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紫外成像在變電設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

文檔作者：尚亮文檔來源：國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年12月28日
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２０１４ 年第１１ 期
２０１４ Ｎｕｍｂｅｒ １１
水電與新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
總第１２５ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１２５
ＤＯＩ： １０．１３６２２ ／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１４．１１．００２
收稿日期：２０１４ －０６ －２８ 作者簡介：尚　亮，男，高級講師，從事電氣設(shè)備檢修教學(xué)與研究。
紫外成像在變電設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用
尚　亮
（國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東泰安?。玻罚保埃埃埃?
摘要：狀態(tài)檢修是２００８ 年開始國家電網(wǎng)公司推行的“大檢修”體系建設(shè)的核心內(nèi)容，是提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的重大舉
措，狀態(tài)檢修的核心步驟是狀態(tài)評價，狀態(tài)評價要依賴先進(jìn)的電氣檢測技術(shù)。介紹了一種先進(jìn)的光學(xué)檢測手段———紫外
成像，分析了紫外成像基本原理，在狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，具體的檢測模式及方法，以及保證檢測準(zhǔn)確性應(yīng)注意的事項等
內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：狀態(tài)檢修；紫外成像；狀態(tài)評估；電暈放電
中圖分類號：ＴＮ２３　　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ　　　文章編號：１６７１ －３３５４（２０１４）１１ －０００５ －０２
Application of the Ultraviolet Imagery Technology in
Condition-based Maintenance of Transforming Equipment
ＳＨＡＮＧ Ｌｉａｎｇ
（Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｔａｉａｎ ２７１０００， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ-ｂａｓｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｔｈｅ “Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ” ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ
ｂｙ ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｓｉｎｃｅ ２００８．Ｉｔ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ．Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ， ａｄｖａｎｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ．Ｉｎ
ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｉｍａｇｅｒｙ， ａｎ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ， ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔｓ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， ｄｅｔａｉｌｅｄ
ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ-ｂａｓｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｉｓｓｕｅｓ ｔｏ ａｓｓｕｒｅ ｉｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｒｅ
ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ． Key words： ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ-ｂａｓｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ； ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｉｍａｇｅｒｙ； ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ； ｃｏｒｏｎａ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ
　　國民經(jīng)濟(jì)的騰飛推動了我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和水平
的不斷提升，但同時也對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠
