紫外成像技术对发现电力设备绝缘缺陷的运用分析

　　【摘要】电力系统中，一些带有高压的电力设备在运行过程中会产生强电场，尤其是设备中存在尖端，或者母线及线路出现断股、绝缘子开裂等问题时，会导致周围空气电离，引发紫外线。紫外探测器就是基于紫外成像技术，对电力设备发电时产生的紫外线进行收集，经后端处理后与可见光影像重叠，在屏幕上显示出来，以此来完成对电晕位置和强度的确定，判断电力设备绝缘状况。本文结合紫外成像技术的原理，对其在电力设备绝缘缺陷检测中的运用及影响因素进行了分析和讨论。

　　【关键词】紫外成像技术;电力设备;绝缘缺陷

　　1.紫外成像技术概述

　　在自然界中，除可见光之外，还包括了紫外线、红外线等不可见光，其中的紫外线是对电磁波谱中波长在10-400nm的辐射的总称，肉眼难以是被。依照波长可以将紫外线分为长波紫外线、中波紫外线和短波紫外线。如何对紫外线进行准确识别和探测，是许多领域研究的热点问题，在研究中逐渐产生了紫外探测技术，这是一种被动探测技术，包含了紫外探测器和紫外摄像器件，在最近几年得到了飞速发展，目前已经取得的研究成果包括SiC、GaN紫外探测器、紫外CCD以及用于紫外摄像的BT-CCD的PtSi-SBIRF-PA、紫外MOS图像传感器等[1]。电力系统运行中，高压设备如果出现电气放电，则依照电场强度差异，会引发不同现象，紫外成像技术就是运用这样的原理。以紫外探测器接收电场放电时产生的紫外线，然后利用后端处理电路进行进行处理，与可见光影像重叠后在屏幕上显示出来，以此来实现对电晕位置及强度的确定[2]。

　　2.紫外成像技术在电力设备绝缘缺陷检测中的应用

　　绝缘缺陷检测是紫外成像技术在电力设备检测中一个非常重要的应用方面，在针对电力设备绝缘性进行相应的电气耐压试验时，可以通过紫外成像技术，实现对试验现象的合理观察，如果在试验中出现电弧、闪络等现象，表明电气设备绝缘性较差，如果在试验中出现电晕，工作人员需要从电力设备的材料、结构、形状等进行全面考虑，做好电力设备绝缘性能的准确判断。

　　从目前来看，在电力设备放电过程诊断中，光学方法是最为常用的技术手段，不仅灵敏度和分辨率高，抗干扰能力也较强，利用紫外成像仪，可以实现对正在运行中的电力设备表面局部放电以及电晕放电等进行直观判断和准确定位，而且不需要直接与电力设备接触，可以实现远距离检测，为输配电设备的状态检修提供了可靠支撑。在电力设备绝缘缺陷检测中，紫外成像技术的应用主要体现在以下几个方面：一是设备绝缘表面电导检测，简单来讲就是污秽程度的检测与判断[3]，分析是否需要对设备表面进行清理;二是绝缘外观检测，查看支柱式绝缘是否完好，其表面是否存在微观裂缝，是否需要对其进行更换;三是放电来源检测，配合紫外成像仪，能够对表面局部放电和电晕放电的来源进行确定，为后续的检修维护工作提供可靠数据支撑;四是检测电力设备外绝缘子，看其是否存在闪络的痕迹，如果存在，则需要做好绝缘分析，保证设备运行安全;五是可以依照检测结果，对高压带电设备的结构、布局、设计以及安装工艺等进行评估和验收，及时发现其中存在的缺陷和问题;六是能够帮助电力工作人员清楚地看到高压输电线路线径过小或者线路断股引发的电晕放电，实现对放电源的准确定位。

　　3.紫外成像技术的影响因素

　　在应用紫外成像技术对电力设备绝缘缺陷进行分析和判断的过程中，存在很多的影响因素，这些因素可能会对紫外检测的结果产生影响。例如，一般情况下，在电力设备绝缘检测中，都是利用紫外计数(紫外电晕监测仪每分钟测得的紫外光子数)来对电晕强度进行表示，而无论是距离、仪器本身增益还是环境因素，都会对其产生影响，必须对相关因素的影响程度进行分析，以此来调整设备参数，保证检测结果的有效性[4]。

　　3.1 距离为了更好地分析距离对于紫外计数的影响，这里设计了相应的电气绝缘实验，模拟电晕源，对不同距离下得到的紫外计数进行了记录，结果见表1。

　　结合上表分析，虽然电气设备存在绝缘缺陷时，电晕的发生存在一定分散性，不过多次计数分散性并不大，单次计数与平均值差异小于3%，表明在实际检测过程中，可以等到计数稳定后，选择任意一次数值来对电晕强度进行表示。

　　3.2 仪器增益在电晕发出的光谱中，紫外光谱实际上仅占很小的比例，在经过光学系统的传输损耗后，最终能够达到CCD板的紫外光子数量通常仅为镜头接收总数的3%，这样必然会给检测工作带来一定影响。从提升仪器灵敏度出发，可以在仪器内部对进入到光学系统中的紫外光子进行相应的增益处理，而这样必然会改变紫外计数的具体值，继而对电晕强度评价结果产生影响，因此需要切实把握紫外计数与仪器增益之间的相互关系[5]。通常来讲，当紫外计数小于200 时，可以选择高增益，这样能够帮助工作人员发现较弱的电晕源;当紫外计数在200-5000之间时，可以在90-150的区间内选择增益，为对比分析提供便利;当紫外计数超过5000时，应该选择低增益，避免紫外图像的相互叠加，以此来实现对电晕源的准确定位。

　　3.3 环境因素一是气压与温度。依照《高压输变电设备的绝缘配合》(GB311-83)等相关标准，当大气处于不同状态时，外绝缘放电电压需要进行校正。检测仪器在运行过程中受各种因素影响，不同仪器之间的计数误差可以达到20%，同一仪器也会存在3%的误差，如果温度与气压存在差异，则可能会隐藏在仪器本身误差以及测量误差中，基于此，在现场测量环节可以不考虑气压与温度的影响;二是湿度。湿度对紫外计数的影响比较复杂，部分情况下，湿度增大会导致电晕强度降低，而多数情况下，湿度增加则会引发电晕强度的增长。因为无法对绝缘子表面的污秽成分以及湿润情况进行确定，也无法对由此产生的误差进行校正，针对这样的问题，可以通过建档的方式进行数量积累，以便更好地研究湿度对紫外计数的影响[6]。

　　4.结语

　　总而言之，电力系统运行中，电力设备绝缘缺陷可能引发非常严重的后果，必须得到电力企业的重视。配合紫外成像技术，能够实现对电力设备绝缘缺陷的准确评估和判断，做好电晕强度和电晕位置的确定，为故障处理提供可靠支撑。实际应用中发现，紫外成像技术对于电晕放电判断的准确性尚有待提高，需要技术人员更加深入的研究。

　　参考文献

　　[1]贾勇勇,贾晓明,路永玲,等.基于日全盲紫外成像技术的局部电晕放电检测研究[J].电气应用,2014,(19):36-40.

　　[2]钱金菊,黄振,王锐,等.紫外成像检测技术在高压电力设备带电检测中的应用[J].广东电力,2016,29(4):115-121.

　　《紫外成像技术对发现电力设备绝缘缺陷的运用分析》来源：《电子世界》，作者：吴甜，王飞，辛海松，梁平。