紫外成像理论及在电力带电检测中的应用

3、带电水冲洗（1）
3、带电水冲洗（2）
4、特高压应用
5、高原应用
6、高压产品的绝缘缺陷检测
在对试验品进行电气耐压试验时用紫 外成像仪进行观察，若在试验时发生闪络， 则试品肯定不合格。若观察到电晕，则应 根据电力产品的材料、结构形状、使用情 况以及其它同类产品的测试结果来综合评 估是不是绝缘缺陷、缺陷的严重程度等。 另外，紫外成像的检测结果可为电力产品 的绝缘诊断与寿命预测提供大量信息，可 建立综合档案资料，以便更好地诊断、分 析、评估，甚至形成行业标准。
太阳发出各种波长的紫外线
臭氧层 吸收波长为240-280纳米的紫外线
这个波段被称为太阳盲区（Solar Blind）
发出各种波 长的紫外线 地面上的紫外源
CoroCAM IV+ / 504
只接收240-280纳米的紫外线
在高压设备电离放电时，根据电场强度（或 高压差）的不同，会产生电晕、闪络或电弧。电 离过程中，空气中的电子不断获得和释放能量。 当电子释放能量即放电时，会辐射出光波和声波， 还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。紫外成像技 术，就是利用特殊的仪器接收放电产生的紫外线 信号，经处理后成像并与可见光图像叠加，达到 确定电晕的位置和强度的目的，从而为进一步评 价设备的运行情况提供依据。
最新的紫外成像仪利用紫外线束分离器将输入的影像 分离成两个部分。它用盲光滤光器过滤掉太阳光，并将第 一部分的影像传送到一个影像放大器上，因为电晕放电会 发射出230-405nm范围内的紫外线，而紫外光滤波器的工 作范围为240-280nm，这个比较窄的波长范围内产生的影 像信号也比较微弱（因为电晕信号只包括很少的光子）， 因此影像放大器的工作是将微弱的影像信号变成可视的影 像。因没有太阳光辐射的影响，可以得到高清晰的图像。 影像放大器将紫外光影像发送到一个装有CCD装置的照相 机中，而同时被探测目标的影响被发送到第二台标准的视 频照相机内，特殊的影像处理工艺 将两个影像叠加起来， 最后生成显示绝缘子，导线或其它输电线路元件及其电晕 的图像。
通过观测，我们会发现设备发生放电一般会产生两种 现象，即持续放电和间歇性放电。 ○保存图片—由于放电现象存在不连续性，记录图片时 存在延时。为了获得更好的图片效果，建议采用集成 模式，适当调整增益，阙值和滤波器。 ○记录录像—录像可以记录一段时间内的放电情况，建 议采用活动模式，精确调整增益，阙值与紫外通道焦 距，记录下设备放电的具体情况。
CoroCAM IV+仪器有两种模式对紫外线进行成像:
活动模式（live+count）：实时显示目标放电的情况，可 进行增益调节。
集成模式（intergrate）：采用“先进先出”（FIFO）的 算法，对一定时间段内的紫外图像进行处理。该算法可对 紫外线干扰进行衰减。使用者可进行增益和集成时间长短 的调节。集成模式需要用到三角架。 新的图像 若干帧图像 的紫外信号 老的图像
CoroCAM 504紫外成像仪与紫外图像
三、紫外成像仪的功能
由于电晕一般在正弦波的波峰或波 谷产生，且高压设备的电晕在放电初期 总是不连续、瞬间即逝的，紫外成像仪 根据电晕的这个特性，在观测电晕时，
有两种模式供选择。
一种是活动模式，实时观察设备的放电情 况，并实时显示一个与一定区域内紫外线光子 总量成比例关系的数值，便于定量分析和比较 分析。 另一种是集成模式，将一定时间区域内 （该区域长短可调）的紫外线光子显示并保留 在屏幕上，按照先进先出（FIFO）和动态平均 的算法实时更新。该模式下若正确调节仪器， 可清楚地看到设备放电区域的形状和大小。
2、绝缘子裂纹、劣化、污染
劣化绝缘子产生电晕有多种原因，劣化 积污导致盐密过大，在一定条件下会产生 放电，本身劣化也会放电，劣化、盐密与 放电之间的具体关系有待于进一步研究。 还有绝缘子在什么情况下会观察到放电， 观察到放电究竟意味着什么，也有待国内 有关专家深入探讨。但有一点可以肯定， 利用紫外成像技术在一定灵敏度、一定距 离内可观察到放电，使得对劣化的绝缘子 进行定位、定量的测量并评估其危害性成 为可能，这在以前是非常困难的。
几类典型的应用介绍
1、导线散股、断股、损伤、污染、毛刺 均压环损伤、污染、毛刺
导线架线时拖伤、运行过程中 外部损伤（例如人为用石头砸伤）、 断股、散股检测。导线表面或内部 变形都可能导致其附近电场强度变 强，在满足条件时会产生电晕。这 种电晕用人工方式难以判断，但用 紫外成像技术可轻松检测到。这对 于日常巡查和检验工程质量很有意 义。

