发电机局部放电检测的紫外成像应用.docx

发电机局部放电检测的紫外成像应用 (1.华北电力大学，XX 100000；2 包头第二热电厂， 内蒙古 包头 0140 30) 摘 要：文章对发电机局部放电检测的紫外成像原理进 行 了介绍，从而得出紫外成像在对发电机局部放电检测中 的优势。 关键词：发电机；局部放电；检测；紫外成像 中图分类号：TM307 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)17009601 近年来，大容量、 高电压等级的发电机越来越多的被 应用于电力生产中，发电机电压等级越 高，其内部绝缘系 统的局部放电现象将越严重，破坏性也越大。对发电机进 行局部放电实 时监测一方面能够及时掌握其内部绝缘可能 出现的劣化情况，在灾难性事故发生之前就可 以确定内部 绝缘系统的危险状况，从而避免事故的发生；另一方面对 于发展发电机的状态 检修技术，即以在线监测技术和故障 诊断技术为基础的状态维修体制具有重要的意义。 1 发电机局部放电在线监测技术的发展 在绝缘体中，只有局部区域发生放电，而没有贯穿施 加电压的导体之间，这种现象称之为局 部放电。局部放电 主要有绕组绝缘体内部放电、端部放电、槽放电以及导体 和绝缘体间放电 四种。局部放电信号的数量、幅度和极性 可以直接反映电机绝缘系统的状况。目前，大型发 电机局 部放电在线监测方法主要有以下几种：中性点耦合监测法、 便携式电容耦合监测法、 射频监测法、PDA 监测法、槽耦 合器(SSC)监测法，基于埋置在定子槽内的电阻式测温元件 导 线的监测法以及紫外成像检测技术。利用局部放电现象 评估电机的绝缘寿命仍是一门发展中 的基础理论和应用技 术紧密结合的前沿学科。 2 紫外成像检测技术 紫外成像检测技术是近几年新兴的一种远距离非接触 式检测输变电设备及外部绝缘状态的新 技术，紫外成像法 适于能产生局部放电的缺陷。紫外成像技术是发现输变电 设备外部异常放 电性缺陷的有效手段，具有方便、实用以 及非接触等优点。目前，紫外成像检测技术在发电 机局部 放电检测中应用很少，但其因能够精确定位放电位置、观 察放电情况，具有连续检测 、远距离、不停电、不接触、 不解体的优点越来越受到检修部门的重视。 3 紫外成像检测原理 在高压设备电气放电时，根据电场强度的不同，会产 生电晕、闪络或电弧。在放电过程中， 空气中的电子不断 获得和释放能量，而当电子释放能量(即放电)，便会放出 紫外线。紫外 成像技术就是利用这个原理，接收设备放电 时产生的紫外讯号，经处理后与可见光影像重叠 ，显示在 仪器的屏幕上，达到确定电晕的位置和强度的目的，从而 为进一步评估设备的运行 情况提供更可靠的依据。 紫外成像仪有两个通道：紫外线(UV)和可见光。UV 通 道用于电晕成像，可见光用于拍摄环 境(绝缘体、电流器、 导线等)图片。两种图片可以重叠生成一幅图片用于同时观 察电晕和 周围环境情况。因此，它可以检测电晕并清楚地 显示电晕源的精确位置。 当高压设备表面的局部场强达到 2430kV/cm 时，将引 起空气分子电离并辐射出光信号，但 在放电的初期，这种 放电一般表现为弱放电，主要集中在 200400nm 的紫外波 段，其波长分 布如图 1 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 同时，辐射到地面的太阳光中也含有紫外光，但太阳 光通过地球的大气层时，臭氧层吸收了 太阳光中的 240280nm 波段的紫外光，即辐射到地面的太阳光中的紫外 光非常微弱，我们称 此波段为“太阳盲区”，所以，该设 备检测到的紫外光只能来自于高压设备的放电。 紫外成像仪通过检测太阳盲区的紫外波段，实现了对 放电信号的检测，其工作原理如图 2 所 示。外部光线进入 成像仪以后，光线通过分光镜被分成两路，一路进入可见 光通道，另一路 进入紫外光通道。可见光通道用于探测可 见光信号，即拍摄环境(绝缘体、导线等)图片， 可见光经 CCD 传感器成像后进入数据采集系统；紫外通道用于探测电 晕放电，首先紫外光通 过带宽为 240-280nm 的滤波镜(紫 外日盲滤镜)进行滤波，然后，通过光电阴极、增益放大 通道和荧光屏，将紫外光信号转换成可见光信号，最后也 经 CCD 传感器成像后进入数据采集 系统。两路信号最后在 仪器内部通过数字信号处理器件和相关算法进行了图像融 合处理，将 紫外通道的图像叠加到了可将光通道的图像上， 因此，可以检测电晕并清楚地显示放电点的 精确位置。 4 发电机紫外成像检测的应用 740)this.width=740“ border=undefined 大型发电机定子线棒 端部和槽壁电晕放电检测。发电 机内侧端部防晕层的损坏在线棒安装后 难以发现，尤其是 下端部，一般的发电机预试也无法检出。另一方面，在长 期运行中，由于 电场分布极不均匀，故在定子线棒出槽口 处、绝缘层内部气隙中、主绝缘和槽壁之间的气隙 内、线 棒靠近通风口处及线棒端部，容易产生电晕和局部放电； 环氧粉云母绝缘，由于电磁 振动，嵌线时线棒表面防晕层 与槽壁接触不良，引起槽内间隙火花放电，使绝缘表面产 生电 腐蚀。因此应用紫外成像技术结合耐压试验就可以有 效监测发电机定子线棒端部和槽壁电晕 放电。 740)this.width=740“ border=undefined 5 结束语 相对于传统的局部放电检测方法，紫外成像不停电、 不接触、不解体，检测灵敏度高，定位 准确的特点，为实 现发电机的电晕带电检测提供了一种非常有效的检测措施。 参考文献 1 黄成军 ,郁惟镛,Gabe Paoletti, P.E.,巍伟. 局放在线监测及其在大型电机中 的应用J.大电机技术, XX,(6):3338. 2 黄成军,