變電設(shè)備狀態(tài)維護(hù)

1、變電設(shè)備狀態(tài)維護(hù)局部放電紫外檢測(cè)技術(shù)（以色列OFIL 公司、歐美大地科技有限公司）由于電力需求日益增加，使得電力設(shè)備所使用的絕緣材料所承受的電氣壓力與日俱增，設(shè)備使用的壽命往往取決于絕緣材料的絕緣強(qiáng)度。電力設(shè)備由于運(yùn)轉(zhuǎn) 操作、使用年數(shù)、使用頻度及使用環(huán)境等影響，會(huì)逐年發(fā)生裂化，進(jìn)而發(fā)生故障或事故，世界各國都投入大量的人力從事設(shè)備維護(hù)及研究故障預(yù)測(cè)的診斷技術(shù)。早期變電所設(shè)備維護(hù)采用事后維護(hù)，即發(fā)生故障后才進(jìn)行修理。后來發(fā)展為預(yù)防維護(hù)，即事先安排一定時(shí)間進(jìn)行大修或更換零件，以防止突發(fā)事故。近而采用預(yù)知維護(hù)，從設(shè)備外部發(fā)覺異常征兆，事先預(yù)知其嚴(yán)重性，在未發(fā)生故障前予以處理。一、變電設(shè)備維護(hù)檢測(cè)方式：

2、變電設(shè)備是由機(jī)械、電氣、化學(xué)等系統(tǒng)組合而成，因此用多項(xiàng)試驗(yàn)來分析設(shè)備的異常情況。一般變電設(shè)備預(yù)知診斷維護(hù)技術(shù)都先利用不停電方式檢測(cè)設(shè)備有無異常，如發(fā)現(xiàn)異常狀況再進(jìn)一步作停電檢測(cè)。電力公司現(xiàn)行不停電檢測(cè)方式（Non-outage Tests）包括：1, 紅外線測(cè)溫（Infra-red Emissions）；2，部分放電檢測(cè)（Partial Discharge）；3, 油中氣體分析（Dissolved Gas Oil Analysis）；4, 震動(dòng)分析（Vibration Analysis）；5, 有載分接頭切換器檢測(cè)（Tap Changer/ Selector Condition）；6, 箱體狀

3、態(tài)（Tank Condition）；7, 油中含水量分析（Water Content Analysis）；8, 紫外線電暈檢測(cè)（Ultraviolet Emissions）?？傮w而言，變電設(shè)備不停電預(yù)知診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)障礙在過去幾年來已經(jīng)逐漸克服，而且價(jià)格也逐漸降低，然而準(zhǔn)確性與成本效益仍然是各電力公司考慮的主要因素。變電設(shè)備維護(hù)方式也可分為兩種，一種為定期維護(hù)（Time Based Maintenance, TBM）,也是傳統(tǒng)維護(hù)作業(yè)方式，依據(jù)設(shè)備制造商或電力公司規(guī)定的維護(hù)周期，定期實(shí)施維護(hù)作業(yè)，人力花費(fèi)較多且要安排停電作業(yè)；另一種方式為狀態(tài)維護(hù)（Condition Based Maint

4、enance, CBM）,可在不停電情況監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)實(shí)施維護(hù)工作，可減少工作停電及維護(hù)人力，有效防范事故發(fā)生。二、不停電預(yù)知維護(hù)目的：1，評(píng)估設(shè)備使用狀況2，減少維護(hù)費(fèi)用3，預(yù)估設(shè)備使用壽命4，提升工作人員安全5，收集第一手資料，積累數(shù)據(jù)三、不停電預(yù)知維護(hù)技術(shù)：1，應(yīng)用多重技術(shù)（Multi-Technology ）2，資訊整合技術(shù)（Information Integration）3，決策與行動(dòng)（Decision Making & Action）四、部分放電檢測(cè)變電設(shè)備的絕緣體存在微小洞隙、劣痕或其它弱點(diǎn)時(shí)，受電場(chǎng)的影響就會(huì)加速游離而產(chǎn)生部分放電現(xiàn)象。由于在兩電極

