多光譜溫度異常局放電故障綜合測(cè)試裝置的研制

王啟林

海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司定安供電局 海南 定安 571200

1 紫外成像儀原理

大氣層中的臭氧層對(duì)200～280nm紫外輻射具有強(qiáng)烈的吸收作用，該波段紫外線不能

到達(dá)地球表面，稱(chēng)為日盲區(qū)[1]。

在高壓設(shè)備電氣放電時(shí)，其周?chē)諝饩蜁?huì)發(fā)生電離，在電離過(guò)程中，空氣分子中的電子不斷從電場(chǎng)中獲得能量，當(dāng)電子從激勵(lì)態(tài)軌道返回原來(lái)的穩(wěn)態(tài)電子能軌道時(shí)就會(huì)以電暈、閃絡(luò)或火花放電等形式釋放能量，并伴隨有紫外輻射產(chǎn)生。紫外探測(cè)器接收到放電時(shí)產(chǎn)生的紫外線，經(jīng)后端處理后成像并與可見(jiàn)光圖像疊加，顯示在紫外成像儀顯示屏上，達(dá)到確定電暈的位置和強(qiáng)度的目的。

2 常見(jiàn)電暈放電部位及原因

2.1 變電設(shè)備

變電設(shè)備包括變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、耦合電容器及母線等。

主要故障原因：

（1）氧化腐蝕。由于電氣設(shè)備金屬長(zhǎng)期裸露在大氣中運(yùn)行，長(zhǎng)年受到日曬、雨淋、風(fēng)塵結(jié)露及化學(xué)活性氣體的侵蝕，造成金屬表面嚴(yán)重銹蝕或氧化，從而造成異常放電，次中放電以電氣設(shè)備均壓環(huán)最為普遍[2]。

（2）安裝質(zhì)量差。接頭緊固件未緊到位；電氣設(shè)備連接部位長(zhǎng)期遭受機(jī)械振動(dòng)、抖動(dòng)或在風(fēng)力作用下擺動(dòng)，使連接部位松動(dòng)從而造成異常放電。

（3）支柱絕緣子在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中由于瓷結(jié)構(gòu)不致密、多晶體共存難免有席位的空隙布滿(mǎn)瓷件內(nèi)，在長(zhǎng)期無(wú)規(guī)律的振動(dòng)下，瓷件內(nèi)微孔逐漸滲透而擴(kuò)展成小裂紋，進(jìn)而擴(kuò)大以致開(kāi)裂，造成放電。

（4）長(zhǎng)期運(yùn)行。電氣設(shè)備表面氧化、吸附或者鳥(niǎo)糞等原因造成積污嚴(yán)重，局部形成尖端，易產(chǎn)生爬電。

（5）設(shè)計(jì)問(wèn)題造成的電暈放電，最為常見(jiàn)的是進(jìn)線部位接地端或者電氣設(shè)備端部未安裝均壓環(huán)；均壓環(huán)尺寸過(guò)小等造成放電。

（6）某些電氣設(shè)備（以隔離開(kāi)關(guān)為主）因自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，局部電場(chǎng)集中造成電暈放電。

2.2 架空輸電線路

輸電線路包括架空輸電線路和電力電纜。架空輸電線路主要由導(dǎo)線、避雷線、絕緣子、金具、桿塔、接地裝置等組成；電力電纜主要包括電纜本體及接頭[3]。

主要故障原因：

根據(jù)大量檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，高壓線路的絕緣子、導(dǎo)線及金具缺陷較多，其中絕緣子缺陷造成的電暈放電尤為常見(jiàn)。造成線路類(lèi)設(shè)備電暈放電的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）氧化腐蝕。導(dǎo)線、金具及絕緣子接觸表面嚴(yán)重銹蝕或氧化

（2）導(dǎo)線接頭松動(dòng)、斷股。導(dǎo)體連接部位長(zhǎng)期遭受機(jī)械振動(dòng)、抖動(dòng)或在風(fēng)力作用下擺動(dòng)，使導(dǎo)體壓接螺絲松動(dòng)或者斷股。

（3）安裝質(zhì)量差。接頭緊固件未緊到位；線夾結(jié)構(gòu)不好，導(dǎo)線在線夾斷口受傷斷股；線夾大小與導(dǎo)線不配套等。

（4）瓷絕緣子或者玻璃絕緣子在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中由于瓷結(jié)構(gòu)不致密、多晶體共存難免有席位的空隙布滿(mǎn)瓷件內(nèi)，在長(zhǎng)期的無(wú)規(guī)律的導(dǎo)線振動(dòng)（或舞動(dòng)）下，由導(dǎo)線傳遞給絕緣子，使瓷件內(nèi)微孔逐漸滲透而擴(kuò)展成小裂紋，進(jìn)而擴(kuò)大以致開(kāi)裂，最終造成鋼腳同鋼帽短路，水泥部位腐蝕等易造成放電。

（5）現(xiàn)在電力系統(tǒng)大量采用復(fù)合絕緣，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)水解、嚴(yán)重裂化，甚至出現(xiàn)由于紫外線造成的粉化，絕緣子內(nèi)部腐蝕造成芯棒裸露，芯棒脆斷等，都是造成復(fù)合絕緣子放電的原因。

