紫外线成像技术在变电站一次设备检修中的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

紫外线成像技术在变电站一次设备检修中的应用

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：李勇

[导读] 摘要：随着我国居民对生活质量要求的提高和社会经济的快速发展，电力行业的建设规模越来越大，加强对电网系统的维护和检修工作是非常重要的。

        (国网山西省电力公司检修分公司山西太原 030001)
        摘要：随着我国居民对生活质量要求的提高和社会经济的快速发展，电力行业的建设规模越来越大，加强对电网系统的维护和检修工作是非常重要的。在变电站一次设备的检修工作中，紫外成像技术具有非常更广泛的应用。本文对紫外成像技术的工作原理和影响紫外成像技术检测结果的主要因素进行了简单的阐述，并通过实例对紫外成像技术在变电站一次设备检修中的辅助作用进行了详细的说明。
        关键词：紫外成像技术;变电站;一次设备检修;应用
        随着我国电力行业建设规模的加大，变电站的数量也在增多，加强变电站一次设备的检修工作效率对保障电网系统的稳定运行是非常重要的。在变电站一次设备的检修中，主要是对相关设备的局部放电现象进行缺陷的诊断，从而确定放电的部位和放电的相关属性。在传统的红外带电检测技术中，只能够通过局部发热检测到有放电现象，不能够准确的定位放电点，并且其对工作环境，如温度、日照等有一定的标准要求，这就极大程度的限制了该项技术的推广和应用。紫外成像技术能够准确直观地检测到设备的表面局部放电和电晕放电特性，并且能够给出形象生动的动态成像分析，便于对放电的危害程度和性质进行诊断，利于电力设备的维修工作。
        一、紫外成像技术的工作原理
        高压设备局部存在污秽、毛刺、绝缘体或瓷瓶外部破损等缺陷，在运行的过程中就会造成局部电场的场强发生畸变，急剧增大，从而产生放电现象，根据放电强度的不同，将其分为电弧、电晕和闪络。在现代物理学中，放电的本质是指空气中的分子经过强烈的碰撞释放能量，空气分子从高能量层级跃迁到低能量层级，能量会以波长为230～400 nm范围内的紫外线形式散播出去。紫外线的波长在40～400 nm之间，太阳光线中的紫外线波长一般处于300 nm以上，紫外线波长在40～300 nm之间的区域被称为太阳盲区。空气中氮气发生电离的时候，产生的紫外线波长范围为280～400 nm，有一部分紫外线处于太阳盲区，采用收集波长在280～300 nm范围内紫外线的紫外成像检测仪器对空气中该波长范围内的紫外线进行捕捉，经过复杂的处理之后，将其与可见光产生的图像仪器显示在大屏幕上，从而对变电站以此设备的放电位置和放电强度进行准确的定位和监测[1]。
        二、影响紫外成像技术检测结果的主要因素
        （一）观测距离
        紫外成像检测仪器的检测视角会受到检测距离的影响，距离越大，其检测视角越小。另外，放电点散播的紫外线强度会随着检测设备与被检测设备距离的增加而减小，而且，距离越大，有效信号被堙没的概率也会增大[2]。所以，在进行检测的过程中，要选择合理的检测距离，便于得到真实的检测结果。
        （二）增益
        增益是指紫外成像检测设备通过光学系统传输对检测到紫外线的敏感性的数字表征，通过设置增益的大小，能够改变紫外成像检测设备的光子计数能力。在实际应用中，如果紫外光子数较少，就需要提高增益的参数;反之，则将增益设置的低一些。通过设置合理的增益参数，对放电点进行精准的定位。
        （二）温度和气压
        在对变电站一次设备进行缺陷检测的时候，要考虑检测地点周围环境的温度和气压因素。这两个因素会对空气密度产生影响，从而对电离产生一定的影响，最终对光子数产生影响。一般情况下，温度降低、气压上升，紫外线计数会相应的降低。
        三、紫外成像技术在变电站一次设备检修中的应用
        （一）母线放电
        变电站中使用的母线一般是圆形或矩形截面的绞线或裸导线，其主要作用是传送、分配、汇集电力资源，在变电站中占据重要的地位。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

