电晕放电探测用紫外检测设备的研究

检测电晕放电是发现高压电气设备有无绝缘故障或潜在绝缘故障最直接、最有效的方法。传统的紫外成像仪在电晕放电检测中不但价格昂贵且需专业人员操作,无法在电力系统中大规模推广使用。针对该现象,分析了电晕放电的原理以及紫外光子数与电晕强度的联系,提出了基于UV传感器的紫外检测设备的研究课题,其主要功能模块有主控模块、紫外线的采集与转换电路(光电转换电路)、成像模块、GPS定位模块、数据存储与通信模块以及显示模块等,重点对光电转换电路、成像模块和定位模块进行了设计。通过在高压实验室测试,所设计的紫外检测设备可以有效表征电晕放电强度,并能够准确定位放电位置。

基于紫外成像技术的瓷绝缘子串放电程度量化评估

为利用紫外成像技术对绝缘子串的放电程度进行量化评估,首先以稳定放电源和紫外成像仪搭建试验装置,研究了增益、距离、角度和风力4种参数对紫外成像结果的影响。然后利用瓷绝缘子串开展了一系列人工污秽试验,用紫外成像仪记录下绝缘子串在电压不断升高过程中的放电现象,从紫外检测视频中提取了光子数、光斑面积和光斑数量等指标,分析了其与绝缘子串放电强度的对应关系。稳定放电源试验发现,仪器增益、距离与紫外检测结果在一定范围内均存在指数关系,角度和风力对放电的影响可忽略不计。污闪试验研究发现,从视频中提取的指标与绝缘子串放电强度存在明显的正相关关系,根据指标数值大小可将放电分为电晕放电、间歇性电弧放电和持续性电弧放电3个等级,实现了利用紫外成像技术对绝缘子串放电强度进行量化评估的目的。研究成果对紫外成像技术的应用以及绝缘子串污闪预警具有重要意义。

试验电压对输电线路缺陷电晕放电紫外光子计数率的影响

高压输电线路缺陷故障早期往往伴随着电晕放电,会产生特定波长的紫外光,因此可以利用紫外成像仪检测这些电晕放电现象。为研究试验电压对输电线路缺陷电晕放电的紫外光子计数率的影响,通过模拟架空线路在不同电压下的电晕放电现象对不同长度的断裂铝股进行了紫外测量,对试验结果进行分析得到了影响规律。试验结果表明,在距离放电点距离相同,且成像增益相同时,断裂铝股起晕后的光子计数率与试验电压的平方近似呈线性关系,试验电压平方对不同长度断裂铝股的影响梯度基本相同,在0.25～0.3之间。这一结论在实际输电线路中也得到了有效验证,为紫外仪在输电线路电晕缺陷检测上的应用奠定了基础。

针-板模型交/直流电晕放电的紫外特征参量

紫外（UV）成像仪是检测电气设备电晕放电的一种常用手段,但是目前在工程应用中仍面临着紫外成像仪检测结果与放电故障类型难以确切对应的问题。为此,通过紫外成像研究了交/直流电压下针-板模型的电晕放电,提取了电晕放电光子数与紫外图像光斑面积,对比分析了针-板模型在不同交/直流电压下光子数和光斑面积的特性。结果表明：光子数和光斑面积能在一定程度上反映电晕放电强度;随着检测距离的增加,光子数和光斑面积均会衰减,衰减规律满足阿拉德定律;光子数随增益而呈现先增后减的趋势,而光斑面积随增益的增加而增加,具有明显的单调性;交流和负极性直流电压下,随着电压的增加,紫外特征参量呈现幂函数的增长趋势;正极性直流电压下,由于针电极的极性效应,电晕起始电压较高;由于放电初期的中和电离影响,光子数和光斑面积会出现跃升;此后,光子数和光斑面积随着起主导作用的电离形式发生变化而锐减;随后,光子数和光斑面积都随电压的增加而平稳增长,此时2种紫外特征参量与电压也呈现幂函数关系。因此,光子数和光斑面积可互为补充,从多个角度对电晕放电强度进行识别与表征。

极不均匀场中正直流电晕放电紫外特性的研究

高压输电线路缺陷故障早期往往伴随着电晕放电，应用紫外成像仪检测线路缺陷中的电晕放电现象越来越广泛。为了对放电强弱进行评估．需对紫外光子计数进行定量分析。笔者通过棒一板电极中正直流电晕放电进行了电晕电流单位时间脉冲个数、电晕电流及紫外光子计数的测量。实验结果表明。正直流电晕放电存在3个阶段，在距离放电点相同距离、相同增益时：第1个阶段中电晕电流单位时间脉冲个数与试验电压近似呈线性关系，紫外光子计数与试验电压及电晕电流单位时间脉冲个数均近似呈二次关系；第2个阶段衰减较快。没有统一规律；第3个阶段中紫外光子计数与试验电压呈指数关系（N=a×e ^bx），其中。的取值随着棒一板距离的增加而减小．与电极结构及电晕起始电压有关。b的取值在两种电极结构中均在0．2～0．3之间。

