摘要：为了保证电力系统安全运行，必须加强对变电设备的安全检测。现对紫外成像检测原理进行详细介绍，并分析其影响因素，以期促进紫外成像技术在变电设备带电检测中进一步推广应用。
关键词：紫外成像；变电设备；带电检测；应用
紫外成像检测技术在这些年来得到了全面的发展，作为一项新的应用技术，通过对电力设备放电过程产生大量紫外线原理的应用，准确评估电力设备绝缘状态，有助于及时检查设备现有的放电缺陷。这种技术与其他方法相比，具备简单方便、准确安全的优势，并且应用过程中也不会对其他的设备正常运行产生影响，因此有着巨大的发展前景。
1紫外成像检测原理
经济的快速发展，与电力有着密不可分的关系。近几年来，我国电网建设规模不断扩大，为经济的发展提供了电力保障。为了保证电力系统的安全运行，带电检测运行设备成为电力行业发展过程中一种必然趋势。随着科学技术的发展，紫外、红外成像检测技术逐渐成熟，并在电气设备检测中得到了广泛应用。在变电设备带电检测中应用紫外成像技术，可以通过检测设备电晕放电和局部放电等情况，来判断设备绝缘性能。
对电力系统中电气设备的运行现状进行分析可知，高压导体表面粗糙、锐角区域处理不良及高压套管、导线终端绝缘部分处理不良等，均影响着变电设备的有效运行。此外，出现高压导线断股、破损等现象的电气设备，在其运行过程中，会因为电场集中产生放电现象，根据电场强度的不同，会产生电晕、闪络或电弧。在电气设备放电过程中，空气中的电子不断接收和释放能量，当电子释放能量时，就会辐射出紫外线，紫外线的波长为４０～４００ｎｍ。在太阳光中也有紫外线，而波长小于２８０ｎｍ的紫外线会被大气中的臭氧吸收，于是就形成了太阳盲区，因此，通过大气的紫外线波长范围一般在３１５～４００ｎｍ之间。而空气中的氮气电离时产生的紫外线波长通常为２８０～４００ｎｍ，只有一小部分波长低于２８０ｎｍ。综合以上２点，使用紫外成像技术对电气设备进行带电探测，如能检测到波长低于２８０ｎｍ的紫外线，即可将其作为电气设备放电的判断依据。
紫外成像检测设备根据紫外成像原理，对电气设备进行带电检测，其接收电气设备放电产生的紫外线信号并进行处理后生成紫外图像，将该图像与可见光图像重叠，并呈现在紫外成像检测设备的显示器上，即可确定电气设备产生电晕的部位与强度等，从而为设备运行状态的评估提供依据。
2紫外成像仪测试中的影响因素
首先是距离因素。在增加观测距离的基础上，光子计数会逐渐减小，原因在于离放电点远，球面对应的光子密度也就越来越小，因此紫外镜头口径确定的情况下，辐射入像的光子数就越少。其次是增益的因素。因为紫外成像可探测的范围在240nm~280nm之间，而这个波段紫外广谱占据的比例不大，再加上传输过程发生的损耗，使得CCD板光子数减少。在仪器灵敏度提高的基础上，其内部进入光学系统紫外光子进行增益处理，所以通常情况下超过150的设定较高的增益，会检测到较弱的电晕放电，相对低的就会检测到较强的场合。再者是观测角度的因素。在同一个放电点，检测位置的不同会得出不同光子计数的观测结果，有的甚至还会使得不同设备放电点叠加，导致设备的误判。进入实际的检测环节一旦发现无法确定具体的放电位置，相关人员必须采用不同观测位置重新进行观测，才能确保放电信息的准确性。还有温度与气压方面的因素。因为大气中气体分子密度和气温气压都有关系，通常情况下温度越低，气压越高，那么空气的密度就会增大，对气体分子电离时平均的自由电子行程有减小的影响，所以自由电子能够从电场中得到更小的动能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果温度高而电压低，那么空气气体分子密度就会减小，对气体分子电离时平均的自由行程有增加的影响，于是从电场中能够得到更大的动能，空气分子碰撞电离，对电场强度的门槛值有降低的影响。