【局部放电】变电设备状态维护局部放电紫外检测技术

变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术变电设备状态维护—局部放电紫外检测技术（以色列OFIL公司、欧美大地科技有限公司）由于电力需求日益增加，使得电力设备所使用的绝缘材料所承受的电气压力与日俱增，设备使用的寿命往往取决于绝缘材料的绝缘强度。电力设备由于运转操作、使用年数、使用频度及使用环境等影响，会逐年发生裂化，进而发生故障或事故，世界各国都投入大量的人力从事设备维护及研究故障预测的诊断技术。早期变电所设备维护采用事后维护，即发生故障后才进行修理。后来发展为预防维护，即事先安排一定时间进行大修或更换零件，以防止突发事故。近而采用预知维护，从设备外部发觉异常征兆，事先预知其严重性，在未发生故障前予以处理。一、变电设备维护检测方式：变电设备是由机械、电气、化学等系统组合而成，因此用多项试验来分析设备的异常情况。一般变电设备预知诊断维护技术都先利用不停电方式检测设备有无异常，如发现异常状况再进一步作停电检测。电力公司现行不停电检测方式（Non-outageTests）包括：1,红外线测温（Infra-redEmissions）；2，部分放电检测（PartialDischarge）；3,油中气体分析（DissolvedGasOilAnalysis）；4,震动分析（VibrationAnalysis）；5,有载分接头切换器检测（TapChanger/SelectorCondition）；6,箱体状态（TankCondition）；7,油中含水量分析（WaterContentAnalysis）；8,紫外线电晕检测（UltravioletEmissions）。总体而言，变电设备不停电预知诊断监测系统的技术障碍在过去几年来已经逐渐克服，而且价格也逐渐降低，然而准确性与成本效益仍然是各电力公司考虑的主要因素。变电设备维护方式也可分为两种，一种为定期维护（TimeBasedMaintenance,TBM）,也是传统维护作业方式，依据设备制造商或电力公司规定的维护周期，定期实施维护作业，人力花费较多且要安排停电作业；另一种方式为状态维护变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术（ConditionBasedMaintenance,CBM）,可在不停电情况监测设备运转状态，如果发现异常，及时实施维护工作，可减少工作停电及维护人力，有效防范事故发生。二、不停电预知维护目的：1，评估设备使用状况2，减少维护费用3，预估设备使用寿命4，提升工作人员安全5，收集第一手资料，积累数据三、不停电预知维护技术：1，应用多重技术（Multi-Technology）2，资讯整合技术（InformationIntegration）3，决策与行动（DecisionMaking&Action）四、部分放电检测变电设备的绝缘体存在微小洞隙、劣痕或其它弱点时，受电场的影响就会加速游离而产生部分放电现象。由于在两电极间并未构成桥式完整连续性放电，而仅在电极间的一部分形成微小放电，故称为部分放电。由于部分放电现象在微小的空间内会产生能量损失及热量，导致绝缘材料的裂化，长时间后导致绝缘破坏，造成设备故障而影响供电品质。部分放电的定量性测试有两大主流，欧洲与日本多采用国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）IEC60270标准所推荐，测量部分放电脉波的放电电荷量而以PC（picocoulomb）值表示。美国与加拿大则多用美国国家电机制造协会（NationalElectricalManufacturesAssociation,NEMA）的标准，测试无线电干扰电压（radioinfluencevoltage,RIV）,而以μV表示，部分放电经常会伴随声音、光、热、化学反应，可通过仪器测量等现象来判断部分放电。五、紫外线电晕检测电晕放电（corona）是一种局部化的放电现象（localizeddischarge）,是由于绝缘系统的局部电压应力超过临界值所产生的气体电离化（gaseousionization）现象。因此，电晕放电一般是指存在导体表面的气体放电现象，当变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术带电体表面电位梯度超过空气的绝缘强度（约30kV/cm）时，会使空气游离而产生电晕放电现象，特别是高压电力设备，其常因设计、制造、安装及维护工作不良而形成电晕放电问题。目前商业化的紫外线电晕影响仪器是针对紫外光谱进行侦测，通常用来检测被测物电晕或表面放电所产生的紫外线以发现电晕放电问题。一般在室内晚间没有太阳光的干扰下，效果显着。在白天有太阳光干扰的环境下，必须采用含特殊滤波技术的检测仪器，针对太阳盲光（Solar-Blind）波段240~280nm进行感测，使电晕放电检测工作避免受到太阳辐射的干扰。另外，双频谱影象机器使用阳光盲带UV滤波器技术，同时侦测电晕影象及周围环境视觉影象，可应用于侦测及定位高压电力设备的电晕。其中视觉通道用于定位电晕，紫外线（Ultraviolet,UV）通道用于侦测电晕。紫外线电晕成像检测电晕放电的实际案例如下图片：由于电气的电晕放电是在UV频谱范围内，且电晕放电的温度梯度很小，无法用红外线成像作测量，因此，使用UV原理测量有其优势。紫外成像仪器具有下列优点：1，用侦测阳光盲带的电晕法，因此不受环境的阳光辐射影响。