绝缘子表面RTV憎水性与其放电的紫外成像结果关系研究

室温硫化硅橡胶(RTV)涂料在运行过程中会逐渐老化,可采用憎水性测量和理化手段分析其老化程度,但无法对运行中的绝缘子进行评估。通过涂污的方式模拟绝缘子表面RTV憎水性的减弱,对绝缘子串加压并用紫外成像仪记录放电过程,研究憎水性与紫外成像结果的关系。分析放电产生的紫外光子数和光斑面积发现,绝缘子串表面RTV憎水性越差,其发生显著放电的电压越低,相同电压下放电程度越剧烈。研究成果为运行中绝缘子RTV憎水性能的评估提供了一种新思路。

基于人工污秽试验的750kV耐张瓷绝缘子紫外检测技术

750kV输电线路的运行过程中需要对绝缘子进行及时有效的检测,紫外检测是一种快速高效的绝缘子放电检测技术,如何将这种方法应用到750kV绝缘子检测中尤为重要。通过对750kV瓷绝缘子进行人工污秽试验的紫外检测结果进行研究,提出了紫外光子数相对波动性以及帧光斑面积均值这2个评估绝缘子放电严重程度的特征量,发现2个特征量均可以有效地评估绝缘子放电严重程度。其结论对紫外检测技术在750kV绝缘子检测中的应用具有重要意义。

紫外成像技术在RTV涂覆平板模型放电检测中的影响因素研究

用室温硫化硅橡胶(RTV)涂覆的平板模型模拟带有RTV涂层的绝缘子表面,将其均匀涂污后置于人工雾室内。改变雾室内的环境湿度、仪器增益等参数,通过成像仪记录放电光子数,利用示波器记录相应的泄漏电流。结果表明:环境湿度对于RTV涂覆平板模型放电具有显著影响,相对较高的环境湿度将会增强放电,但同时也会导致紫外光在传播中发生较大的衰减;成像仪的检测角度对电晕放电的检测没有明显影响,其以放电点为球心均匀向四周辐射;随着检测距离的增加,成像仪接收到的紫外光子数呈指数衰减;随着成像仪增益的提高,接收到的紫外光子数先增加,其后由于重叠效应逐渐减少。

紫外成像法的GIS盆式绝缘子局部放电研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统中占有重要地位,盆式绝缘子是GIS内部重要的部件,其表面放电是影响GIS安全运行的重要因素,文中在盆式绝缘子表面设置了典型的绝缘缺陷模型,利用紫外成像仪记录了其表面放电引起紫外光子发射的整个过程,分析了典型放电缺陷模型下的放电电压与光子数之间的关系,对绝缘子表面放电进行了探索,取得的结论:1表面放电紫外光子数随着缺陷尺寸的增大有增大趋势,但是多次重复性实验表明存在饱和特性;2当模拟的同一种绝缘缺陷位于盆式绝缘子不同位置的时候,放电初始电压不同,相同电压下的光子数目也存在较大差异;3当绝缘缺陷距离导杆距离大于6 cm时,在相同电压下的放电明显减弱,产生的紫外光子数也明显减少。这些结论有助于后续对盆式绝缘子表面电荷特性的深入研究,同时也为现场检测GIS局部放电提供了依据。

基于紫外成像技术的110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据

为减少覆冰导致的输电线路绝缘子融冰闪络事故,对110kV输电线路覆冰复合绝缘子进行了融冰闪络试验研究。用紫外(UV)成像仪监测其融冰过程中的放电现象,并与泄漏电流在线监测装置记录的试验过程中的泄漏电流进行对比,发现融冰闪络过程中的泄漏电流与紫外图像存在对应关系。用紫外光子数作为检测绝缘子放电的特征量,提出了覆冰绝缘子放电过程紫外预警3区段法,即安全区、预警区及危险区。给出了110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据:当监测距离为6.5m时,若高压端有间歇性光子数突变现象,则视为进入预警区,在不同的增益情况下,根据放电情况判断是否给出预警。

基于图像识别的高压放电紫外检测研究

紫外检测技术可以实现高压电气设备电晕放电带电检测,便于检测人员及时了解设备的绝缘性能。利用模糊C均值聚类算法和数学形态学滤波将紫外检测图像中的放电区域提取和滤波,并计算各区域面积。通过试验对影响放电区域面积的检测距离和增益因素进行了研究,对检测距离和增益因素进行了校正,为高压电气设备电晕放电评估系统提供了一定的指导。

导线接头不同故障类型的紫外成像检测

导线接头在电网中起着机械和电气的连接作用,运行过程中由于导线接头松动、脱落等故障严重威胁电网安全可靠运行,并导致能量损耗,利用合理的手段检测导线接头运行状况一直是运行部门关注的焦点。该文模拟导线接头螺帽松动、螺杆松动、螺栓错位、扭力弯曲和剪切断股这几种典型故障缺陷,利用紫外检测仪检测其作用电压下紫外放电光子数差异。试验结果表明:随着作用电压的提高,导线接头各种故障下的紫外放电光子数随之增加;运行电压下,导线接头各种典型故障下测得的紫外光子数存在明显差异,利用紫外成像检测可以有效用于导线接头的故障检测。研究结果为输电线路的运行状态检测提供了参考。