紫外成像检测变电设备电晕放电的实际应用

2012-11-15李传才魏泽民

浙江电力 2012年4期

李传才，魏泽民

（嘉兴电力局，浙江嘉兴 314033）

电晕是在极不均匀电场中的气体局部放电现象，在变电站内比较常见。一方面电晕要消耗电能，且电晕放电时产生的脉冲电磁波将干扰无线电和高频通信；另一方面高压设备发生电晕放电时，常预示着设备绝缘可能存在某些薄弱环节或者缺陷[1]。电晕放电的长时间作用有可能造成电气设备绝缘性能下降而引起闪络，严重时造成供电中断。因此，及时发现电晕现象并查明损坏部位对保证电力系统的可靠运行具有重要意义[2]。

1 电晕放电测试方法

传统的电晕放电检测方法主要有：观察法、超声波检测、泄漏电流在线监测和红外成像仪观测等[3-4]，这些方法在实际应用中都有一定的缺陷。肉眼观察是最常用的方法之一，但仅适用于夜间观察且电晕放电比较明显时，而且经常会遇到能听见电晕放电声，却看不到明显放电现象的情况。超声波检测法很难做到远距离准确定位放电点，特别是有多个点同时放电时，定位将更加困难。泄漏电流在线监测法需要预先安装相应的测量设备，不适合大面积推广使用。红外成像观测法能检测到放电积累或设备内部故障引起的温度升高，但无法直接看到放电[5]。

紫外成像法作为一种新的带电检测技术，正在越来越多地应用于电晕放电的检测，该方法的基本原理是探测电晕辐射出的240～280 nm波段紫外光信号，将其转换成可见光图像，通过记录电晕和表面放电过程中辐射的紫外线，加以处理和分析，达到评价设备状况的目的。与传统的检测方法相比，该方法可以直接观察放电情况，使现场人员能迅速准确定位放电点,并可通过动态录像来分析放电的危害程度[6]。

2 紫外成像结果判断

紫外成像仪并非电子检测设备，不能直接得到电晕的皮库值，而是通过每分钟放电产生的紫外光子数来表示放电的强度，这个参数与放电的重复率成比例。依据《浙江电网输变电设备带电检测试验规程（试行）》，正常设备紫外线测试结果为紫外光子数≤5 000（额定增益下）或紫外光子数＞5 000（额定增益下，光谱呈纵向分布）。如果紫外光子数＞5 000（额定增益下，光谱呈横向分布）即判定为异常状态。

3 紫外成像的现场测试

目前，嘉兴电力局已全面开展电气设备带电检测工作，紫外成像测试作为主要的带电检测项目也已经开展将近一年，积累了一定的数据，通过定期的跟踪测试，对变电站设备的放电现象有了初步了解。

3.1 金具放电

现场测试过程中发现，金具是比较容易发生电晕放电的部位，放电一般发生在隔离开关的刀口及接地闸刀的尖角区。主要原因为该处的电场分布极不均匀，在运行电压下更容易发生电晕放电。图1所示的金具放电现象，测试天气条件为晴天，相对湿度为52%，环境温度为20℃。

图1 接地闸刀的尖角区电晕放电

从紫外成像测试结果来看，金具上的电晕放电特征图谱主要有以下特点：

（1）紫外图像比较平稳，光斑面积不大。

（2）伴随放电能比较清晰地听到连续的“嘶嘶”放电声。

金具表面的放电虽然是十分普遍的放电现象，放电强度也比较大，但其一般是对空气间隙的放电，不会对电气设备造成实质危害。如果是金具对绝缘体，特别是对有机绝缘材料的放电，则会加速介质的老化和劣化，有必要采取一定的防范措施。

3.2 导线表面放电

理论上讲，导线出现断股或散股的情况下比较容易发生放电，这是由于受外伤的部位引起电场的畸变、电晕和局部放电引发的紫外光强度大大高于其他部位[7]。从多个变电站内的导线紫外测试结果看，并未发现因断股或散股发生明显放电的现象，仅检测到2处导线放电现象，可见测到的光斑可能为污秽（鸟粪）所致，如图2所示。现场测试结果统计表明，在导线没有出现断股和散股的情况下，导线本体出现放电的可能性不大，但如果导线上附着污秽或水珠，将会增加导线本体放电的可能性。

图2 导线表面电晕放电

对于导线表面的电晕放电，除了断股和散股危害较大外，其他电晕放电并不会影响系统的安全运行，一般无需处理。

3.3 绝缘子表面放电

变电所内使用较多的绝缘子主要有支柱绝缘子与悬式绝缘子。悬式绝缘子主要用于拉伸固定导线，支柱绝缘子主要用于支持母线、高压设备或者隔离开关等。现场测试表明，悬式绝缘子发生放电的情况很少，无论是相对湿度较大的阴雨天气还是晴朗天气，都很少检测到明显放电现象。只是在阴雨天气下观察到了为数不多的几起悬式绝缘子表面的放电现象，见图3。