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摘要：为保证电力系统的安全，需加强电力系统中变电设备的安全检测。将电气设备紫外成像检测技术应用于变电设备的带电检测中，可判断故障的塑性、故障类型、故障程度等，发现变电设备运行中存在的缺陷，在变电设备带电检测中具有重要应用价值。本文对电气设备紫外成像检测技术在变电设备带电检测中的应用以及影响因素进行了研究分析。
关键词：变电设备；电气设备；紫外成像检测技术；故障检测；
1概述
变电设备在电力系统中具有极其重要的作用，其安全运行是电力系统输供电安全的保障。在科学技术不断发展的过程中，紫外成像检测技术得到成熟发展，并在电气设备检测中得到广泛应用，将其应用于变电设备检测中，可明确判断出变电设备故障发生部位、故障程度等，具有良好的应用效果和推广应用价值。本文对电气设备紫外成像检测技术在变电设备带电检测中的应用以及影响因素进行了研究分析。
2 电气设备紫外成像检测技术
为保证电气设备的安全运行，带电检测技术的应用成为电力行业发展的趋势。紫外、红外成像检测技术已被广泛应用于对带电设备的电晕放电、变电设备表面局部放电等特性的检测中[1]。
电力系统中高压导体表面粗糙、终端锐角区域处理不良、高压套管以及导线终端绝缘部分处理不良等问题，以及高压导线断股、破损等现象，将导致电气设备在过程中因电场集中，而产生放电现象，或由于电场强度不同而发生电晕、电弧等现象。在该放电过程中，空气中的电子将接收和释放能量，在此过程中将释放出波长为10~400nm的紫外线。
太阳光中波长小于280nm的紫外线易被大气中的臭氧吸收，形成了太阳光照射盲区，并会通过大气传播波长范围315~400nm的紫外线。电气设备高压放电产生的紫外线波长为280~400nm，同时也有一部分的波长为230~280nm，使用紫外成像检测技术对该部分紫外线进行探测，并将其作为电气设备放电的判断依据[2]。
图1给出了紫外成像检测技术的成像原理图，变电设备带电检测中，接受变电设备放电时电子产生的紫外线信号，经过处理后，与可见光影像产生重叠，并在紫外成像检测设备的显示器上进行显示，从而可确定变电设备的电晕部位、电晕强度等，为变电设备运行状态评估测试提供依据。
图1 紫外成像检测技术的原理图
2 优势及应用影响因素
实际应用中电气设备紫外成像测试技术与传统离线测试技术相比具有多种优势，主要包括：
检测时可保证设备连续运行。应用电气设备紫外成像检测技术对设备进行检测，可保持设备连续的工作状态，无需停电，也不会改变变电系统的运行状态，从而实现对设备真实状态的检测。
快速、便捷、直观。电气设备紫外成像检测技术将检测到的紫外线波长以图像的形式呈现在显示器上，帮助检测人员快速、直接、形象地掌握设备故障位置、故障类型和故障程度，同时判断设备的运行状态[3]。
成像速度快。紫外成像检测技术反应速度非常快，在被检测设备与紫外成像检测仪器相对高速运动的状态下，也可完成快速和高质量的检测，在提高检测效率的同时，还可降低工作强度。
可实现电力设备的状态检修和管理。在快速进行电气设备、变电设备等的检测后，可建立紫外电晕成像信息数据库，便于管理人员运用数据库对所管辖范围内的设备进行状态管理，并根据这些设备运行状态的演变，对其进行针对性的状态检修。
尽管电气设备紫外成像检测技术具有多种优势，但其效果也受到一些因素的影响，主要包括：距离因素、增益因素、气压因素、温度因素、湿度因素等。
在对被检测设备进行检测的过程中，相对距离的增加使得成像检测视角变小，导致紫外成像检测仪器灵敏度下降。理想情况下，均匀介质中光源发生的光波的强度与发射距离的平方成反比，由于实际检测环境与理想环境存在一定差别，检测仪器的检测结果将受到一定程度的影响。但目前可以明确，随着紫外成像检测仪器检测距离的增加，放电计数的次数将减小[4]，试验表明紫外光子数与距离平方之间的关系如图2所示。
图2 紫外计数与距离平方的关系
从图2中可以得出，紫外成像检测仪器计数与距离平方之间趋近一次线性关系，即y=-9.787+3722。