5、間并未構(gòu)成橋式完整連續(xù)性放電，而僅在電極間的一部分形成微小放電，故稱為部分放電。由于部分放電現(xiàn)象在微小的空間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生能量損失及熱量，導(dǎo)致絕緣材料的裂化，長(zhǎng)時(shí)間后導(dǎo)致絕緣破壞，造成設(shè)備故障而影響供電品質(zhì)。部分放電的定量性測(cè)試有兩大主流，歐洲與日本多采用國際電工委員會(huì)（International Electrotechnical Commission, IEC）IEC 60270標(biāo)準(zhǔn)所推薦，測(cè)量部分放電脈波的放電電荷量而以PC （pico coulomb）值表示。美國與加拿大則多用美國國家電機(jī)制造協(xié)會(huì)（National Electrical Manufactures Association, NE

6、MA）的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試無線電干擾電壓（radio influence voltage, RIV）,而以V表示，部分放電經(jīng)常會(huì)伴隨聲音、光、熱、化學(xué)反應(yīng)，可通過儀器測(cè)量等現(xiàn)象來判斷部分放電。五、紫外線電暈檢測(cè)電暈放電（corona）是一種局部化的放電現(xiàn)象（localized discharge）,是由于絕緣系統(tǒng)的局部電壓應(yīng)力超過臨界值所產(chǎn)生的氣體電離化（gaseous ionization）現(xiàn)象。因此，電暈放電一般是指存在導(dǎo)體表面的氣體放電現(xiàn)象，當(dāng)帶電體表面電位梯度超過空氣的絕緣強(qiáng)度（約30 kV/cm）時(shí)，會(huì)使空氣游離而產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象，特別是高壓電力設(shè)備，其常因設(shè)計(jì)、制造、安裝及維護(hù)工作不良而形

7、成電暈放電問題。目前商業(yè)化的紫外線電暈影響儀器是針對(duì)紫外光譜進(jìn)行偵測(cè)，通常用來檢測(cè)被測(cè)物電暈或表面放電所產(chǎn)生的紫外線以發(fā)現(xiàn)電暈放電問題。一般在室內(nèi)晚間沒有太陽光的干擾下，效果顯著。在白天有太陽光干擾的環(huán)境下，必須采用含特殊濾波技術(shù)的檢測(cè)儀器，針對(duì)太陽盲光（Solar-Blind）波段240280nm進(jìn)行感測(cè)，使電暈放電檢測(cè)工作避免受到太陽輻射的干擾。另外，雙頻譜影象機(jī)器使用陽光盲帶UV 濾波器技術(shù)，同時(shí)偵測(cè)電暈影象及周圍環(huán)境視覺影象，可應(yīng)用于偵測(cè)及定位高壓電力設(shè)備的電暈。其中視覺通道用于定位電暈，紫外線（Ultraviolet, UV）通道用于偵測(cè)電暈。紫外線電暈成像檢測(cè)電暈放電的實(shí)際案例如下

8、圖片： 由于電氣的電暈放電是在UV 頻譜范圍內(nèi)，且電暈放電的溫度梯度很小，無法用紅外線成像作測(cè)量，因此，使用UV 原理測(cè)量有其優(yōu)勢(shì)。紫外成像儀器具有下列優(yōu)點(diǎn)：1，用偵測(cè)陽光盲帶的電暈法，因此不受環(huán)境的陽光輻射影響。2，UV偵測(cè)器有較高的靈敏度，即使微弱的UV 信號(hào)也可偵測(cè)出，可在白天顯示影象。3，受環(huán)境干擾小，可在白天、下雨天、濃霧下作測(cè)量。4，可應(yīng)用于影象及紫外線雙頻譜攝影機(jī)。未來紫外技術(shù)檢測(cè)缺陷，很有應(yīng)用前景與潛力。六、紫外檢測(cè)技術(shù)具體應(yīng)用隨著電力系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力負(fù)荷要求的不斷提高，電力系統(tǒng)中使用的各種類型的高壓設(shè)備的損壞、故障也不斷增加，相應(yīng)對(duì)預(yù)防性維護(hù)的要求也不斷提高。輸

