紫外线带电测试技术应用研究

紫外线带电测试技术应用研究
摘要：本文从紫外线带电测试技术的基本原理着手，分析了影响紫外线带电测
试技术的目前存在的主要因素，阐述了紫外线带电测试技术的方法。

结合在变电
站带电检测中的应用等进行分析，给出了相应的方法，对今后紫外线带电测试技
术应用起到了指导性的建议。

关键词：紫外线；带电测试；放电；绝缘
1.紫外线带电测试技术原理
紫外线带电测试技术主要适用于由于检测设备表层的局部放电产生的碳化通道与电蚀损，变电设备存在的一次设备外伤、高压设备的污染程度、绝缘缺陷检测等，紫外线检测还可以
检测光子数量受到检测距离、增益、气压以及温度等原因使这项技术存在一定的局限性。

根据电力设备运行维护经验可以知道，高压导体粗糙的表面、终端锐角区域、绝缘层表
面污秽区、高压套管及导体终端绝缘处理不良，以及高压一次设备断股、压接不良，绝缘体
残缺、破损等有绝缘缺陷的电气设备，在高电压运行时，会因为电场集中而发生放电现象。

在高压设备电气放电时，根据电场强度的不同，会产生电晕、闪络或电弧。

在放电过程中，
空气中的电子不断获得和释放能量，而当电子释放能量（即放电），便会放出紫外线。

2.紫外线带电测试检测应用存在的问题
紫外线带电测试检测技术在中国电力系统中应用的时间较短，目前仍处于技术引进的初
级阶段，影响测量结果的主要因素有所选增益、检测距离、气压、温度、湿度和风力等。

在
实际应用中尚存在以下问题有待改进。

2.1紫外光子标定问题
紫外线带电测试检测采用的标定方法为紫外光子计数来衡量放电程度。

但现场准确检测
电气设备紫外光子数比较困难。

通常都是采用估算的方法，会对结果造成一定的偏差，略微
偏离实际的结果，对于需要精确测量的时候会存在不确定性。

2.2放电强度的量化问题
目前，利用紫外线带电测试仪在现场进行电晕放电检测时，通常是根据仪器所显示的单
位时间内紫外光子数对电晕放电强度进行量化。

然而，这种方法并不能有效判断电气设备电
晕放电处在什么阶段，是否存在即将发生闪络的危险，也不能有效判断电晕损失是否在正常
的范围之内。

2.3放电后果的评估问题
不同设备或同一设备不同部位的电晕放电所导致的后果不同。

同时，在检测过程中，环
境因素的作用反映在电晕检测中表现为，不同环境下，通过紫外线带电测试仪观察到的电晕
放电有一定变化。

因此，如何正确评估电晕放电后果，是紫外线带电测试检测技术在系统中
应用亟需解决的问题。

3.检测原理与方法
在高压设备的放电区域，按照电场的强度或者高压差的不同，会产生一定的光晕、闪电
或者电弧。

电离过程中，空气中的电子会获得新的能量进行释放期原有的能量。

当电子释放
能量的时候也就是在放电的过程中，会出现光波和声波以及臭氧、紫外线、微量的硝酸等。

紫外线带电测试的技术指的是采用特殊的仪器对放电的紫外线信号进行接收，然后经过处理
后成像并可以和可见的图像进行叠加，从而可以确定光晕的位置和强度，为设备的评价提供
更为完善的依据。

空气中的氮气电离时所产生的紫外线的光谱的一部分波长一般都在280nm~400nm的范
围内，仅仅有一小部门的波长比280nm要小，也就是在太阳盲区的范围之内，如果该波长能被检测到，那也只是来自地球上的辐射。

因为电晕通常都在正弦波的波峰和波谷产生，而且
高压设备的电晕在刚开始放电的过程中不是连续的过程而是转瞬即逝的，紫外线带电测试仪
按照电晕的这个特性，在进行电晕的观测时，有两种模式可以选择，
4.紫外线带电测试技术在变电站带电检测中的应用
4.1一次设备外伤高压设备污染
一次设备有可能出现绝缘损伤，外部损伤等都可以使用紫外线带电测试技术进行检测。

