紫外成像儀在電力行業的應用

　　紫外成像技術提供了一種全新的預知性檢修方法，近年來在國外電力行業中應用日益廣泛，但在我國還剛剛起步。本文以浙江紅相科技股份有限公司生產的UVSeeTC80紫外成像儀在國內的使用情況為依據，從原理到應用介紹了這項全新的技術。
　　
　　1、前言
　　
　　目前我國利用儀器檢測高壓設備放電情況的技術，有利用超聲波檢測等。超聲波檢測的原理是接收放電時發出的超聲波，再根據其信號的強弱將其轉換為人類可聽見的聲音，從而判斷放電的位置和強度。這種方法很難直觀地準確定位放電點，定量分析也十分困難。相比之下，利用紫外成像技術可以直接觀察放電情況，使得現場人員能迅速準確定位放電點，并可通過所記錄的動態錄像來分析放電的危害。
　　
　　2、原理與檢測方法
　　
　　當空氣中電場強度達到Ed（Ed=3kv/mm，實際情況受空氣氣壓、溫度、濕度、污染程度影響有所不同）以上時，就會產生電離放電現象。電離過程中，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當電子釋放能量時，會輻射出光波和聲波，在高壓設備放電處就會有電暈（corona）產生。伴隨放電產生的，有臭氧、紫外線、微量的硝酸和聲波等。高壓設備的電暈消耗了電能，并在某些情況下可反映設備的損壞程度。
　　
　　紫外成像技術，就是利用特殊的儀器接收紫外線信號，經處理后成像并與可見光圖像重合，達到確定電暈的位置和強度的目的，從而為進一步評價設備的運行情況提供依據。早期的紫外成像儀受太陽光中紫外線干擾的限制，只能在晚上使用。UVSeeTC80紫外成像儀，通過安裝特殊的濾鏡，使儀器工作在紫外波長240~280納米之間的太陽盲區內（此波長區間的太陽光被地球的臭氧層所吸收），在白天也能觀測電暈。
　　
　　由于電暈一般在正弦波的波峰或波谷產生，且高壓設備的電暈在放電初期總是不連續、瞬間即逝的，因而在觀測電暈時，采用兩種模式。一種是活動模式，實時觀察設備的放電情況，并實時顯示一個與一定區域內紫外線光子總量成比例關系的數值，便于定量分析和比較分析。另一種是集成模式，將一定時間區域內（該區域長短可調）的紫外線光子顯示并保留在屏幕上，按照*先出（FIFO）和動態平均的算法實時更新。該模式下若正確調節儀器，可清楚地看到設備放電區域的形狀和大小。
　　
　　3、應用
　　
　　凡是有外部放電的地方都能用儀器觀察得到電暈，這意味著該技術在高壓帶電檢測領域的應用前景十分廣闊。到目前為止，大致可歸納為以下幾個方面的應用：
　　
　　3．1導線架線時拖傷、運行過程中外部損傷（例如人為用石頭砸傷）、斷股、散股檢測。導線表面或內部變形都可能導致其附近電場強度變強，從而產生電暈。這對于日常巡查和檢驗工程質量很有意義。
　　
　　3．2檢查高壓設備的污染程度。污染物通常表面粗糙，在一定電壓條件下會產生放電。導線的污染程度、絕緣子上污染物的分布情況等，都可利用該技術有效地進行分析。
　　
　　3．3運行中絕緣子的劣化。絕緣子的裂紋可能會構成氣隙，當氣隙的電場強度達到Ed（Ed=3kv/mm）以上，就會產生放電現象。絕緣子的劣化，可能會導致表面變形，從而使電場強度變強，在一定的條件下產生放電。利用紫外成像技術可在一定靈敏度、一定距離內對劣化的絕緣子進行定位、定量的測量，并評估其危害性。
　　
　　3．4高壓產品的絕緣缺陷檢測。在對試驗品進行電氣耐壓試驗時用紫外成像儀進行觀察，若在試驗時發生閃絡，則試品肯定不合格。若觀察到電暈，則應根據電力產品的材料、結構形狀、使用情況以及其它同類產品的測試結果來綜合評估是不是絕緣缺陷、缺陷的嚴重程度等。另外，紫外成像的檢測結果可為電力產品的絕緣診斷與壽命預測提供大量信息，可建立綜合檔案數據，以便更好地診斷分析。
　　
　　3．5高壓變電站及線路的整體維護。由于我國氣候濕潤，一般高壓變電站內放電點隨處可見。傳統的放電異常判別方法有聽聲音（包括超聲波故障偵測）和夜間觀察放電等。由于很多設備的放電并不影響其正常運行，所以聽聲音的方法無法排除干擾因素和主觀因素，且受偵測距離的限制，通常不能作為判斷的充分依據。當絕緣設備放電到了夜間可看到可見光的時候，已經是十分嚴重了，很多事故正是在絕緣設備未見可見光放電的情況下突然閃絡擊穿引起的。應用紫外成像技術，可以在地面或直升機上全面掃描變電站和線路上的設備，并根據經驗判斷哪些電暈是正常的，哪些是不正常的，動態監督異常現象的發展速度，為采取合理的維護措施提供可靠的依據。
　　
　　3．6尋找無線電干擾源。高壓設備的放電會產生強大的無線電干擾，影響到附近的通訊、電視信號的接收等，使用紫外成像技術可迅速找到無線電干擾源。
　　
　　4、結束語
　　
　　實踐證明，紫外成像技術能有效、直觀地觀測到高壓設備放電的情況，為帶電檢測提供了新的強大的診斷手段，且發展到了可在白天進行檢測的水平。紫外成像技術與紅外成像技術是互補關系，紫外檢測放電異常，紅外檢測發熱異常，原理*不同，各自具有不可互替的優點，檢測目的、應用方法也各具特性。可以預見，這兩項技術的結合應用，將會大大增強高壓設備故障點的全面檢測能力，也為高壓產品的可靠性研究提供了綜合手段。紫外成像技術在高壓設備無損檢測中的應用遠遠不止本文提到的六個方面，還有更多的應用空間有待拓展。我國在紫外成像研究和應用方面投入較少，值得引起有關部門的重視，加快這項技術的研究和推廣進程。（來源：）