9、供電線路和變電站配電等設(shè)備在大氣環(huán)境下工作，在某些情況下隨著絕緣性能的降低、出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷，或表面局部放電現(xiàn)象，電暈和表面局部放電過程中，電暈和放電部位將大量輻射紫外線，這樣便可以利用電暈和表面局部放電的產(chǎn)生和增強(qiáng)間接評(píng)估運(yùn)行設(shè)備的絕緣狀況和及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣設(shè)備的缺陷。目前，可用于診斷目的的放電過程的各種方法中，光學(xué)方法的靈敏度、分辨率和抗干擾能力最好。即采用高靈敏度的紫外線輻射接受器，記錄電暈和表面放電過程中輻射的紫外線，再加以處理、分析達(dá)到評(píng)價(jià)設(shè)備狀況的目的。預(yù)防，減少設(shè)備發(fā)生故障造成的重大損失，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。1、檢查發(fā)現(xiàn)劣化絕緣子（陶瓷、復(fù)合、玻璃絕緣子）的缺陷、表面放電和污染；2、導(dǎo)線

10、架線時(shí)拖傷、運(yùn)行過程中外部損傷（人為砸傷）、斷股、散股檢測(cè)。導(dǎo)線表面或內(nèi)部變形都可產(chǎn)生電暈；3、電力工程質(zhì)量檢測(cè)（安裝不當(dāng)、接地不良等）；4、檢查高壓設(shè)備的污染程度。污染物通常表面粗糙，在一定電壓條件下會(huì)產(chǎn)生放電，如絕緣子表面因污染會(huì)產(chǎn)生電暈。導(dǎo)線的污染程度、絕緣子上污染物的分布情況等，都可以利用該技術(shù)有效的進(jìn)行分析；5、運(yùn)行中絕緣子的劣化以及復(fù)合絕緣子及其護(hù)套電蝕檢測(cè)。絕緣子的裂紋可能會(huì)構(gòu)成氣隙，絕緣子的劣化導(dǎo)致表面變形，在一定的條件下都會(huì)產(chǎn)生放電。當(dāng)絕緣子表面形成導(dǎo)電的碳化通道或者侵蝕裂紋時(shí)，合成材料支柱式絕緣子的使用壽命大大降低。形成碳化通道或者裂紋以后，絕緣子的故障是不可避免的，而且可

11、能會(huì)在短期內(nèi)發(fā)展成絕緣子擊穿事故。利用紫外成像技術(shù)在某些情況下還可以發(fā)現(xiàn)支撐絕緣子的內(nèi)部缺陷，可在一定靈敏度、一定距離內(nèi)對(duì)劣化的絕緣子、復(fù)合絕緣子和護(hù)套電蝕檢測(cè)進(jìn)行定位、定量的測(cè)量，并評(píng)估其危害性；6、高壓產(chǎn)品的絕緣缺陷檢測(cè)。紫外成像的檢測(cè)結(jié)果還可為電力產(chǎn)品的絕緣診斷與壽命預(yù)測(cè)提供大量信息，可以建立綜合檔案資料，以便更好的診斷分析；7、高壓變電站及線路的整體維護(hù)。傳統(tǒng)的放電異常判別方法有聽聲音（包括超聲波故障檢測(cè)）和夜間觀察放電等。由于很多設(shè)備的放電并不影響其正常運(yùn)行，所以聽聲音的方法無法排除干擾因素和主觀因素，且受檢測(cè)距離的限制。如果絕緣設(shè)備在夜間發(fā)出可見光，放電已經(jīng)十分嚴(yán)重了。很多事故正是

