紫 外 成 像 檢 測 技 術(shù)

• 原理

在高壓設(shè)備電離放電時，根據(jù)電場強度（或高壓差）的不同,，會產(chǎn)生電暈,、閃絡(luò)或電弧,。電離過程中，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當(dāng)電子釋放能量即放電時，會輻射出光波和聲波,，還有臭氧、紫外線,、微量的硝酸等,。紫外成像技術(shù)，就是利用特殊的儀器接收放電產(chǎn)生的紫外線信號,，經(jīng)處理后成像并與可見光圖像疊加,，達到確定電暈的位置和強度的目的，從而為進一步評價設(shè)備的運行情況提供依據(jù)。紫外線的波長范圍是40~400nm,，太陽光中也含紫外線,，但由于地球的臭氧層吸收了部分波長的紫外線，實際上輻射到地面上的太陽紫外線波長大都在300nm以上,，低于300nm的波長區(qū)間被稱為太陽盲區(qū)。

紫外成像儀利用紫外線束分離器將輸入的影像分離成兩個部分,。它用盲光濾光器過濾掉太陽光,，并將一部分的影像傳送到一個影像放大器上，因為電暈放電會發(fā)射出230-405nm范圍內(nèi)的紫外線,，而紫外光濾波器的工作范圍為240-280nm,，這個比較窄的波長范圍內(nèi)產(chǎn)生的影像信號也比較微弱（因為電暈信號只包括很少的光子），因此影像放大器的工作是將微弱的影像信號變成可視的影像,。因沒有太陽光輻射的影響,，可以得到高清晰的圖像。影像放大器將紫外光影像發(fā)送到一個裝有CCD裝置的照相機中,，而同時被探測目標的影響被發(fā)送到第二臺標準的視頻照相機內(nèi),，特殊的影像處理工藝 將兩個影像疊加起來，后生成顯示絕緣子,，導(dǎo)線或其它輸電線路元件及其電暈的圖像,。

由于電暈一般在正弦波的波峰或波谷產(chǎn)生，且高壓設(shè)備的電暈在放電初期總是不連續(xù),、瞬間即逝的,，紫外成像儀根據(jù)電暈的這個特性，在觀測電暈時,，有兩種模式供選擇,。一種是活動模式，實時觀察設(shè)備的放電情況,，并實時顯示一個與一定區(qū)域內(nèi)紫外線光子總量成比例關(guān)系的數(shù)值,，便于定量分析和比較分析。另一種是集成模式,，將一定時間區(qū)域內(nèi)（該區(qū)域長短可調(diào)）的紫外線光子顯示并保留在屏幕上,，按照先進先出（FIFO）和動態(tài)平均的算法實時更新。該模式下若正確調(diào)節(jié)儀器,，可清楚地看到設(shè)備放電區(qū)域的形狀和大小,。

• 紫外檢測技術(shù)發(fā)展

世界上的紫外成像儀初步可以分為三代產(chǎn)品：

一代紫外成像儀結(jié)構(gòu)比較簡單，儀器內(nèi)部有寬帶通濾波器,，可接收較寬波段的紫外線,，成像后與可見光疊加。由于工作波段沒有避開太陽盲區(qū)波段（Solar Blind），所以儀器不能在陽光下進行操作,，主要用于在夜間,、陰天或者室內(nèi)檢測高壓設(shè)備的電氣放電。這代產(chǎn)品以南非CoroCAM I和俄羅斯的菲林-6為典型代表,。

       第二代紫外成像儀采用了窄帶通紫外濾波技術(shù),，通過紫外濾波，使儀器只工作在240-280nm的太陽盲區(qū)波段,。由于該波段避開了陽光的干擾,，儀器可以直接在強太陽光下正常操作，實現(xiàn)了白天戶外檢測,，更加適合于現(xiàn)場應(yīng)用,，用戶也更廣泛。這一代產(chǎn)品主要是CoroCAM IV+和以色列的Daycor 2,，它具有初步的紫外圖像數(shù)字處理功能,，儀器觀測分為“活動”與“集成”兩種模式，在集成模式下,，通過調(diào)節(jié)參數(shù)可濾除部分地面紫外源的干擾,。