通过紫外成像检测技术对某500 kV的变电站中母线进行检测的时候，检测距离设定为10 m，增益设定为140，根据检测到的光子数对其放电现象进行缺陷等级的判断。如果是在空气湿度较大的天气中检测的，为了能够准确的判定其缺陷等级，就需要天气干燥的时候对其进行二次检测，通过对比两次检测的结果，如果后者监测的结果显示放电现象不明显，则不需要对其进行处理;否则，就需要对母线检测到的放电点进行相应的处理，例如将毛刺打磨平滑，以此消除放电隐患[3]。
        （二）变电设备放电故障分析及概述
        为了论证紫外线成像技术在变电设备故障处置中的适用性，本文选取一起典型的户外变电设备放电故障为研究对象，着重分析紫外线成像技术在变电设备检测方面的应用。国内某供电公司500kV变电站变压器经常出现放电现象，经技术人员初步检查，判定为变压器内匝间短路引起放电，但技术人员一直无法精确判定放电的具体位置及强度，采用红外线成像设备检测结果较为模糊，加之该地夏季湿热多雨，温度及湿度因素严重干扰了检测结果。为了克服红外线成像设备带来的弊端，拟采用紫外线成像仪器对变压器匝间位置进行带电检测作业；为了保证成像结果的稳定性，排除距离、环境等因素的干扰，对初步确定的放电位置进行二次确认，保证检测的精确性。此外，为了尽可能降低电路闭合时电流做功产生的热量烧蚀变电设备元器件，在通电之初应在线路内串联引流棒，引流棒的工作原理为将感应电流汇聚到储弧筒内，防止电弧外泄引发危险，储弧筒与大地相连，可以实时将感应电荷传送至大地。需要注意的是，引流棒虽然起到消解电弧的作用，但引流棒本身也属于电器元件，当电路断开时，储弧筒端部残存一部分电荷，且引流线两端有一定的电位差，导致引流棒与支座间形成放电电压，因此，必须再加设一枚接触头，保证其始终与引流棒接触良好，确保放电电流能够及时传输至大地。
        （三）变电设备放电故障的处置及措施
        分析变电设备故障现场情况可知，放电部位主要存在于输电线接地开关处于闭合状态下的引流棒和储弧筒与接触头接触位置，由于接触头部位起到释放引流棒及储弧筒感应电流的作用，此处电流必须完全闭合，杜绝出现漏电现象。若在此处通过紫外线成像设备发现放电现象，则基本可以判定放电源自于接触头附近，可能是由于接触头与引流棒间未完全贴合，或由于接触材料发生氧化反应而降低了材料的绝缘性能。变电设备检测技术人员及时更换了接触头，并对接触头及引流棒等关键部位进行了仔细检查，对原有放电遗留的电弧作用痕迹进行了仔细清理。此外，经人工检查发现，接电开关闭合处也存在大量的烧蚀痕迹，经技术人员现场分析，基本确认是因接地开关与引流棒接触不良所致。在接地开关处于分离状态下，由于接触不良，导致回路没有完全断电，线路内仍然存在持续不断的感应电流放电现象，由于电流的长期烧灼，闭合开关的缺陷不断加剧，导致感应电流持续增长，形成恶性循环。故障部位确认后，变电设备维修人员对烧蚀部位进行了彻底清理，并更换了接地开关，开关闭合和，在变电设备正常工作阶段，再次采用紫外线成像仪在故障部位检测放电现象，经检测结果显示，变电设备的局部放电现象完全消失[3]。此外，紫外线成像检测技术仍具有很大的局限性，该技术目前只能应用于户外变电设备的检测，出于安全考虑，户内设备不允许开柜带电检测，而紫外线无法穿透柜门，户内检测时，紫外线成像检测技术失效。
        结束语
        随着我国电力工程建设规模的扩大，加强紫外成像技术在变电站一次设备检修中的应用是非常重要的。通过紫外成像技术，能够直观的检测到变电站内一次设备的放电情况，并能够精准的定位放电点，为后期的相关维护和检修工作带来极大的便利。科学合理的利用紫外成像技术，能够极大程度的提高變电站一次设备的检修工作效率，从而有效的保障变电站的稳定运行，提高电网系统对用电客户的服务能力和服务质量。
        参考文献：
        [1] 葛志成，田世杰，范继伟，等. 紫外成像技术在500kV变电站设备带电检测中的应用[J]. 电工技术，2018，479（17）：92-93+97.
        [2] 黄怡，古丽•买买提. 紫外成像技术在变电设备带电检测中的应用分析[J]. 科技经济导刊，2017（20）：77-78.
        [3] 怡凯，李刚，朱文炜. 紫外成像技术在状态检修中的应用[J]. 大众用电，2017（04）：33-34.