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。

极不均匀场中电晕放电的紫外成像检测特性研究

目前,紫外检测技术在电力系统的应用已受到广泛关注,但其应用方法和标准都处在探索阶段。结合模拟试验方法,研究紫外光子数与增益、距离之间的关系,考虑极不均匀场下的电晕放电,研究光子数与放电强度量化参数(局部放电量、电晕电流)的对应关系。试验结果表明,增益、距离对光子数影响较大,在应用中需选择合适的增益;光子数与距离基本成反比的关系,且在一定程度上能反映出电晕放电强度变化趋势。

极不均匀电场中负直流电晕放电紫外特性

为了对极不均匀电场中负直流电晕放电强弱进行评估,必须对电晕放电产生的紫外光子计数进行定量分析。通过棒-板电极中负直流电晕放电进行了Trichel脉冲频率、电晕电流及紫外光子计数的测量,得到了试验电压、Trichel脉冲频率、电晕离子电流与紫外光子计数之间的相互关系。试验结果表明,在距离放电点相同距离、相同增益时,Trichel脉冲频率与试验电压近似呈线性关系,且在不同棒-板距离时,试验电压对脉冲频率的影响梯度基本相同,在3.6～4.2之间;紫外光子计数与试验电压及Trichel脉冲频率均近似呈2次方关系,而且紫外光子计数与频率在一定电极距离范围内存在固定函数关系。这一结论为紫外仪在电晕缺陷检测方面奠定了基础。

相对湿度及雾水电导率对直流输电线路电晕特性的影响

由于导线电晕放电会引起能量损失、无线电干扰、可听噪声等危害,限制导线电晕效应是电网公司要解决但尚未完全解决的关键技术难题。对输电线路直流电晕放电特性已开展了大量研究,但目前对于在大雾、毛毛雨、污秽等恶劣环境条件,尤其是雾水电导率对导线电晕特性的研究较少。利用自制电晕笼研究了雾水电导率对导线直流电晕特性的影响,通过紫外成像仪及曲线拟合法对起晕光子数进行测量分析。研究结果表明,当导线表面没有饱和受潮的情况下,在一定范围内,导线直流起晕电压会随着相对湿度的增大而缓慢增大;在导线表面饱和受潮出现水滴附着时,导线直流起晕电压会随着雾水电导率的增大而下降。因此输电线路电晕限制条件应考虑雾水电导率的影响。

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。

紫外成像仪在电力设备缺陷检测的应用研究

采用针-板间隙产生极不均匀场,施加一定的电压使针产生稳定的电晕放电,分析了紫外光子数与距离、增益的关系;然后进行了零值、污秽绝缘子及均压环安装不牢、导线"断股"等缺陷的模拟试验。试验结果表明,利用紫外成像仪能对这些缺陷进行有效的检测,值得进一步深入研究紫外成像仪在电力设备缺陷检测的应用。

两种紫外成像仪放电检测影响因素研究

紫外成像技术能够检测到电力设备的放电状况,但使用时会受到仪器参数、检测条件等众多因素的影响,这阻碍了紫外检测技术的有效应用。利用棒板电极产生稳定的放电源,研究仪器增益和门槛值、检测距离和角度、风力状态5种因素对2种型号紫外成像仪检测到的紫外光子数的影响,发现了仪器增益、仪器门槛值和检测距离3种因素对紫外光子数的影响规律,检测角度和风力大小的影响可忽略不计。

基于紫外成像法的绝缘子电晕放电影响因素试验研究

绝缘子局部电晕放电的紫外检测是判定在线运行绝缘子绝缘性能的重要手段之一。采用光子型紫外探测器检测降雨量、污秽、均压环布置方式等不同试验条件下绝缘子的局部电晕放电程度,统计了检测到的光子数均值,进而分析不同因素对绝缘子电晕放电的影响。结果表明,污秽加剧了绝缘子的局部电晕放电程度;降雨量与绝缘子局部电晕放电程度具有复杂关系;绝缘子局部电晕放电程度与外施电压幅值呈指数增长关系;高压端均压环对绝缘子串的局部电晕放电具有关键作用。

基于紫外成像检测技术的不同检测距离下光子数的修正

紫外成像检测技术作为一种新兴的检测技术开始逐渐广泛应用于输变电设备巡检中,鉴于光子数与检测距离的特性关系,在不同检测距离即使对同一电晕放电现象进行检测,检测到的光子数数值也不同。为研究光子数与检测距离的特性关系,将不同检测距离下检测到的光子数修正到最佳检测距离下光子数,以便于量化不同检测距离下的放电程度。以尖端放电模型为实验对象模拟输变电设备外绝缘放电现象,利用以色列OFIL公司生产的SuperB型紫外成像检测仪研究不同工频电压下,光子数随检测距离的变化特性。实验结果表明:随着检测距离的增大,光子数数值不断减小;检测距离越大,光子数数值减小的速度越慢;光子数随检测距离变化的特性曲线大致呈幂函数趋势,幂指数在−1.681与−1.626之间。在此基础上,根据实验数据建立合适的幂函数模型,拟合得到光子数检测距离修正公式,并对修正公式进行校验,校验结果表明该修正公式的修正精度较高,能为实际的工程检测提供重要的参考依据。

空气湿度和增益系数对电晕放电紫外辐射强度的影响研究

目前电晕放电故障的紫外检测过程中,很少有人对大气湿度和检测仪器增益系数的影响进行过研究。实验研究表明,通过模拟尖-板电极放电,发现当湿度为80%~85%时,放电紫外辐射强度是最强的。此外,紫外检测仪器增益系数为70%~90%时,紫外成像仪灵敏度较为理想;增益系数为100%时,反而监测灵敏度是最差的,甚至比增益60%时的紫外光子数还要少。因此,建议空气温湿度为80%~85%时重点关注设备的电晕放电,另外,检测时将增益系数调整为70%~90%效果更佳。