也就是说，在气压低和温度高的情况下放电现象更容易出现。另外是湿度的因素。这一因素对于光子计数率的影响分析起来较为复杂，不同情况下湿度对电晕强度的增大和降低作用不同。比如干净的绝缘子较为湿润时，电压分布就均匀，对放电的强度有降低的影响，如果污秽绝缘子湿润，那么就会因为污秽的水溶解使得电流增大，会出现局部干而放电的情况，增大了电晕的强度。最后是风速的因素。出现放电时，风速较大的情况下带动粒子的散发更强，被吹散的粒子因为紫外设备检测的干扰出现噪音，比较严重的情况下还会影响检测工作，所以更提倡在风速小或无风环境下检测。
3紫外成像技术在变电设备带电检测中的应用
3.1母线放电
很多变电站母线都是采用圆形或矩形截面绞线和裸导线，其作用在于汇集电能、分配电能和传送电能。在变电站中，母线具有重要的作用，一旦受到损害会直接导致停电。在笔者选用的试验实例中，通过对500kV变电站的运行进行检测，相关数据显示当时空气湿度为73%，距离是10m，增益是140，在放电平稳的状态下检测出来的光子数是18180。这个实例说明变电站母线位置出现了毛刺放电的情况，应该在天气比较干燥的情况下进行再一次的检测，对放电的光子数进行对比，如果出现湿度大放电明显的情况，就不需要对其进行处理，而其他的情况下就要处理毛刺，采用打磨的方式消除隐患。
3.2均压环放电
其在变电站设备中发挥均匀分布电场与防止电晕出现的作用，如果出现持续的电晕放电，那么设备本身很容易被损坏与腐蚀，对保护设备的安全运行产生影响。通常出现均压环电晕放电的因素有均压环污秽、毛刺、潮湿以及缺失。比如500kV套管均压环的放电，在进行检测时发现相对湿度为75%，距离保持为5m，增益是150，最终的紫外光子计数是8695，这个结果为Ⅲ级缺陷。在对检测结果进行分析后发现，均压环电晕放电图谱表现为光斑面积小、图像平稳的情况，由此可见紫外检测的异常原因在于均压环有毛刺存在，而一旦这一情况一直存在，会直接导致其使用寿命缩短，所以工作人员在检修时必须注意打磨和更换。
3.3隔离开关放电
隔离开关使用的频率最高，其本身的隔离作用、结构原理较为简单，但是因为使用量的增大导致其工作可靠性受到影响。在运行环境下多种因素都会对其产生影响，比如毛刺、污染、腐蚀等，会导致电场分布不均和局部放电。比如一个220kV变电站，在其内部隔离开关旋转位置放电紫外图谱，晴天检测时湿度为48%，距离是10m，风速小于2m/s，增益是150，最终检测到的放电光子数是1530，这个结果为Ⅱ级缺陷。对其判定为放电过度集中在隔离开关旋转位置的绝缘子处。而在实际确认时还要考虑旋转机构与金属构件位置污秽对放电的影响，这就要求工作人员预防雨天条件下的湿闪，在设备停电状况下处理污秽，以消除隐患。
结语
紫外成像技术在变电设备带电检测实践中应用具有诸多的优势，可以帮助检测人员在设备带电正常运行的状态下获取真实的实时检测数据，从而确定故障发生位置及严重程度等等。虽然当前变电设备紫外成像检测技术还存在很多缺陷和不足，但是随着科学技术的不断发展和进步，这些问题最终都会得到解决，从而提高变电设备安全检测质量，促进电力系统的持续发展。
参考文献
[1]唐铁英,许杰.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,2014,12(11):164-166.
[2]张淑静,文惠君.紫外成像技术在变电检测中的应用[J].内蒙古电力技术,2016,24(11):26-28.
论文作者:谢永卫
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：设备论文; 电晕论文; 光子论文; 电场论文; 紫外线论文; 电气设备论文; 因素论文; 《电力设备》2019年第20期论文;