，操作者通過調(diào)節(jié)積分參數(shù),，可有效避開來自地面的紫外線干擾,，顯現(xiàn)設(shè)備放電點；

1. 同時保留了太陽盲區(qū)工作波段和全紫外工作波段,，具有NightView菜單,，可在兩種波段范圍之間進行切換，使得儀器具有一代和二代紫外成像儀的主要特征,。

在功能以及設(shè)計上,，CoroCAM 504具有以下特點：

1．可以在白天、日光下（包括在強烈的陽光下）進行操作

2．主機包含電池的重量只有2.3公斤,，攜帶方便

1. 手持式外型設(shè)計,，單手可完成操作
2. 電暈光子活動的數(shù)量可顯示
3. 手動或全自動紫外圖像以及可見光圖像聚焦功能
4. PC卡存儲圖像，具有視頻輸出接口
5. 低照度的CCD傳感器,，在光線不好的環(huán)境中也能完成檢測
6. 可通過控制器實現(xiàn)對儀器所有功能的線控（可選）
7. GPS定位系統(tǒng)疊加在圖像上顯示（可選

CoroCAM504的主要參數(shù)如下：

• 紫外檢測技術(shù)應(yīng)用范圍

凡是有外部放電的地方都能用儀器觀察得到電暈，這意味著該技術(shù)在高壓帶電檢測領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊,。從目前的情況看,，大致有以下幾個方面的應(yīng)用：

1,、導(dǎo)線架線時拖傷、運行過程中外部損傷（例如人為用石頭砸傷）,、斷股,、散股檢測。導(dǎo)線表面或內(nèi)部變形都可能導(dǎo)致其附近電場強度變強,，在滿足條件時會產(chǎn)生電暈,。這種電暈用人工方式難以判斷，但用紫外成像技術(shù)可輕松檢測到,。這對于日常巡查和檢驗工程質(zhì)量很有意義,。

2、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產(chǎn)生放電,。導(dǎo)線的污染程度,、絕緣子上污染物的分布情況等，都可利用該技術(shù)有效地進行分析,。若配合使用高倍望遠鏡進行觀察,，可為制定科學(xué)的檢修計劃、防止污閃和爬電的發(fā)生提供有力的參考依據(jù),。

3,、 運行中絕緣子的劣化。劣化絕緣子產(chǎn)生電暈有多種原因,，劣化積污導(dǎo)致鹽密過大,，在一定條件下會產(chǎn)生放電，本身劣化也會放電,，劣化,、鹽密與放電之間的具體關(guān)系有待于進一步研究。還有絕緣子在什么情況下會觀察到放電,，觀察到放電究竟意味著什么,，也有待國內(nèi)有關(guān)專家深入探討。但有一點可以肯定,，利用紫外成像技術(shù)在一定靈敏度,、一定距離內(nèi)可觀察到放電，使得對劣化的絕緣子進行定位,、定量的測量并評估其危害性成為可能,，這在以前是非常困難的.

    4、 高壓產(chǎn)品的絕緣缺陷檢測,。在對試驗品進行電氣耐壓試驗時用紫外成像儀進行觀察,，若在試驗時發(fā)生閃絡(luò),，則試品肯定不合格。若觀察到電暈,，則應(yīng)根據(jù)電力產(chǎn)品的材料,、結(jié)構(gòu)形狀、使用情況以及其它同類產(chǎn)品的測試結(jié)果來綜合評估是不是絕緣缺陷,、缺陷的嚴重程度等,。另外，紫外成像的檢測結(jié)果可為電力產(chǎn)品的絕緣診斷與壽命預(yù)測提供大量信息,，可建立綜合檔案資料,，以便更好地診斷、分析,、評估,，甚至形成行業(yè)標準。