一次设备表面以及内部结构异常都会导致周围电场分布变化，连续性改变，满足条件就会产
生电晕。

一次设备外伤导致的放电电晕难以使用人工方式进行检测，但是利用紫外线带电测
试技术，则能够快速定位故障点，在日常巡查、工程验收和故障检测方面有能够广泛应用。

变电站内高压设备表面污染会影响设备的绝缘性能，可能导致闪络放电，并产生电晕。

高压
设备污染表面往往比较粗糙，一定电压下就会放电，应用紫外线带电测试技术，能够准确的
反映出一次设备的污染程度，清晰查看污染物分布情况，配合高倍显微镜，能够更加直观的
了解污染情况，给制定科学的检修计划、预防闪络、爬电提供科学的依据。

4.2一次设备绝缘子放电检测
绝缘子上污垢沉积和盐密度增加会导致其绝缘性能下降，绝缘子自身老化也会增加漏电
风险。

使用紫外线带电测试技术，能够在一定距离内有效察觉放电，准确定位放电位置，对
其危害性进行定量测定和综合评估。

使用紫外线带电测试仪还可以观察试验品的电气耐压性能，在进行高压设备和绝缘设备的电气耐压试验时，使用紫外线带电测试仪，能够直观的观
察设备是否在试验过程中发生了闪络，如果能够观察到电晕，表示设备绝缘性能不合格，需
要结合电力产品的材料、结构、使用情况对绝缘缺陷的严重程度进行评估。

与此同时，紫外
线带电测试检测结果还能够用于电力产品的寿命预测，建立紫外线带电测试检测结果数据库，方便诊断、分析、评估，甚至有希望发展为行业标准。

紫外线带电测试检测仪的工作原理，首先利用分光镜将输入的光线分离成两部分，一部
分形成可见光影像，另一部分经过紫外光过滤后，只保留紫外部分，再经放大器处理后可以
得到高清晰度的紫外图像;然后，通过特殊的影像处理工艺将紫外光影像和可见光影像叠加起来，形成复合影像。

一般用紫外线带电测试仪检测到的紫外光子数(或光斑面积)来表征或量
化放电强度，判断设备的放电状况。

5.紫外检测三种评估方法。

(1)直接法。

直接利用电晕检测仪的检测结果对设备的电晕状况进行评价，一般仅用于严
重故障的判断。

(2)同类比较法。

对同一回路的同类设备或同一设备在相同运行工况下的同一部件之间作
检测结果比较。

具体做法，利用电晕检测仪获得同类设备的对应部位电晕活动产生的光子数
量进行纵向和横向比较。

用同类比较法容易判断出电晕放电是否正常，其适用范围比较广，
运用也比较方便。

(3)档案分析法。

对测量结果与设备电晕活动档案记录的数据进行比较分析。

其基础工作
是要建立设备电晕放电技术档案。

该方法可分析设备在不同时期的电晕检测结果，包括温度、湿度等分布变化，以掌握设备电晕活动的变化趋势，然后进行判断。

6.结论与展望
紫外线带电测试技术可以有效地发现瓷绝缘子的微观裂纹、污秽、零值绝缘子、一次设
备和金具的外伤等缺陷，对红外检测技术难于检测的非发热缺陷也非常敏感。

该项技术能通
过放电检测对设备运行状态进行评估，并对设备保养维护做出预测及评估，是电气设备进行
预维护的有效工具，有助于设备状态检修的开展。

作为一种新型的无损检测手段，紫外检测
目前基本处于定位分析阶段，国内外尚无相关标准对紫外放电作出定量规定。

对于电晕对设
备正常运行的影响程度，是否需要立即停电处理等问题无法做出有效的判断。

如何对电晕放
电强度进行量化，并找出其与电晕放电各阶段的对应关系，将是紫外线带电测试技术今后的
重要研究方向。

参考文献
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