（6）設(shè)計(jì)問(wèn)題造成的電暈放電，如導(dǎo)線均壓環(huán)尺寸過(guò)小、均壓環(huán)結(jié)構(gòu)不合理等。

3 多光譜溫度異常局放電故障綜合測(cè)試裝置

3.1 項(xiàng)目摘要

研制多光譜溫度異常局部放電故障綜合檢測(cè)裝置1套，該項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)配/供電設(shè)備因故障產(chǎn)生的老化熱損、局部放電等多種現(xiàn)象，通過(guò)一種裝置可以同時(shí)對(duì)設(shè)備的溫度以及局放現(xiàn)象進(jìn)行采集捕捉工作，輔助現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)設(shè)備缺陷類(lèi)型進(jìn)行綜合判斷工作，提高工作效率。預(yù)期目標(biāo)：通過(guò)多光譜成像原理實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度異常、局部放電故障綜合檢測(cè)工作。預(yù)期成果：研制一套完整的設(shè)備，具有實(shí)際推廣價(jià)值和意義[4]。

3.2 目前存在的問(wèn)題情況

電力設(shè)備故障的判斷是一個(gè)綜合判斷的過(guò)程，設(shè)備發(fā)熱現(xiàn)象以及局部放電現(xiàn)象是設(shè)備故障的表現(xiàn)形式，對(duì)設(shè)備溫度的檢測(cè)以及對(duì)放電現(xiàn)場(chǎng)的判斷是工作人員在日常巡檢過(guò)程中很重要的工作之一，在實(shí)際巡檢過(guò)程中，部分設(shè)備雖然存在放電現(xiàn)象但是溫度還未體現(xiàn)異常，如果單純檢測(cè)溫度判斷設(shè)備缺陷會(huì)出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象，反之部分設(shè)備雖然存在溫度異常，但是未出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，如果單純檢測(cè)放電判斷設(shè)備缺陷也會(huì)出現(xiàn)遺漏現(xiàn)場(chǎng)。如果能夠在一次巡檢過(guò)程中能夠同時(shí)對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行設(shè)備溫度以及放電現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，便可以大大提高工作效率和容錯(cuò)率。

3.3 項(xiàng)目采用的技術(shù)原理

多光譜成像原理，不同的波段光譜在檢測(cè)功能上有不同的作用，紅外光譜可以實(shí)現(xiàn)紅外熱成像測(cè)溫功能，紫外成像可以實(shí)現(xiàn)對(duì)放電電弧所散發(fā)的紫外光進(jìn)行捕捉，結(jié)合可見(jiàn)光成像和熱成像可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備異常的精確定位。通過(guò)對(duì)紅外、紫外、可見(jiàn)光的技術(shù)集成和整合，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)備溫度檢測(cè)、局部放電現(xiàn)象捕捉以及設(shè)備故障定位等。

3.4 能解決的主要問(wèn)題（主要解決生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等問(wèn)題）

通過(guò)多光譜綜合檢測(cè)裝置可以在工作人員日常巡檢過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)備溫度檢測(cè)、局部放電現(xiàn)象捕捉以及設(shè)備故障定位等，增加檢測(cè)手段，提高工作效率。解決檢測(cè)過(guò)程中漏檢、漏測(cè)以及無(wú)法對(duì)電力設(shè)備故障判斷等問(wèn)題。

3.5 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)多光譜的技術(shù)集成實(shí)現(xiàn)綜合檢測(cè)工作，一機(jī)多用，復(fù)合型檢測(cè)。

4 項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)及效益預(yù)測(cè)

本裝置可在配網(wǎng)專(zhuān)業(yè)大力推廣，本裝置未來(lái)可以配網(wǎng)專(zhuān)業(yè)全網(wǎng)配備，日常巡檢工作中提高設(shè)備故障檢出率。可以降低產(chǎn)品成本（多光譜檢測(cè)裝置的未來(lái)成本遠(yuǎn)低于紅外熱像儀、局放測(cè)試儀單獨(dú)設(shè)備的制造成本以及采購(gòu)成本）。提高生產(chǎn)效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)多光譜溫度異常局放電故障綜合測(cè)試裝置利用不同的波段光譜在檢測(cè)功能上有不同的作用，紅外光譜可以實(shí)現(xiàn)紅外熱成像測(cè)溫功能，紫外成像可以實(shí)現(xiàn)對(duì)放電電弧所散發(fā)的紫外光進(jìn)行捕捉，結(jié)合可見(jiàn)光成像和熱成像可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備異常的精確定位，驗(yàn)證了該裝置故障檢測(cè)的可靠性。多光譜溫度異常局放電故障綜合測(cè)試裝置借鑒了以往光譜輻射理論經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了多通道快響應(yīng)檢測(cè)故障方案，為間隔棒放電、線夾放電、絕緣子末端放電、斷路器接線位置等故障檢測(cè)提供新的手段和技術(shù)。