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紫外電暈檢測技術應用

電氣設備紫外電暈檢測是為了保證電力安全生產服務的一項帶電檢測技術。根據紫外成像儀的工作原理，通過被檢設備的實際負荷電流、電壓及被檢物溫度及環境參照體的溫度值等技術參數，查找被檢測設備的結構、外部接線、運行狀況和導致設備故障基本因素。
紫外放電檢測技術可以檢測電力設備電暈放電和表面局部放電特征，以及外絕緣狀態和污穢程度，與現時普遍使用的紅外成像檢測技術形成有效的互補。
目前，國外一些發達國家已普遍應用紫外成像技術檢測輸電線路設備的缺陷與故障。近幾年，我國一些研究單位也相繼開展了這方面的應用研究工作，并取得了一定的成效。

電暈放電

高壓導體粗糙的表面、終端銳角區域、絕緣層表面污穢區、高壓套管及導體終端絕緣處理不良處，以及斷股高壓導線、壓接不良導線、殘缺的絕緣體、破損的瓷瓶和絕緣子等有絕緣缺陷的電氣設備，在高電壓運行時，會因為電場集中而發生電暈放電，出現可聽噪聲、無線電干擾和電能損失等故障，對環境和設備運行產生一定的影響。因此，適度控制電暈效應，對發展特高壓輸電非常重要。
當電氣設備周圍的電場強度達到某一臨界值時，就可能發生電暈，該臨界值稱為起暈電場強度。電氣設備發生電暈時，其周圍空氣將發生電離。在電離的過程中，空氣分子中的電子不斷從電場中獲得能量，當電子從激勵態軌道返回原來的穩態電子能軌道時，就以電暈、火花放電等形式釋放能量。此時，會輻射出含有紫外線成份的光波。

檢測原理

以紫外成像技術進行電量放電檢測，是利用特殊的儀器接收電暈放電產生的信號，經處理后成像并與可見光圖像疊加，達到確定電暈的位置和強度的目的，為電氣設備的狀態檢測提供依據。
紫外線的波長范圍是40～400nm。太陽光中也含有紫外線，但由于地球的臭氧層吸收了部分波長的分量，實際上輻射到地面上的太陽紫外光譜都在300nm以上，低于300nm的波長區域稱為太陽盲區。人們利用這一特點，研究出日光(盲區)型紫外線檢測儀。該儀器的工作波段在240～280nm之間，可以在陽光下進行檢測工作,比紅外成像檢測方便。

金屬帶電體的檢測

對于均壓環設計偏小、安裝不良和導線架線時拖傷砸傷、運行過程中外部損傷、斷股、散股等情況，金屬帶電體表面或內部變形都可能導致其附近電場強度變強，在滿足條件時會產生電暈，紫外檢測較為有效。圖A.1列舉了典型的金屬帶電體異常電暈放電圖像。

（a）導線

（b）管形母線聯接

（c）母線地刀

（d）母線地刀

（e）刀閘

（f）刀閘

圖A.1 金屬帶電體異常電暈放電圖像

分析：

以上圖A.1（a）、（b）異常電暈發生部位在導線和管母聯接處，形成原因是安裝或運行中引發的局部場強不均，結合異常電暈量判斷均不會導致設備在服役期內相當程度的加速老化，故列入注意觀察的一般問題。
（c）、（d）所示異常電暈發生部位在均壓環及其球頭，形成原因是設計缺陷，列入一般問題，該現象較為普遍，可能均壓環整體設計尺寸偏小。建議有條件聯系廠家更換處理。
（e）、（f）所示異常電暈發生部位在均壓環，放電較為嚴重，形成原因是運輸或安裝過程中異常損傷，結合異常電暈量判斷很可能會導致其在服役期內相當程度的加速老化，故列入中等問題，計劃停電檢修時處理。

表面污穢的檢測

受污染的高壓設備由于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，都可能利用該技術進行分析。另外，可配合使用高倍望遠鏡進行觀察。特別的，對于絕緣子表面污穢程度的檢測：在沿線路一個范圍不大的區域內，絕緣子表面的積污程度可以近似的看為大致相同。在一定的氣象條件下，被檢測區域內各絕緣子串上有可能發生比較普遍的電暈或放電現象，很容易被紫外儀檢測到，檢測人員可以憑此進行分析與判斷，作出清掃與否的決定。
圖A.2列舉了典型的金屬帶電體或絕緣表面污穢后異常電暈放電圖像。

