500kV变电站设备带电检测中紫外成像技术的应用

500kV变电站设备带电检测中紫外成像技术的应用
摘要：随着科学技术的飞速发展，紫外成像技术在高压设备带电检测中的应用也越来越广泛。

本文通过对检测原理和方法的介绍，提出了紫外成像技术进行高压电力设备的检测方法，通过现场的实验，阐述了紫外成像技术在电力系统中的应用，旨在为我国电力事业的发展提供参考。

关键词：紫外成像；电力设备；带电检测
高压电力设备在实际运行过程中，受设计、施工、污秽附着、外界破坏及自热灾害等影响，会在局部产生电晕放电现象，导致高压电力设备的绝缘性能逐渐下降，加重设备缺陷，进而影响到高压电力设备的安全稳定运行。

因此需要对高压电力设备进行定期检测，及时发现设备的放电缺陷，从而安排必要的维护和修复以确保供电可靠性。

紫外成像检测技术是近年来迅速发展的一项新技术，其利用电力设备放电过程产生大量紫外线这一特点来评估电力设备的绝缘状态，及时发现设备的放电缺陷。

为了更好地促进紫外成像检测技术在电网中的应用，本文基于紫外成像检测技术的原理，介绍了多种电力设备的紫外检测图谱。

1紫外成像检测技术原理
高压设备由于局部尖端、毛刺、污秽等造成局部场强畸变增大而对空气发生电离形成电晕，空气电离过程中会向外界发射大量的紫外线。

紫外成像检测技术就是利用特制的光学传感系统捕捉空气电离过程中产生的紫外线，经过处理后与可见光产生的图像一同成像于显示器上，从而达到显示和定位高压设备局部电晕位置和放电强度的目的。

紫外线的波长范围是40～400nm，太阳光线中也会含有紫外线。

由于这些光线在穿过地球臭氧层过程中波长小于300nm的紫外线基本上被吸收，实际到达地球的紫外线波长在300nm以上，这个波段范围即“日盲区”。

为克服太阳光中紫外线的影响，现场应用的紫外成像检测仪器检测的波长范围为280～300nm。

图1为日盲型紫外成像设备影像合成原理，首先利用紫外光束分离器将输入的光线分成两部分，一部分形成可见光影像，另一部分经过紫外线太阳镜过滤后保留其紫外部分，并经过放大器处理后在电荷耦合元件（charge coupled device，CCD）板上得到清晰度高的紫外图像，最后通过特殊的影像工艺将紫外光影成像仪和可见光影像叠加在一起，形成复合影像。

紫外成像仪采用双通道图像融合技术，将紫外光与可见光叠加，即可精确定位电晕的故障区域，又可显示放电强度。

图1 日盲型紫外成像设备影像合成原理
我国对于电晕放电缺陷等级没有明确的标准划分，参考美国电力科学研究院可查的文献，电晕放电紫外检测分级标准如表1：
表1 电晕放电紫外检测分级标准
除了依据平均光子计数检测电晕放电程度，还可通过分析光斑面积大小判断电晕放电强弱。

一般情况下，根据同一紫外视频中最大与最小光斑面积之比可判断电力设备电晕放电的稳定性。

比值越小，说明电晕放电越稳定，一般是由绝缘体自身破损引起的放电，反之，说明电晕放电不稳定，可能是由污秽引起的电晕放电。

2紫外成像技术在500kV变电站带电检测中的应用
紫外成像技术在电力系统中应用较为广泛，工作人员通过肉眼无法发现的一
些缺陷，可以通过紫外技术来查找。

例如导线外伤探测、高压设备污染检查、绝
缘子放电检测及绝缘缺陷检测等。

在高压设备的安装的过程中，因为高压带电的
问题造成的人员伤亡事故很多，同时也因为对高压的的电压和电流的不明确在安
装的或者运行的过程中出现了一些故障问题，这些都降低了变电站运行的效率，
所以在进行高压设备检测中运用紫外成像仪的方法进行实验，可以对故障问题进
行有效的排除。

工作人员没有办法用肉眼进行电晕的检测，因此很难对其进行判断，但是可以利用紫外成像技术对光晕进行检测，这对于工作人员的日常工作和
工程的质量都具有非常重要的意义。

具体应用情况如图2所示。

图2 紫外成像技术在500kV变电站带电检测中的应用场景
3高压变电站及线路的整体维护
当绝缘设备放电到夜间见光的时候，已经是十分严重了，很多事故正是在绝
缘设备未见可见光放电的情况下突然闪络击穿引起的。

应用紫外成像技术，可以
在地面或直升机上全面扫描变电站和线路上的设备，并根据经验判断哪些电晕是
正常的，哪些是不正常的，这种动态监督异常现象的方法，为采取合理的维护措
施提供了依据。

目前，紫外成像仪在中国电力系统主要侧重于实际应用，还没有系统、全面
的研究成果，尚存在一些问题有待进一步改进。

a）基于紫外光子计数来判断电
晕放电程度，其检测结果受外界环境影响较大。

湿度、距离、增益等因素对电晕
能量有较大的影响，考虑将各种影响因素整定拟合相关公式，把不同环境下的检
测结果归算到同一标准下，有利于对设备放电情况作出准确判断。

b）本文根据
每分钟检测到的紫外光子计数将缺陷分成三大类。

但是，该方法目前不能有效判
断电晕放电在什么阶段，是否会影响设备正常运行，无法做到定量分析。

c）紫外检测技术检测到设备电晕放电后，如何正确评估设备的电晕放电以及相应的处理
意见是亟需解决的问题。

因为不同设备或同一设备的不同部位的电晕放电导致的
后果不相同。

4结语
实践证明，紫外成像技术能有效和直观地观测到高压设备放电的情况，为带
电检测提供了新的诊断手段，且发展到了可在白天进行检测的水平。

紫外成像技
术与红外成像技术是互补关系，紫外检测放电异常，红外检测发热异常，这两项
技术的结合应用，将会大大提高高压设备故障点的全面检测能力，也为高压产品
的可靠性研究提供了手段。

参考文献：
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