SuperB便携式紫外成像仪在500 kV变电站的应用

王金炜，汤卫

(浙江省绍兴供电公司，浙江绍兴312000)

SuperB便携式紫外成像仪在500 kV变电站的应用

王金炜，汤卫

(浙江省绍兴供电公司，浙江绍兴312000)

紫外成像技术对变电设备的电晕、闪络和电弧有较好的检测效果，通过检测放电部位辐射紫外线，能间接评估运行设备的绝缘状况并及时发现绝缘设备的缺陷。用SuperB便携式紫外成像仪在不同的气象环境下对多座500 kV变电站进行了现场检测，发现了部分设备的电晕放电现象，验证了紫外成像检测技术的实用性。

紫外成像;电晕;SuperB

0 引言

随着电力系统电网规模的不断扩大、电压等级不断提高，电力负荷要求的不断提高，电力系统中使用的各种类型的高压设备的损坏、故障也不断增加，相应对预防性维护的要求也不断提高。输供电线路和变电站配电等设备在大气环境下工作，在某些情况下随着绝缘性能的降低、出现结构缺陷，或表面局部放电现象。电晕和表面局部放电过程中，电晕和放电部位将大量辐射紫外线，这样便可以利用电晕和表面局部放电的产生和增强间接评估运行设备的绝缘状况和及时发现绝缘设备的缺陷。

目前，可用于诊断目的的放电过程的各种方法中，光学方法的灵敏度、分辨率和抗干扰能力最好。即采用高灵敏度的紫外线辐射接受器，记录电晕和表面放电过程中辐射的紫外线，再加以处理、分析达到评价设备状况的目的。预防，减少设备发生故障造成的重大损失，具有很大的经济效益。

1 紫外成像仪的技术特点

紫外成像仪使用紫外光成像技术，可以直观形象地观察到发生放电的情况;通过观察电晕产生的位置、形状、强度等，使得现场人员能迅速准确地定位放电点的位置，并可通过数码技术来记录动态和静态图像，对比同时相邻运行的相关设备的图像和该设备的历史记录图像，可以准确地判断运行设备的健康程度。也可检测出设备及绝缘的早期故障和性能降低，从而提高电力系统运行的可靠性。

本文使用的SuperB紫外成像仪是Ofil公司与美国电力科学研究院(EPRI)共同研发的一款便携式紫外线成像设备，用于检测高压设备电晕、电弧和局部放电现象;SuperB采用Solar Blind专利技术、日盲型紫外－可见光双通道探测器及独家镜头，设备灵敏度高，抗干扰能力强，完全不受太阳光的影响，检测时间不受限制，能在背景干扰中灵敏的探测出缺陷所发射出的微弱的紫外光，是架空输电线路和高压变电站预防性维护检测工具的理想选择。

2 紫外成像仪与红外热像仪的技术比较

红外热像仪现在主要用来测试温度和物体定位，红外热像仪能够探测红外辐射能量分布，并在红外探测器的光敏元件上反映出红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。

紫外检测和红外成像是两种互补性而非冲突性技术。电力设施一个完整的检测应该包括紫外成像、红外成像和可见光检测。电晕是一种发光的表面局部放电，由于空气局部高强度电场而产生电离。该过程引起微小的热量，通常红外检测不能发现。红外检测通常是在高电阻处产生热点。紫外成像仪可以看到的现象往往红外成像仪不能看到，而红外成像仪可以看到的现象往往紫外成像仪不能看到。紫外检测与红外成像的比较如表1所示［1－3］。

表1 紫外检测与红外成像的比较

3 500 kV变电站的电晕放电

电晕是高压带电体表面向空气游离放电的现象，当高压带电体(例如高压架空线的导线或者其他电气设备的带电部分)的电压达到电晕临界电压，或者其表面电场强度达到电晕电场强度时，在正常气压和强度下，会看到带电体周围出现的放电现象，这就是电晕。影响电晕放电的原因有气压、湿度、温度等三个方面。

目前电晕检测常用方法有，现行的外部绝缘预防性检测制度规定了耐压试验、绝缘电阻测量、目力观察以及多元件绝缘结构上的电压分布测量，由于劳动量打，存在危险性以及在许多情况下需要切断设备电源，这些方法缺乏足够的有效性，而对于架空线的若干绝缘(支柱绝缘、合成材料绝缘)和若干种缺陷(发现闪络位置和导线与附件等的损伤)，除目力观察外，尚未规定其他有效的检测方法，因此，发展远距离无接触检测技术更具有现实意义。

500kV变电站电晕放电的不良影响有:产生离子冲击效应，加速破坏电力设备的构成材料;产生臭氧、氮氧化物及硝酸等，该化学物质加速绝缘老化，并使铜金属表面氧化影响接触面的导电效果;会产生无线电干扰、电视干扰和射频干扰，影响收讯或收视的效果;消耗电能，降低电力传输效率;电晕放电往往是严重闪络现象的先期征兆。

4 应用实例

绍兴供电公司在近期集中开展了500kV变电站的紫外放电检测并发现了多起电晕放电现象。如500kV苍岩变凤苍5831线线路压变B相搭头与均压环之间、500kV苍岩变凤岩线5011开关间隔上方500kVⅠ母B相球型均压环、500kV兰亭变50132闸刀与500kVⅡ母之间连线间隔棒A相、500kV舜江变2号主变与2号主变50112闸刀之间管母C相两侧搭头、500kV凤仪变凤苍5831线间隔上方500kVⅡ母A相均压环均发现电晕放电现象。放电的部位主要集中在搭头与均压环、球形均压环、导线断裂处、间隔棒与导线连接处。

5 改进措施及建议

紫外成像检测技术在我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。在实际应用中以下存在问题:

(1)紫外光子标定问题。紫外成像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。

(2)电晕放电强度的量化问题。目前，利用紫外成像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(1min)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。

(3)对电晕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，通过紫外成像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，是紫外成像检测技术在系统中应用亟需解决的问题。

6 结语

(1)使用紫外成像仪检测时，当光子分布较零散，无法确定放电位置时，建议采用夜景模式。使用紫外成像仪时要选择适当的增益，以免出现溢出。

(2)紫外检测采用的标定方法用紫外光字数计数来衡量放电程度，但现场准确检测电气设备紫外放电光子数比较困难，受环境影响较大，因此标定紫外光技术还需要大量的研究工作。

(3)紫外成像是一项新的技术手段，它具有简单高效、直观形象，并且能实现在线观测等优点，有利于积极推进状态检修，因此有必要对该项技术在电力系统进行推广应用和深入研究。

［1］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.

［2］刘安文，汤卫，王金炜，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］金红，崔志光.一种用于电力通信的Adhoc协议［J］.电力科技与环保，2013，29(6):60－62.

Application of SuperB portable ultraviolet imaging in 500 kV substations

The ultraviolet imaging technology has a good effect on the corona，flashover and electric arc of the substation equipment.People can assess the insulation condition of the operating equipments indirectly by detecting the discharge position radiates the ultraviolet rays.Thus they can find out the defects of the insulation equipments in time.T he SuperB portable ultraviolet imaging instrument is used to on－site test some 500 kV substations in different weather conditions.The phenomenon of corona discharge from some instruments is found which can prove the practicability of the ultraviolet imaging detection technology.

ultraviolet imaging;orona;SuperB

X591

B

1674－8069(2016)05－060－03

2016-01-11;

2016-02-19

王金炜(1985-)，男，汉族，硕士，工程师，主要从事电检修室高压试验工作。E－mail:wangjinwei1985@126.com