根据实际检测效果分析，增益也会影响紫外成像检测仪器的灵敏度，电气设备放电产生的电晕光谱中紫外光谱范围较小，经过仪器处理和光学系统的传输后，最终传播到CCD板上紫外光个数非常少。为提高检测仪器的检测灵敏度，需要在检测仪器内部进行增益处理，如表1所示。在紫外光个数较小时可选择高增益，以发现较弱的电气设备电晕源；在紫外光个数中等时，可选择一般增益；在紫外光个数较高时，可选择低增益，消除紫外图像重叠相加的可能性，便于准确找到电气设备的电晕源。
除了距离与增益将影响紫外成像检测仪器的检测灵敏度之外，气压、温度、湿度等也均会对检测结果产生影响，影响紫外成像检测仪器的灵敏度。
3 在变电设备带电检测中的应用
电气设备紫外成像检测技术当前已经得到了广泛应用[5]，将其应用在电气设备、变电设备的带电检测中，主要的检测方法有直接紫外成像检测、同类型变电设备紫外成像检测比较、基于紫外成像检测数据库的分析等。
以下给出使用紫外成像检测技术进行变电设备检测的实例。某市电力局使用紫外成像检测技术对其管辖范围内的变电设备、电气设备进行电晕检测，检测设备带电且处于运行状态，检测环境温度-8℃~42℃，风速5m/s以下。通过检测发现电气、变电设备运行中放电大多发生于导线、支柱绝缘子、悬式绝缘子等位置。
对紫外成像检测结果进行分析，正常运行状态下，绝缘子不发生放电行为，此时紫外成像检测几乎不会检测到放电现象，偶尔出现检测到的放电现象是由绝缘子上尘土等污染物过多、贴胶腐蚀等引起。例如陶瓷绝缘子铁脚被腐蚀后，附着在表面的铁锈会降低陶瓷绝缘子串的强度，发生电压闪络，进而产生放电现象，而放电之后又会继续腐蚀，形成放电、腐蚀的循环，严重时将损坏绝缘子，影响系统安全运行。
可应用紫外成像检测技术对架空导线放电进行检测。架空导线放电的主要原因是由于导线表面存在一些细小的毛刺，或隔离棒与导线接触处发生了较大的弯曲，产生较强的局部电场，引发了电晕而产生放电。在实际运行过程中，一般不对导线上毛刺和磨损造成的放电情况进行处理，但若放电异常或严重放电，需要直接进行导线更换。导线严重放电可能是由于断股、散股等引起，此时将降低导线抗拉强度，影响整个输电线路的安全运行[6]。导线放电现象如图3所示。
紫外成像检测技术在电力设备带电检测中的应用，可以帮助检验人员、设备管理人员发现电力设备的故障发生点，故障的严重程度等。在应用过程中，要加强干扰因素的控制和清除，加强监管，提高紫外成像检测仪器的检验灵敏度。
4 结论
电气和变电设备是电力系统中的重要设备，其安全性直接关系到系统运行安全性，需要应用先进的检测技术来实时掌握其运行状况。紫外成像检测技术在电力设备带电检测中有诸多的优势，可协助电力设备检验人员在设备正常带电运行状态下进行检测，确定故障发生源、严重程度等。尽管紫外成像检测技术在变电设备带电检测中的应用还存在不足和缺陷，但随着科学技术的发展，这些问题和不足将会得到解决。
图3 导线放电
参考文献
[1]王音音, 洪卫华. 变电设备带电检测技术的应用探讨[J]. 四川职业技术学院学报, 2013, 04: 168-171.
[2]刘安文, 汤卫, 程光强, 等. 紫外成像检测技术在电力设备放电检测上的应用[J]. 电网与清洁能源, 2013, 3: 50-54.
[3]唐铁英, 许杰, 陈悦. 紫外成像技术在变电设备带电检测中的应用[J].数字技术与应用, 2011, 5:164-166.
[4]王少华, 梅冰笑, 叶自强, 等. 紫外成像检测技术及其在电气设备电晕放电检测中的应用[J]. 高压电器, 2011, 11: 92-97.
[5]尹越. 紫外成像技术在高压设备带电检测中的应用[J]. 科技创业家, 2013, 22: 136.
[6]李传才, 魏泽民. 紫外成像检测变电设备电晕放电的实际应用[J]. 浙江电力, 2012, 4: 54-56.
论文作者:姜磊,姜传霏
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/11
标签：设备论文; 检测技术论文; 电气设备论文; 电晕论文; 导线论文; 绝缘子论文; 检测仪器论文; 《电力设备》2016年第14期论文;