高压电气设备电晕放电的检测与运行状态评价

熊俊　王剑韬　谢剑翔

摘 要：电晕放电是一种在高压电器设备中常见的现象，紫外光电晕检测技术是一种当前最成熟的电晕放电评价技术，检测结果影响到设备的从设计到维护的各个环节，对电力设备的安全及有效运行具有重大意义。因此，文章对高压电气设备就电晕放电问题的检测和设备运行状态的评价进行简单的讨论。

关键词：高压电晕放电；设备检测；状态诊断

电气设备尤其是高压电器设备经常会出现局部放电的现象，因为导体的电势超过场强时会产生电晕，且电压等级越高，高压电器设备的电晕就会越强烈。高压电气设备的放电形式主要包括电弧放电、火花放电、电晕放电等。无论是最终发生哪种形式的放电现象，都会发生空气电离从而产生辐射出光和声波的现象。紫外成像检测的就是这种空气电离产生的紫外光图谱。

1 紫外成像在检测中的应用

1.1 放电强度的依据

一般高压电器设备电晕放电主要是以一定时间内产生的光子总数作为判定分级参照。依据强度的不同划分为从低到高三级：轻度集中、中度集中、高度集中。

紫外成像检测设备以工作方式的不同划分为集中、活动两种不同模式。集中模式把一段时间内的紫外线光信号储存并按照一定的算法进行实时更新，对设备放电的情况有一个总体的了解；活动模式是主要是进行实时情况监测，有利于对放电现象进行分析和定量。在实际的检测过程中两种模式的效果不同，一般情况下活动模式的光子数的变化较大，几十到几百的变化都属于正常的变化范围，这也看出了电晕放电的不稳定性；集中模式恰恰相反，表现的比较稳定，这样也便于对光子的记录及分析。所以，采用紫外成像仪对光子的数据进行观测，可以对放电的强度起到重要的参考作用。

1.2 检测时注意事项

（1）选择合适的检测时机。在设备运行之前进行紫外成像检测是非常重要的，并且要将检测的结果存档，这样就可以及时掌握数据进行实时跟踪。紫外成像检测另外一个重要的目的就是检测设备是否完好，这样，当出现问题的时候可以及时维修。

（2）背景噪声点处理。紫外成像仪虽然是比较先进的设备检测仪器，但是仍存在很多不足。检测过程中仪器会收集到少部分的外部紫外光，会对结果产生很大的干扰。在这种情况下，所收集到的外部紫外光会以紫外噪声点的形式表现出来，只有及时对噪声点进行归零化处理，才能减少影响。

（3）检测的位置和距离的选择。在不同位置的观测中我们发现，在有效观测范围内，放电电离空气激发的紫外光强度与观测距离二次方成反比。因此，在满足安全条件下应该尽量在接近设备的位置测试设备。

（4）检测灵敏度的调节。在实际的测量过程中，可以注意到电晕放电强度往往容易受到设备运行电压、检测位置、环境因素的影响。在外在因素的影响下，同一放电点的检测结果也会存在较大差距。在我们检测之前，需要对现场的检测条件以及检测环境做充分的了解，在调节仪器灵敏度的同时，可以充分提高检测设备的灵敏度，这样所检测出来的结果较具有说服力。

2 电晕放电检测效果分析

高压变电站进行带电调试，也就是在高压运行状况下进行检测，下面是实际检测结果的分析，从中可以检验紫外检测仪的实际效果。

（1）如图1，不同类型变压器的放电强弱是不同的，在端部被屏蔽中，才会达到很明显的效果，对于均压环的设计比较合理。

（2）避雷器可以采用多种结构，下图为均匀环管结构。该结构环形的直径较小，金属表面的尖端在电场感应下电势较高，会产生尖端放电。从电晕放电的检测结果分析，在1000kV下，不同结构之间的放电效应存在很大差距。总的来看，可采纳三环体系的避雷器，该体系的运行状态较好。

（3）导线电晕放电的检测情况如图3。金具、导线、绝缘层表面具有较好的电晕放电状态。

（4）如图4是1000kV支柱型绝缘的检测情况。绝缘支柱与顶部电晕放电效应之间感应比较强烈。主要是由于均压环之间的环口径较小，且单环端部上的连线比较突出，这样就会存在着很大的设计缺陷。

（5）图5和图6是支柱型绝缘异常情况下的检测情况。1000kV设备在所有设备运行过程中具有很较大强度的电晕放电现象，电晕形态所呈现的是不间断爆发性比安装在其他位置上的支柱绝缘所发生的现象更加严重。在这样的情况下，应该深度说明电场在支柱绝缘末端最高，因为均压环比较小，所以结构设计的不是很合理。

从图中两个时间的检测结果可以看出，与刚开始运行时相比，后面时间由于设备的尖端变得平滑，电晕放电的情况得到很大改善。

3 运行状态结果评价

（1）应用紫外线成像技术对指定型号的电气设备进行放电情况分析，能够直接体现会出现电晕放电的放电形态和部位，可以对电气设备各方面工作进行综合性的评价。

（2）从检测结果可见，在设计和制造1000kV类型的高压设备时，需要着重考虑到电场分布状况、设备构造的合理性和适当处理使设备表面尽量光滑等等，这样就可以在一定程度上减少电晕放电现象。

4 结束语

综上所述，紫外成像仪是目前在高压电器设备检测中最先进的仪器，紫外成像技术也在这一领域有广泛的应用，实践证明这是值得研究和推广的技术。

参考文献

[1]尤少华，刘云鹏，万启发，等.特高压电晕笼的多分裂导线电晕损失测量系统[J].高电压技术，2010（1）.

[2]万保权，谢辉春，樊亮，等.特高压变电站的电磁环境及电晕控制措施[J].