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> 紫外电晕检测技术应用 |
电气设备紫外电晕检测是为了保证电力安全生产服务的一项带电检测技术。根据紫外成像仪的工作原理，通过被检设备的实际负荷电流、电压及被检物温度及环境参照体的温度值等技术参数，查找被检测设备的结构、外部接线、运行状况和导致设备故障基本因素。
紫外放电检测技术可以检测电力设备电晕放电和表面局部放电特征，以及外绝缘状态和污秽程度，与现时普遍使用的红外成像检测技术形成有效的互补。
目前，国外一些发达国家已普遍应用紫外成像技术检测输电线路设备的缺陷与故障。近几年，我国一些研究单位也相继开展了这方面的应用研究工作，并取得了一定的成效。 |
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处，以及断股高压导线、压接不良导线、残缺的绝缘体、破损的瓷瓶和绝缘子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电晕放电，出现可听噪声、无线电干扰和电能损失等故障，对环境和设备运行产生一定的影响。因此，适度控制电晕效应，对发展特高压输电非常重要。
当电气设备周围的电场强度达到某一临界值时，就可能发生电晕，该临界值称为起晕电场强度。电气设备发生电晕时，其周围空气将发生电离。在电离的过程中，空气分子中的电子不断从电场中获得能量，当电子从激励态轨道返回原来的稳态电子能轨道时，就以电晕、火花放电等形式释放能量。此时，会辐射出含有紫外线成份的光波。 |
以紫外成像技术进行电量放电检测，是利用特殊的仪器接收电晕放电产生的信号，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，为电气设备的状态检测提供依据。
紫外线的波长范围是40～400nm。太阳光中也含有紫外线，但由于地球的臭氧层吸收了部分波长的分量，实际上辐射到地面上的太阳紫外光谱都在300nm以上，低于300nm的波长区域称为太阳盲区。人们利用这一特点，研究出日光(盲区)型紫外线检测仪。该仪器的工作波段在240～280nm之间，可以在阳光下进行检测工作,比红外成像检测方便。 |
| 对于均压环设计偏小、安装不良和导线架线时拖伤砸伤、运行过程中外部损伤、断股、散股等情况，金属带电体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，紫外检测较为有效。图A.1列举了典型的金属带电体异常电晕放电图像。 |
以上图A.1（a）、（b）异常电晕发生部位在导线和管母联接处，形成原因是安装或运行中引发的局部场强不均，结合异常电晕量判断均不会导致设备在服役期内相当程度的加速老化，故列入注意观察的一般问题。
（c）、（d）所示异常电晕发生部位在均压环及其球头，形成原因是设计缺陷，列入一般问题，该现象较为普遍，可能均压环整体设计尺寸偏小。建议有条件联系厂家更换处理。
（e）、（f）所示异常电晕发生部位在均压环，放电较为严重，形成原因是运输或安装过程中异常损伤，结合异常电晕量判断很可能会导致其在服役期内相当程度的加速老化，故列入中等问题，计划停电检修时处理。 |
受污染的高压设备由于污染物通常表面粗糙，在一定电压条件下会产生放电。导线的污染程度、绝缘子上污染物的分布情况等，都可能利用该技术进行分析。另外，可配合使用高倍望远镜进行观察。特别的，对于绝缘子表面污秽程度的检测：在沿线路一个范围不大的区域内，绝缘子表面的积污程度可以近似的看为大致相同。在一定的气象条件下，被检测区域内各绝缘子串上有可能发生比较普遍的电晕或放电现象，很容易被紫外仪检测到，检测人员可以凭此进行分析与判断，作出清扫与否的决定。
图A.2列举了典型的金属带电体或绝缘表面污秽后异常电晕放电图像。 |
| 图A.2
金属带电体或绝缘表面污秽后异常电晕放电图像 |
分析：
图A.2（a）异常电晕发生部位在母线、跳线及其间隔棒，形成原因可能是间隔棒紧固螺杆长度过长，以及导线积污严重，列入一般问题，计划停电检修时检查处理。
图A.2（b）异常电晕发生部位在绝缘子，形成原因是运行时间较久，表面异常脏污，绝缘子已出现劣化趋势，结合异常电晕量判断很可能会导致其在服役期内相当程度的加速老化，故列入中等问题，计划停电检修时处理。
图A.2（c）、（d）反映某500kV隔离刀闸以及母线地刀最上节支柱瓷瓶上爬电严重，列为需尽快安排停电处理的重要问题。 |
在绝缘子串中，如果有劣质绝缘子存在，其瓷质可能因为存在裂纹而发生电晕放电；或者，由于绝缘子串上的分布电压曲线发生变化，使该劣质绝缘子相邻两侧的绝缘子承受的分布电压升高而产生异常电晕。紫外检测仪可以观察到这些电晕，并通过读取到的紫外光子数，判断其严重程度，其放电也可以正确定位。但是，在实际现场使用中，由于许多具体的原因，比如绝缘子积污导致盐密过大，在一定条件下也会会产生放电，因此利用紫外检测发现劣质绝缘子是比较困难的，需要进一步研究。
有研究资料表明，在实验室特定条件下，才可能进行劣质绝缘子检测，此时要求具有连续三片以上绝缘子同时出现低（零）值，且正好处于紧靠高压端才具备检测条件。
图A.3列举了可能的劣质绝缘子紫外图像。 |
分析：
图A.3异常电晕发生部位在绝缘子上，形成原因是绝缘子在高电场作用下，已出现劣化趋势，结合异常电晕量判断很可能会导致其在服役期内相当程度的加速老化，故列入中等问题。建议利用火花间隙或其它设备复测，一经证实为低值绝缘子，立即安排更换处理。
紫外(UV)检测和红外(IR)检测是互补而非冲突的两种技术。电晕放电是一种发光的表面局部放电，由于空气局部的高强度电场而产生电离。该过程产生微小的热量，通常红外检测难以发现。红外检测通常是在高阻处产生热区。紫外成像仪可以看到的现象红外成像仪又往往看不到，而红外成像仪可以看到的现象紫外成像仪往往看不到。
紫外检测与红外检测的特点与功能对比见表1。 |
| 项目 |
紫外检测 |
红外检测 |
| 光谱范围 |
0.25～0.28nm，用于白天
电晕检测 |
8～14nm |
| 仪器敏感范围 |
紫外辐射 |
热产生的红外辐射 |
| 电晕产生原因 |
绝缘子、套管、导线污染；
导线损坏；分离器松弛；复合绝
缘子安装不当；缺少弧形喇叭等 |
有电流时的高阻缺陷；连接不良；带电绝缘子内部缺陷，电弧 |
| 电力因素 |
与电压有关 |
与电流有关 |
| 检测时加载 |
不需要 |
根据实际情况确定 |
| 干扰 |
无“Daycor”成像仪，不受太阳光的影响。工作波段在太阳盲区 |
有 |
| 成像通道 |
双通道：可见光加UV，
可合成一个视频图像 |
单通道或者可见光加红外通道 |
| 焦距 |
相对狭窄 |
比UV成像仪宽 |
| 输出 |
视频剪接 |
静态 |
| 检测模式 |
便携式，固定(车载)式，机载式 |
便携式，固定式，机载式 |
| 检测阶段 |
一般可检测出缺陷劣化前期 |
往往检测缺陷后期的 |
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