12、在絕緣設(shè)備未見可見光放電的情況下突然閃絡(luò)擊穿引起的。8、大型發(fā)電機(jī)定子線棒端部和槽壁電暈放電檢測(cè)；9、尋找無線電干擾源。高壓設(shè)備的放電會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的無線電干擾，影響到附近的通訊、電視信號(hào)的接收等，使用紫外成像技術(shù)可迅速找到無線電干擾源； 10在高壓電器設(shè)備局部放電試驗(yàn)中，利用紫外成像技術(shù)尋找或定位設(shè)備外部的放電部位，以及設(shè)備內(nèi)部和外部放電，或消除外部干擾放電源，提高局部放電試驗(yàn)的有效性。七、以色列OFIL 公司­全球頂尖的紫外檢測(cè)儀器SuperB 紫外電暈成像儀是由以色列Ofil 和美國電力科學(xué)研究院（EPRI）共同研發(fā)的最新系列，用于檢測(cè)和定位高壓設(shè)備電暈、電弧和局部放電。它作為預(yù)維

13、護(hù)和診斷工具可以使用于輸供電線路和變電站配電設(shè)備上。它獨(dú)特的技術(shù)使得可以在明亮的日光下觀測(cè)到電暈現(xiàn)象。它多種靈活的特性可以在不同形式下使用航空器、車載式和手持式。它的高靈敏度和可靠性使得該設(shè)備已經(jīng)在全球上百家高壓實(shí)驗(yàn)室、研究院和服務(wù)機(jī)構(gòu)使用。EPRI對(duì)SuperB 進(jìn)行了大量的應(yīng)用研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，使得SuperB 成為了電力設(shè)施預(yù)維護(hù)必不可少的工具?，F(xiàn)在EPRI 推出了由Andrew Phillops博士編撰的“架空輸電線路電暈和電弧檢測(cè)指南”。以色列OFIL 公司紫外成像技術(shù)無論在基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用中都處于世界領(lǐng)先地位。0fil 公司2006年推出最新系列產(chǎn)品：SuperB 型，適用于常規(guī)巡

14、檢；Rom 型，機(jī)載系統(tǒng)，適用于直升飛機(jī)檢測(cè)；Ranger 型，車載系統(tǒng)，適用于汽車巡檢；Rail 型，適用于鐵路電氣檢測(cè)；Classic 型，適用于電機(jī)定子的檢測(cè)。變電設(shè)備狀態(tài)維護(hù)局部放電紫外檢測(cè)技術(shù) SuperB 紫外成像儀有兩個(gè)通道：紫外線（UV）和可見光。UV 通道用于電暈成 像，可見光用于拍攝環(huán)境（絕緣體、電流器、導(dǎo)線等）圖片。兩中圖片可以重疊 生成一幅圖片用于同時(shí)觀察電暈和周圍環(huán)境情況。因此，它可以檢測(cè)電暈并清楚 地顯示電暈源的精確位置。 UV 通道工作波段采用太陽盲區(qū) UV-c 中的 240-280nm 波段，該波段不受太陽 輻射的干擾。在太陽盲區(qū)波段臭氧吸收太陽光輻射，阻止其進(jìn)入地球，因此電暈 信號(hào)可以在白天獲取并成像。UV 通道的特殊紫外濾鏡由 Ofil 發(fā)明，具有較大的 光收集區(qū)域，F(xiàn)OV 為 50 x 3.750。 八、OFIL 公司紫外成像儀獨(dú)一無二的技術(shù)性能： 變電設(shè)備狀態(tài)維護(hù)局部放電紫外檢測(cè)技術(shù) 九、紫外成像檢測(cè)技術(shù)前景展望 紫外成像檢測(cè)技術(shù)因其直觀高效的檢測(cè)方式，越來越受到廣大電力用戶的重 視。國內(nèi)現(xiàn)有階段處于常規(guī)檢測(cè)、做試驗(yàn)，積累數(shù)據(jù)的摸索階段；基本所有實(shí)力 較大的電力科學(xué)研究院都已經(jīng)購置了紫外成像儀器設(shè)備， 作為領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)專