（a）導線

（b）絕緣子串

（c）隔離刀閘

（d）母線地刀

圖A.2 金屬帶電體或絕緣表面污穢后異常電暈放電圖像

分析：
圖A.2（a）異常電暈發生部位在母線、跳線及其間隔棒，形成原因可能是間隔棒緊固螺桿長度過長，以及導線積污嚴重，列入一般問題，計劃停電檢修時檢查處理。
圖A.2（b）異常電暈發生部位在絕緣子，形成原因是運行時間較久，表面異常臟污，絕緣子已出現劣化趨勢，結合異常電暈量判斷很可能會導致其在服役期內相當程度的加速老化，故列入中等問題，計劃停電檢修時處理。
圖A.2（c）、（d）反映某500kV隔離刀閘以及母線地刀最上節支柱瓷瓶上爬電嚴重，列為需盡快安排停電處理的重要問題。

劣質絕緣子的檢測

在絕緣子串中，如果有劣質絕緣子存在，其瓷質可能因為存在裂紋而發生電暈放電；或者，由于絕緣子串上的分布電壓曲線發生變化，使該劣質絕緣子相鄰兩側的絕緣子承受的分布電壓升高而產生異常電暈。紫外檢測儀可以觀察到這些電暈，并通過讀取到的紫外光子數，判斷其嚴重程度，其放電也可以正確定位。但是，在實際現場使用中，由于許多具體的原因，比如絕緣子積污導致鹽密過大，在一定條件下也會會產生放電，因此利用紫外檢測發現劣質絕緣子是比較困難的，需要進一步研究。
有研究資料表明，在實驗室特定條件下，才可能進行劣質絕緣子檢測，此時要求具有連續三片以上絕緣子同時出現低（零）值，且正好處于緊靠高壓端才具備檢測條件。
圖A.3列舉了可能的劣質絕緣子紫外圖像。

圖A.3 可能的劣質絕緣子紫外圖像

分析：
圖A.3異常電暈發生部位在絕緣子上，形成原因是絕緣子在高電場作用下，已出現劣化趨勢，結合異常電暈量判斷很可能會導致其在服役期內相當程度的加速老化，故列入中等問題。建議利用火花間隙或其它設備復測，一經證實為低值絕緣子，立即安排更換處理。

紫外(UV)檢測和紅外(IR)檢測是互補而非沖突的兩種技術。電暈放電是一種發光的表面局部放電，由于空氣局部的高強度電場而產生電離。該過程產生微小的熱量，通常紅外檢測難以發現。紅外檢測通常是在高阻處產生熱區。紫外成像儀可以看到的現象紅外成像儀又往往看不到，而紅外成像儀可以看到的現象紫外成像儀往往看不到。
紫外檢測與紅外檢測的特點與功能對比見表1。

表1 紫外檢測與紅外檢測的特點與功能比較

項目	紫外檢測	紅外檢測
光譜范圍	0.25～0.28nm，用于白天電暈檢測	8～14nm
儀器敏感范圍	紫外輻射	熱產生的紅外輻射
電暈產生原因	絕緣子、套管、導線污染；導線損壞；分離器松弛；復合絕緣子安裝不當；缺少弧形喇叭等	有電流時的高阻缺陷；連接不良；帶電絕緣子內部缺陷，電弧
電力因素	與電壓有關	與電流有關
檢測時加載	不需要	根據實際情況確定
干擾	無“Daycor”成像儀，不受太陽光的影響。工作波段在太陽盲區	有
成像通道	雙通道：可見光加UV，可合成一個視頻圖像	單通道或者可見光加紅外通道
焦距	相對狹窄	比UV成像儀寬
輸出	視頻剪接	靜態
檢測模式	便攜式，固定(車載)式，機載式	便攜式，固定式，機載式
檢測階段	一般可檢測出缺陷劣化前期	往往檢測缺陷后期的

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