2，UV侦测器有较高的灵敏度，即使微弱的UV信号也可侦测出，可在白天显示影象。3，受环境干扰小，可在白天、下雨天、浓雾下作测量。4，可应用于影象及紫外线双频谱摄影机。未来紫外技术检测缺陷，很有应用前景与潜力。六、紫外检测技术具体应用随着电力系统的电网规模的不断扩大、电力负荷要求的不断提高，电力系统变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术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、检查发现劣化绝缘子（陶瓷、复合、玻璃绝缘子）的缺陷、表面放电和污染；2、导线架线时拖伤、运行过程中外部损伤（人为砸伤）、断股、散股检测。导线表面或内部变形都可产生电晕；3、电力工程质量检测（安装不当、接地不良等）；4、检查高压设备的污染程度。污染物通常表面粗糙，在一定电压条件下会产生放电，如绝缘子表面因污染会产生电晕。导线的污染程度、绝缘子上污染物的分布情况等，都可以利用该技术有效的进行分析；5、运行中绝缘子的劣化以及复合绝缘子及其护套电蚀检测。绝缘子的裂纹可能会构成气隙，绝缘子的劣化导致表面变形，在一定的条件下都会产生放电。当绝缘子表面形成导电的碳化通道或者侵蚀裂纹时，合成材料支柱式绝缘子的使用寿命大大降低。形成碳化通道或者裂纹以后，绝缘子的故障是不可避免的，而且可能会在短期内发展成绝缘子击穿事故。利用紫外成像技术在某些情况下还可以发现支撑绝缘子的内部缺陷，可在一定灵敏度、一定距离内对劣化的绝缘子、复合绝缘子和护套电蚀检测进行定位、定量的测量，并评估其危害性；6、高压产品的绝缘缺陷检测。紫外成像的检测结果还可为电力产品的绝缘诊断与寿命预测提供大量信息，可以建立综合档案资料，以便更好的诊断分析；7、高压变电站及线路的整体维护。传统的放电异常判别方法有听声音（包括超声波故障检测）和夜间观察放电等。由于很多设备的放电并不影响其正常运行，所以听声音的方法无法排除干扰因素和主观因素，且受检测距离的限制。变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术如果绝缘设备在夜间发出可见光，放电已经十分严重了。很多事故正是在绝缘设备未见可见光放电的情况下突然闪络击穿引起的。8、大型发电机定子线棒端部和槽壁电晕放电检测；9、寻找无线电干扰源。高压设备的放电会产生强大的无线电干扰，影响到附近的通讯、电视信号的接收等，使用紫外成像技术可迅速找到无线电干扰源；10在高压电器设备局部放电试验中，利用紫外成像技术寻找或定位设备外部的放电部位，以及设备内部和外部放电，或消除外部干扰放电源，提高局部放电试验的有效性。七、以色列OFIL公司­—全球顶尖的紫外检测仪器SuperB紫外电晕成像仪是由以色列Ofil和美国电力科学研究院（EPRI）共同研发的最新系列，用于检测和定位高压设备电晕、电弧和局部放电。它作为预维护和诊断工具可以使用于输供电线路和变电站配电设备上。它独特的技术使得可以在明亮的日光下观测到电晕现象。它多种灵活的特性可以在不同形式下使用——航空器、车载式和手持式。它的高灵敏度和可靠性使得该设备已经在全球上百家高压实验室、研究院和服务机构使用。EPRI对SuperB进行了大量的应用研究和现场测试，使得SuperB成为了电力设施预维护必不可少的工具。现在EPRI推出了由AndrewPhillops博士编撰的“架空输电线路电晕和电弧检测指南”。以色列OFIL公司紫外成像技术无论在基础理论研究和应用中都处于世界领先地位。0fil公司2006年推出最新系列产品：SuperB型，适用于常规巡检；Rom型，机载系统，适用于直升飞机检测；Ranger型，车载系统，适用于汽车巡检；Rail型，适用于铁路电气检测；Classic型，适用于电机定子的检测。变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术SuperB紫外成像仪有两个通道：紫外线（UV）和可见光。UV通道用于电晕成像，可见光用于拍摄环境（绝缘体、电流器、导线等）图片。两中图片可以重叠生成一幅图片用于同时观察电晕和周围环境情况。因此，它可以检测电晕并清楚地显示电晕源的精确位置。UV通道工作波段采用太阳盲区UV-c中的240-280nm波段，该波段不受太阳辐射的干扰。在太阳盲区波段臭氧吸收太阳光辐射，阻止其进入地球，因此电晕信号可以在白天获取并成像。UV通道的特殊紫外滤镜由Ofil发明，具有较大的光收集区域，FOV为50x3.750。八、OFIL公司紫外成像仪独一无二的技术性能：变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术九、紫外成像检测技术前景展望紫外成像检测技术因其直观高效的检测方式，越来越受到广大电力用户的重视。国内现有阶段处于常规检测、做试验，积累数据的摸索阶段；基本所有实力较大的电力科学研究院都已经购置了紫外成像仪器设备，作为领域内的一项专门科研课题；几大电力公司已经购置紫外成像仪作为常规检测工具；但是目前基本处于定位分析阶段，积累宝贵的经验数据。为未来状态维护系统的实现，打下了坚实的基础。我一直有个美好的设想：国内所有电力行业紫外成像仪的用户，不管所使用变电设备状态维护——局部放电紫外检测技术的是哪个类型的设备，不管使用的经验如何，不管所处岗位级别如何，以推进国内紫外成像技术为共同目标，交流经验，数据共享，建立一个统一的数据库平台。以早日实现紫外成像检测技术定量分析、精确分析。