宁夏电力能源科技有限公司  怡 凯  李 刚  国网宁夏电力公司电力科学研究院  朱文炜

1  紫外检测技术的运用现状

随着现代电力工业向着高电压等级、超大容量的方向发展，电力系统对输变电设备的安全可靠运行提出了越来越高的要求。因此，开展输变电设备带电检测，实行状态检修，对提高输电线路的可靠性、经济性运行和降低维修成本都具有重要意义。

目前，利用紫外成像技术对电气设备进行在线监测，能够检测到高压电晕放电现象，可以更灵敏、更直接地观察运行中输变电设备的放电和评价放电的严重程度，为掌握设备的健康运行和缺陷诊断提供依据。紫外线检测技术可以检测电气设备的电晕放电和表面局部放电，该检测技术有利于早期诊断电晕等微弱放电缺陷，及时有效的发现高能量放电的严重缺陷，防患于未然，促进电网安全可靠运行。

紫外线检测技术由俄罗斯电力专家于1981年最早应用于电力系统，现在已经在美国、英国、日本、以色列、印度等国家得到了广泛的关注和应用。目前国内许多电科院和供电局配备了该类仪器，并在积极推动开展利用紫外成像技术进行输变电设备的电晕及表面放电监测工作。

2  紫外成像技术原理

紫外成像检测仪利用紫外线束分离器将输入的影像分离成2部分，它用盲光过滤掉太阳光，并将第一部分影像传送到一个影像放大器上。因为电晕放电会放射出波长范围在230～405nm范围内的紫外线，而紫外光滤光器的工作范围为240～280nm，图1为阳光和电晕的电磁波谱辐照度及波长比较。

这个比较窄的波长范围产生的影像信号比较微弱（因为电晕信号只包括很少的光子），因此影像放大器的工作是将微弱的影像信号变成可视的影像。因为没有太阳光辐射的影响，可以得到高清晰度的图像。影像放大器将紫外光影像发送到一个装有CCD装置的照相机内，而同时被探测目标的影像被发送到第二台标准视频照相机内。经过特殊的影像处理工艺将2个影像叠加起来，最后生成显示电气设备及其电晕图像，如图2所示。

3  紫外成像在状态检修中的应用

输变电设备长期工作在高场强和较恶劣的环境中，不可避免的会出现设备绝缘劣化、老化甚至损坏的问题，在一定的条件下，设备的表面会出现放电现象，但这种放电一般表现为弱放电，其辐射的光波波长主要分布于紫外波段（200～400nm），人眼难以直接观察到。常规的检测方法，如声波检测法和超高频法虽也能检测到，但在现场复杂的干扰背景下，难以准确对其进行定位；红外成像仪也只能在设备发热的时候才能检测到放电，且受外部环境的影响比较大。

紫外成像技术采用双通道图像融合技术，其紫外探测通道由于采用了特殊的滤镜，只探测240～280nm波段的紫外光，避开了太阳光等其他光波的干扰，因此在白天也可以清晰地看到放电现象，紫外传感器具有不接触、不受高频干扰影响、灵敏度更高的优点，而且不受交通条件和人为因素的限制，更适用于输变电设备的各种检测，应用前景广阔。到目前为止，大致可归纳为在以下几个方面的应用。

（1）输电线路中导线架线时拖伤、运行过程中外部损伤、断股、散股检测。导线表面或内部变形都可能导致其附近电场强度变强，从而产生放电现象。这对于日常巡查及检验工程施工质量很有意义。

（2）检查输变电设备的污染程度。变电设备表面有污染物通常造成表面粗糙，在一定电压条件下会产生放电。导线的污染程度及绝缘子上污染物的分布情况等，都可利用该紫外成像技术有效地进行分析。

（3）运行中绝缘子的劣化。绝缘子的裂纹可能会构成气隙，进而引发放电。绝缘子的劣化可能会导致表面变形，从而使电场强度变强，在一定条件下产生放电。利用紫外成像技术可在一定灵敏度、一定距离内对劣化的绝缘子进行精确定位，并评估其危害性。

（4）输变电设备的绝缘缺陷检测。在对高压设备进行电气耐压试验时用紫外成像仪进行观察，若在试验时发生闪络，则试验品肯定不合格；若观察到电晕，则应根据电力产品的材料、结构形状、使用情况以及其它同类产品的测试结果来综合评估，判断绝缘缺陷、缺陷的严重程度等。另外，紫外成像的检测结果可为输变电设备的绝缘诊断与寿命预测提供大量信息，可建立综合档案数据，以便更好地诊断分析。

（5）高压变电站及线路的整体维护。一般变电站内放电点随处可见，传统的放电异常判别方法有听声音和夜间观察放电等。但很多设备的放电不一定影响其正常运行，所以听声音的方法不能排除干扰因素和主观因素，并且受距离的限制，通常不能作为判断的充分依据。当输变电设备放电到了夜间可看到可见光的时候，已经是非常严重了，很多事故是在设备未见可见光放电的情况下突然闪络击穿引起的。应用紫外成像技术，可在地面或直升机上全面扫描变电站及线路上的设备，并根据经验判断哪些电晕是正常的，哪些是不正常的，动态监督异常现象的发展情况，为制定合理的检修策略提供可靠的依据。

4  带电设备电晕放电检测及诊断方法

4.1  图像观察法

本方法主要根据输变电设备电晕状态，对异常电晕的属性、发生部位和严重程度进行判断和缺陷定级。

4.2  同类比较法

通过同类型输变电设备对应部位电晕放电的紫外图像或紫外计数进行横向比较，对设备电晕放电状态进行评估。

4.3  缺陷类型及处理方法

第一类：指输变电设备存在的电晕放电异常，对设备产生老化影响，但不会引起事故，一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展。

第二类：指输变电设备存在的电晕放电异常突起，或导致设备加速老化，但还不会马上引起事故。应缩短检测周期并利用停电检修机会，有计划安排检修，消除缺陷。

第三类：指输变电设备存在的电晕放电严重，可能导致设备迅速老化或影响设备正常运行，在短期内可能造成设备事故，应尽快安排停电处理。

5  紫外成像在输电线路中的应用实例

运行人员在巡线时发现某220千伏线路电流声异常，随后利用紫外成像仪对线路及杆塔进行检测，发现此条线路某杆塔A、B、C三相复合绝缘子下端钢脚处均存在不同程度的电晕放现象，如图3所示。

经反复登塔多方位检查，最终发现是复合绝缘子钢脚处有裂纹，同时对缺陷绝缘子也进行了更换。

6  结束语

紫外成像技术作为一种新的诊断方法，可以在输变电设备多种缺陷和故障的检测中发挥积极作用。虽然，目前该项技术在标定和电晕放电后果评价方面还有很多工作要做，但因其具有简单高效、直观形象、且不影响设备运行、安全方便的诸多优点，因此，该项技术的应用将会大大提高输变电设备故障点的检测能力，为设备的状态检修提供可靠依据，也为输变电设备的可靠性应用提供有力的手段。

目前，紫外成像技术还不能对检测结果进行量化，也不能实现对放电严重程度进行量化，因此，应进一步对紫外成像技术进行深入研究，将检测结果具体化，为现场检测提供更加明确的指导。