高壓電氣設備電暈放電的檢測與運行狀態評價

熊俊　王劍韜　謝劍翔

摘 要：電暈放電是一種在高壓電器設備中常見的現象，紫外光電暈檢測技術是一種當前最成熟的電暈放電評價技術，檢測結果影響到設備的從設計到維護的各個環節，對電力設備的安全及有效運行具有重大意義。因此，文章對高壓電氣設備就電暈放電問題的檢測和設備運行狀態的評價進行簡單的討論。

關鍵詞：高壓電暈放電；設備檢測；狀態診斷

電氣設備尤其是高壓電器設備經常會出現局部放電的現象，因為導體的電勢超過場強時會產生電暈，且電壓等級越高，高壓電器設備的電暈就會越強烈。高壓電氣設備的放電形式主要包括電弧放電、火花放電、電暈放電等。無論是最終發生哪種形式的放電現象，都會發生空氣電離從而產生輻射出光和聲波的現象。紫外成像檢測的就是這種空氣電離產生的紫外光圖譜。

1 紫外成像在檢測中的應用

1.1 放電強度的依據

一般高壓電器設備電暈放電主要是以一定時間內產生的光子總數作為判定分級參照。依據強度的不同劃分為從低到高三級：輕度集中、中度集中、高度集中。

紫外成像檢測設備以工作方式的不同劃分為集中、活動兩種不同模式。集中模式把一段時間內的紫外線光信號儲存并按照一定的算法進行實時更新，對設備放電的情況有一個總體的了解；活動模式是主要是進行實時情況監測，有利于對放電現象進行分析和定量。在實際的檢測過程中兩種模式的效果不同，一般情況下活動模式的光子數的變化較大，幾十到幾百的變化都屬于正常的變化范圍，這也看出了電暈放電的不穩定性；集中模式恰恰相反，表現的比較穩定，這樣也便于對光子的記錄及分析。所以，采用紫外成像儀對光子的數據進行觀測，可以對放電的強度起到重要的參考作用。

1.2 檢測時注意事項

（1）選擇合適的檢測時機。在設備運行之前進行紫外成像檢測是非常重要的，并且要將檢測的結果存檔，這樣就可以及時掌握數據進行實時跟蹤。紫外成像檢測另外一個重要的目的就是檢測設備是否完好，這樣，當出現問題的時候可以及時維修。

（2）背景噪聲點處理。紫外成像儀雖然是比較先進的設備檢測儀器，但是仍存在很多不足。檢測過程中儀器會收集到少部分的外部紫外光，會對結果產生很大的干擾。在這種情況下，所收集到的外部紫外光會以紫外噪聲點的形式表現出來，只有及時對噪聲點進行歸零化處理，才能減少影響。

（3）檢測的位置和距離的選擇。在不同位置的觀測中我們發現，在有效觀測范圍內，放電電離空氣激發的紫外光強度與觀測距離二次方成反比。因此，在滿足安全條件下應該盡量在接近設備的位置測試設備。

（4）檢測靈敏度的調節。在實際的測量過程中，可以注意到電暈放電強度往往容易受到設備運行電壓、檢測位置、環境因素的影響。在外在因素的影響下，同一放電點的檢測結果也會存在較大差距。在我們檢測之前，需要對現場的檢測條件以及檢測環境做充分的了解，在調節儀器靈敏度的同時，可以充分提高檢測設備的靈敏度，這樣所檢測出來的結果較具有說服力。

2 電暈放電檢測效果分析

高壓變電站進行帶電調試，也就是在高壓運行狀況下進行檢測，下面是實際檢測結果的分析，從中可以檢驗紫外檢測儀的實際效果。

（1）如圖1，不同類型變壓器的放電強弱是不同的，在端部被屏蔽中，才會達到很明顯的效果，對于均壓環的設計比較合理。

（2）避雷器可以采用多種結構，下圖為均勻環管結構。該結構環形的直徑較小，金屬表面的尖端在電場感應下電勢較高，會產生尖端放電。從電暈放電的檢測結果分析，在1000kV下，不同結構之間的放電效應存在很大差距。總的來看，可采納三環體系的避雷器，該體系的運行狀態較好。

（3）導線電暈放電的檢測情況如圖3。金具、導線、絕緣層表面具有較好的電暈放電狀態。

（4）如圖4是1000kV支柱型絕緣的檢測情況。絕緣支柱與頂部電暈放電效應之間感應比較強烈。主要是由于均壓環之間的環口徑較小，且單環端部上的連線比較突出，這樣就會存在著很大的設計缺陷。

（5）圖5和圖6是支柱型絕緣異常情況下的檢測情況。1000kV設備在所有設備運行過程中具有很較大強度的電暈放電現象，電暈形態所呈現的是不間斷爆發性比安裝在其他位置上的支柱絕緣所發生的現象更加嚴重。在這樣的情況下，應該深度說明電場在支柱絕緣末端最高，因為均壓環比較小，所以結構設計的不是很合理。

從圖中兩個時間的檢測結果可以看出，與剛開始運行時相比，后面時間由于設備的尖端變得平滑，電暈放電的情況得到很大改善。

3 運行狀態結果評價

（1）應用紫外線成像技術對指定型號的電氣設備進行放電情況分析，能夠直接體現會出現電暈放電的放電形態和部位，可以對電氣設備各方面工作進行綜合性的評價。

（2）從檢測結果可見，在設計和制造1000kV類型的高壓設備時，需要著重考慮到電場分布狀況、設備構造的合理性和適當處理使設備表面盡量光滑等等，這樣就可以在一定程度上減少電暈放電現象。

4 結束語

綜上所述，紫外成像儀是目前在高壓電器設備檢測中最先進的儀器，紫外成像技術也在這一領域有廣泛的應用，實踐證明這是值得研究和推廣的技術。

參考文獻

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