CoroCAM I紫外成像仪与紫外图像
第二代紫外成像仪采用了窄带通紫外滤波技术， 通过紫外滤波，使仪器只工作在240-280nm的太 阳盲区波段。由于该波段避开了阳光的干扰，仪 器可以直接在强太阳光下正常操作，实现了白天 户外检测，更加适合于现场应用，用户也更广泛。 这一代产品主要是CoroCAM IV+和以色列的 Daycor 2，它具有初步的紫外图像数字处理功能， 仪器观测分为“活动”与“集成”两种模式，在 集成模式下，通过调节参数可滤除部分地面紫外 源的干扰。
仪器的其他主要功能
紫外通道的焦距可调 紫外图像的颜色可调 可将远处目标用可见光拉近
四 、紫外成像仪的应用
紫外成像仪虽然原理和功能都很简单，但应用却相当 广泛，也比较复杂，有以下特点。
1、任何高压设备，只要有一定强度的放电，就能用 紫外成像仪看得到。 2、高压设备产生放电，有的是正常的，有的虽然不 正常，但是几乎不影响系统的正常运行。 3、根据放电异常来判断设备故障，缺乏明确的经验、 标准和理论依据，目前很多客户正在这方面努力。

CoroCAM IV+紫外成像仪与紫外图像


第三代紫外成像仪主要指CoroCAM 504，它 在第二代的基础上进行了较大改进，主要有： 针对紫外图像通道增加了参数可调节的数字 积分滤波器，操作者通过调节积分参数，可 有效避开来自地面的紫外线干扰，显现设备 放电点； 同时保留了太阳盲区工作波段和全紫外工作 波段，具有NightView菜单，可在两种波段范 围之间进行切换，使得仪器具有第一代和第 二代紫外成像仪的主要特征。
▽检测经验交流 设备可能出现放电的原因： 1.导线—导线散股、断股、损伤、污染、毛刺引起；导线 连接处不紧密、线夹不紧。 2.绝缘子—绝缘子脏污、劣化、受潮、损伤、工艺粗糙引 起。 3.其他设备—脏污、损伤、连接不紧密、工艺等引起。
判断： 1.被观测物的位置及情况、排除其他干扰，如导线是否架 空，是否有线夹或接头。 2.放电位置及放电对象，如均压环弯角对空气放电可能由 于工艺或脏污导致，绝缘子瓷片对其他绝缘子片放电 则可能是损伤或劣化。 3.同类比较。
紫外成像理论及在电力 带电检测中的应用
内容安排
紫外成像的原理 紫外技术的发展 紫外成像仪的主要功能 紫外成像仪的应用 提问与交流

一、紫外成像的原理
日常生活中可发出紫外线的物体或现象：
太阳
火焰 电焊 闪电 放电
发光？ 发热？ 燃烧？
……
这些现象有什么共同点？ 都有一个其他能量激烈地转换成光能的过程
7、高压变电站及线路的整体维护
五、紫外成像仪的使用技巧 利用紫外成像仪进行设备检测包括： 导线外伤探测 高压设备污秽检查 劣化绝缘子检查定位 高压设备外绝缘缺陷检查 变电站和线路的整体维护
在设备检测时，我们利用紫外成像仪进行观测和记录。 要针对不同的情况作不同的调整，才能达到更好的效 果。 ○观测—观察设备的实时情况，建议采用活动模式，适 当调节增益及阙值，使现象更明显、易于观察。
பைடு நூலகம்
根据仪器的应用情况来看，客户已经普遍接受红 外热像仪，很容易用红外的标准来衡量紫外仪器 的功能和用途。
实际上，这两种仪器检测的角度完全不同，方法也 需要有所不同。
红外：电流通过电阻引起设备本身发热，不一定有放电
紫外：设备耐受电压时局部电场强度过大，空气电离放电， 不一定有发热。
所以，紫外应用过程中，应该发挥仪器的长处，重点 放在以下几个方面： 1、放电的位置 2、各种同类设备放电情况的对比 3、同一设备不同条件（时间、天气、电压等）的对比 4、关注整个放电的过程
CoroCAM紫外成像仪观察放电的成像原理 1、高压放电（电离）过程中会产生紫外线 2、紫外通道：紫外线探测器接收紫外线并成像 3、可见光通道与紫外通道叠加，两个通道视场角一致
UV Detector
视 频 叠
紫外线 可见光
TV Camera
加
光学上分成两路
最后得到紫外图像
二.紫外技术的发展
世界上的紫外成像仪初步可以分为三代产品： 第一代紫外成像仪结构比较简单，仪器内部有 宽带通滤波器，可接收较宽波段的紫外线，成像 后与可见光叠加。由于工作波段没有避开太阳盲 区波段（Solar Blind），所以仪器不能在阳光下 进行操作，主要用于在夜间、阴天或者室内检测 高压设备的电气放电。 这代产品以南非CoroCAM I和俄罗斯的菲林-6 为典型代表。
Q&A
提问与解答
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