運(yùn)行提出了越來越高的要求，電氣設(shè)備檢修維護(hù)工作
的重要性因此得到了進(jìn)一步的凸顯。我國變電設(shè)備檢
修體制共經(jīng)歷了事后、定期和狀態(tài)檢修三個發(fā)展階段，
目前主要采用狀態(tài)檢修策略。所謂狀態(tài)檢修，就是以
安全、效益、環(huán)境為基礎(chǔ)，對設(shè)備狀態(tài)和風(fēng)險進(jìn)行分析
和評估，并以此為檢修決策提供參考和依據(jù)，最終實現(xiàn)
電氣設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行以及檢修成本最小化的
工作目標(biāo)，是現(xiàn)階段最為先進(jìn)的電氣設(shè)備維修制度。
其基本流程包括：搜集信息、評估設(shè)備狀態(tài)和風(fēng)險、制
定檢修策略、形成年度檢修計劃、計劃實施、績效評估。
核心步驟是設(shè)備狀態(tài)評價，而狀態(tài)評估的關(guān)鍵是狀態(tài)
信息的收集，電氣設(shè)備的運(yùn)行工況可通過巡視檢查和
定期實驗項目獲得，但是，日常巡視和常規(guī)測量技術(shù)無
法滿足對設(shè)備信息及時、準(zhǔn)確的需求，應(yīng)積極應(yīng)用一些
先進(jìn)的在線監(jiān)測技術(shù)。經(jīng)過初期研究的不斷積累，紫
外成像技術(shù)在上世紀(jì)８０ 年代正式進(jìn)入實質(zhì)性的應(yīng)用
階段，但最初的應(yīng)用僅局限于軍事領(lǐng)域，直至上世紀(jì)末
才開始由軍事過渡到民用，并逐漸在電氣設(shè)備故障監(jiān)
測領(lǐng)域有了新的用途，應(yīng)用此項技術(shù)能及時、準(zhǔn)確的反
映設(shè)備缺陷，為設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確評估提供參考和依據(jù)。
１　紫外成像在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)
用原理
　　若帶電體的局部電場強(qiáng)度超過某臨界值，周圍的
游離空氣就會產(chǎn)生電暈從而放電，這是一種局部化的
５
水電與新能源２０１４ 年第１１ 期
放電現(xiàn)象。受各種主客觀因素的影響，高壓電力設(shè)備
更容易出現(xiàn)電暈放電和電弧現(xiàn)象，在這一過程中，空氣
中的電子反復(fù)獲取和釋放能量，并在釋放能量時放出
波長２３０ ～４０５ ｎｍ 的紫外線。其中，２４０ ～２８０ ｎｍ 范
圍的波長稱為太陽盲區(qū)，原因是太陽傳輸來的紫外光
在該段的份量極低，通過使用太陽盲濾鏡，感光元件感
光，經(jīng)數(shù)字電路處理后形成紫外圖像，經(jīng)處理后與可見
光影像重疊，最終通過儀器屏幕顯示出來。紫外成像
儀依據(jù)該原理設(shè)計制造，并以此發(fā)揮出輔助電氣設(shè)備
狀態(tài)評估的積極作用［１］ 。
２　紫外成像在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域的
應(yīng)用
　　紫外成像在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下
兩個方面。
2．1　發(fā)現(xiàn)設(shè)備導(dǎo)體缺陷
１）不同因素導(dǎo)致的尖端或銳角，這些部位極易產(chǎn)
生尖端放電，造成導(dǎo)體損傷。
２）不同因素導(dǎo)致的表面粗糙。
３）導(dǎo)線在設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的斷股（或散股）
問題。
４）均壓、屏蔽措施不當(dāng)。
５）導(dǎo)體界面在高電壓下偏小的問題。
６）懸浮金屬物體產(chǎn)生的放電。
７）導(dǎo)電體間或?qū)Φ亻g隙不足。
８）設(shè)備接地不良。
2．2　發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷
１）潮濕環(huán)境下，絕緣子表面存在的裂紋或破損。
２）潮濕環(huán)境下，絕緣子表面存在的污染物。
３）絕緣子表面未能均勻覆冰。
４）絕緣子表面存在金屬異物。
３　紫外成像的觀測模式
由于電暈一般在電流的波峰和波谷出現(xiàn)，且電暈
放電初期放電不連續(xù)，因此觀測模式一般常采用以下
兩種模式。
１）活動模式。該模式采用實時觀測的方法，能夠
顯示單一時刻的紫外圖像和紫外線光子總量比例參
數(shù)，使定量和比較分析能夠更加順利的進(jìn)行。
２）累積模式。對被觀測對象觀測一段時間，將該
時間段內(nèi)出現(xiàn)的紫外光子圖像疊加、累積顯示。該模
式能夠使放電區(qū)域得到清晰的顯示，從而更加準(zhǔn)確的
判定缺陷位置和范圍。
４　紫外成像的診斷方法
１）圖像觀察法。依據(jù)設(shè)備的電暈紫外圖像，對異
常電暈的嚴(yán)重程度、具體位置、屬性以及缺陷等級進(jìn)行
判定。
２）同類比較法。通過橫向比較同類設(shè)備、相同部
位的電暈放電紫外圖像或紫外技術(shù)來評估目標(biāo)設(shè)備的
電暈放電狀態(tài)。不過，該方法的良好應(yīng)用需要建立完
善的電氣設(shè)備正常及異常放電的紫外圖譜庫，從而通
過設(shè)備圖像、數(shù)據(jù)庫圖像的對比完成異常電暈嚴(yán)重程
度、部位和屬性的判斷。
５　紫外成像所檢測缺陷類型的確定及
處理方法
　　經(jīng)紫外成像手段檢測發(fā)現(xiàn)的設(shè)備電暈放電缺陷應(yīng)
納入設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)，缺陷的分析和評價
應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備狀態(tài)評價流程進(jìn)行。依據(jù)缺陷對設(shè)備
運(yùn)行產(chǎn)生的具體影響，一般可將其劃分為以下３ 種
類型［２ －３］ 。
１）存在電暈放電異常問題，但僅會加速設(shè)備老