5,、 高壓變電站及線路的整體維護,。由于我國氣候濕潤，加上近年工業(yè)化進程加快,，環(huán)保力度不夠,，一般大城市高壓變電站內(nèi)放電點隨處可見。傳統(tǒng)的放電異常判別方法有聽聲音和夜間觀察放電等,。由于很多設(shè)備的放電并不影響其正常運行,，所以聽聲音的方法無法排除干擾因素和主觀因素，且受偵測距離的限制,，通常不能作為判斷的充分依據(jù),。當(dāng)絕緣設(shè)備放電到了夜間可看到可見光的時候，已經(jīng)是十分嚴重了,，很多事故正是在絕緣設(shè)備未見可見光放電的情況下突然閃絡(luò)擊穿引起的,。應(yīng)用紫外成像儀，可以在地面或直升機上全面掃描變電站和線路上的設(shè)備,，并根據(jù)經(jīng)驗判斷哪些電暈是正常的,，哪些是不正常的，動態(tài)監(jiān)督異?，F(xiàn)象的發(fā)展速度,，為采取合理的維護措施提供可靠的依據(jù)。

6,、 尋找無線電干擾源,。高壓設(shè)備的放電會產(chǎn)生強大的無線電干擾，影響到附近的通訊,、電視信號的接收等,，使用紫外成像儀可迅速找到無線電干擾源,。

• 國外紫外應(yīng)用介紹

目前國內(nèi)的紫外巡檢方式主要仍然是便攜式，車載與機載比較少,。而在國外,，由于紫外技術(shù)起步比較早，在巡檢方式上以車載與機載為主,。并且還誕生了一些專門作機載檢測的公司,。紫外成像儀在其中要么作為主要的檢測手段，要么作為配合使用的檢測手段,，都起到了非常大的作用,。下面為幾個主要的應(yīng)用：

1. 直升飛機巡線

目前，直升飛機巡線可以進行下列一些內(nèi)容：在機上通過可見光,，紅外熱像儀,，紫外成像儀，可以及時發(fā)現(xiàn)鐵塔,、金具（線夾,、均壓環(huán)、間隔棒等）,、導(dǎo)地線、劣化絕緣子,、污穢絕緣子等缺陷或故障,。

1. 直升飛機帶電水沖洗

直升飛機帶電水沖洗時國外線路維護的常規(guī)項目，它可以及時對污穢絕緣子進行沖洗,，提高了線路的絕緣水平,，防止線路工頻污閃。

在高壓輸電線路上,，特別適合利用直升飛機進行帶電水沖洗,。這是一種很理想的作業(yè)方式：效果好、效率高,、安全性好,，能及時有效地防止可能發(fā)生的污閃事故，這是一般傳統(tǒng)方法所無法勝任的工作,。

帶電水沖洗使用的水,，一般采用水阻為10000Ω·cm的去離子水。所用的水槍有兩種：短水槍和長水槍,。短水槍主要依靠水柱的絕緣,，長水槍可以穿越邊相對中相進行沖洗。水沖洗的水流量約為30L/min,，噴頭水壓約為（70-100）Bar,，大約相當(dāng)于（71-102）kg/cm²,。

1. 直升飛機帶電作業(yè)

在帶電作業(yè)工程中，紫外成像儀起到很好的監(jiān)督檢測作用,。

• 國內(nèi)紫外應(yīng)用實例

1. 絕緣子均壓環(huán)異常放電

例1：絕緣子缺少均壓環(huán)

例2：均壓環(huán)過小

例3：均壓環(huán)表面粗糙

1. 絕緣子異常放電

例4：表面污穢

例5：內(nèi)部缺陷

例6：帶電水沖洗

例7：受潮異常放電

1. 導(dǎo)線異常電暈

例8：架空線路異常放電

例9：線路終端

例10：線路金具

例11：表面粗糙

1. 其余典型電暈

例12：穿墻套管

例13：濾波器

例14：復(fù)合開關(guān)