此類問題需要進(jìn)行詳細(xì)記錄，同時(shí)對(duì)其發(fā)展情況進(jìn)行密切觀察。

（2）存在較為嚴(yán)重的電暈放電異常問題，雖然會(huì)加速設(shè)備老化，但短期內(nèi)不會(huì)引起事故。若存在此類問題，應(yīng)最大程度縮短檢測(cè)周期，并利用最近一次的停電檢修將問題排除。

（3）存在非常嚴(yán)重的電暈放電問題，影響設(shè)備的正常運(yùn)行并加速設(shè)備老化，短期內(nèi)將導(dǎo)致設(shè)備事故。若存在此類問題，應(yīng)盡快安排停電檢修并予以徹底排除。

七、結(jié)語

紫外成像技術(shù)對(duì)于提高檢修效果有著重要作用，不僅在維修人員方面可大大提高實(shí)際維修安全性，同時(shí)在設(shè)備檢測(cè)方面，可切實(shí)保障設(shè)備檢測(cè)準(zhǔn)確性，使維修人員能夠及時(shí)的開展相關(guān)的維修作業(yè)。因此紫外線成像技術(shù)的運(yùn)用從根本上解決了檢修難度大及維修效率低下等相關(guān)方面問題，是現(xiàn)階段檢修工作開展不可或缺的主要構(gòu)成，對(duì)保障檢修效果具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊柳.紫外線成像技術(shù)在狀態(tài)檢修中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：全文版，2016（11）.