化，未達(dá)到引起事故的程度。此類問題需要進(jìn)行詳細(xì)
記錄，同時對其發(fā)展情況進(jìn)行密切觀察。
２）存在較為嚴(yán)重的電暈放電異常問題，雖然會加
速設(shè)備老化，但短期內(nèi)不會引起事故。若存在此類問
題，應(yīng)最大程度縮短檢測周期，并利用最近一次的停電
檢修將問題排除。
３）存在非常嚴(yán)重的電暈放電問題，影響設(shè)備的正
常運(yùn)行并加速設(shè)備老化，短期內(nèi)將導(dǎo)致設(shè)備事故。若
存在此類問題，應(yīng)盡快安排停電檢修并予以徹底排除。
６　紫外成像準(zhǔn)確檢測條件
紫外成像檢測環(huán)境適應(yīng)性好，現(xiàn)場條件要求較低，
但為了準(zhǔn)確檢測，也應(yīng)當(dāng)注意以下事項。
１）避開遮擋物。由于紫外成像是光學(xué)檢測，應(yīng)當(dāng)
避免遮擋，并要準(zhǔn)確對準(zhǔn)觀測對象，消除周邊物體干擾
成像。
２）避開中（大）雨以及雷電天氣。
３）風(fēng)速宜不大于５ ｍ／ｓ。風(fēng)速過大易造成儀器成
像難于聚焦，影響成像質(zhì)量及觀測參數(shù)。
４）避免各類干擾源對檢測儀器產(chǎn)生影響。電磁
干擾對紫外成像影響較大，尤其是有發(fā)光現(xiàn)象的干擾
設(shè)備，應(yīng)當(dāng)使紫外成像儀遠(yuǎn)離此種電磁干擾設(shè)備。
（下轉(zhuǎn)第１２ 頁）
６
水電與新能源２０１４ 年第１１ 期
的模擬量采樣情況、全部的開關(guān)量開入情況是否正常。
對于異常情況，及時檢查處理。
設(shè)備改造完成后，對改造圖紙、設(shè)備說明書等相關(guān)
資料及時進(jìn)行整理歸檔，對現(xiàn)場資料進(jìn)行更新，保證后
續(xù)工作的延續(xù)性。
對于技術(shù)改造后新投運(yùn)的二次設(shè)備，應(yīng)重點進(jìn)行
巡視檢查，必要時查看、記錄相關(guān)特征量，以了解設(shè)備
運(yùn)行的穩(wěn)定情況。例如，對新改造的發(fā)變組保護(hù)裝置，
每月記錄差動保護(hù)差流值；對新改造的線路保護(hù)設(shè)備，
周巡檢時觀察、記錄光纖通道運(yùn)行情況等，便于及時發(fā)
現(xiàn)異常運(yùn)行趨勢。
另外，結(jié)合設(shè)備改造對相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員開展全
員參與的全過程培訓(xùn)是保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的的重
要技術(shù)手段，同樣應(yīng)予以重視。
３　結(jié)　語
隨著微機(jī)保護(hù)裝置和微機(jī)自動裝置的日益成熟和
廣泛應(yīng)用，智能電站自動化管理水平的不斷提高，電氣
二次設(shè)備技術(shù)改造工作將會長期存在?？茖W(xué)合理的進(jìn)
行二次設(shè)備技術(shù)改造，同時也會促進(jìn)電站的安全穩(wěn)定
運(yùn)行，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。因此，電廠應(yīng)
高度重視二次設(shè)備技術(shù)改造工作，安全有效地組織技
改工作，并以此促進(jìn)設(shè)備健康水平與專業(yè)人員技術(shù)水
平的雙提升。
參考文獻(xiàn)：
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源， ２０１２（５）： ５４ －５５
（上接第４ 頁）
４　結(jié)　語
溪洛渡－向家壩梯級電站作為我國西電東送的重
要電源基地，電站總裝機(jī)和單機(jī)容量巨大，承擔(dān)著發(fā)
電、防洪、航運(yùn)等綜合任務(wù)。水輪發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)
行直接關(guān)系著電站、電網(wǎng)、防洪和下游航運(yùn)的公共安
全。通過采用雙端注入式和乒乓式的雙重轉(zhuǎn)子一點保
護(hù)，兩種保護(hù)相互配合，優(yōu)勢互補(bǔ)，實現(xiàn)了無死區(qū)、高靈
敏度的大型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)，確保不會
發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點接地的重大故障，對于發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)、航
運(yùn)等的安全運(yùn)行都發(fā)揮了重要作用。
參考文獻(xiàn)：
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［５］ＤＬ／Ｔ ６８４ －２０１２， 大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)
則［Ｓ］
（上接第６ 頁）
７　結(jié)　語
紫外成像技術(shù)是目前先進(jìn)的光學(xué)檢測手段，全時
段可測，抗干擾能力強(qiáng)，測量準(zhǔn)確，隨著紫外成像技術(shù)
從科研院所向基層供電單位普及使用，隨著工程技術(shù)
人員使用經(jīng)驗的不斷積累，圖像數(shù)據(jù)的不斷積累，檢測
的準(zhǔn)確度不斷提高，能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，為電氣設(shè)備
狀態(tài)檢修提供了準(zhǔn)確的判據(jù)，為保障電網(wǎng)安全運(yùn)行、提
高供電可靠性提供了有力的保障。
參考文獻(xiàn)：
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１２

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