CN101236226A - 基于紫外成像技术的特高压输电线路金具电晕试验方法 - Google Patents

Abstract

一种基于紫外成像技术的特高压输电线路金具电晕试验方法，其特征在于：采用240～280nm波段工作的紫外成像仪，在距被测物水平距离10～20米拍摄；按照GB/T2317.2－2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》加压，试验时逐步升高施加在试品上的电压，直至观察到试品电晕的产生，维持4～6分钟，并记录该电压作为电晕起始电压；然后逐步降低施加在试品上的电压，直至试品上的电晕消失为止，维持4～6分钟，并记录该电压作为电晕熄灭电压；上述步骤重复多次，分别取其平均值作为该被测物的电晕起始电压和电晕熄灭电压。可以有效的观测到特高压输电线路和金具的电晕，其结果可指导特高压金具的选型和设计，具有重大的工程应用意义和经济价值。

Description

基于紫外成像技术的特高压输电线路金具电晕试验方法

技术领域

本发明应用于我国特高压输电线路的设计，指导我国特高压试验基地和试验示范工程均匀环的设计和选择，对于降低特高压输电线路和金具由于电晕放电所产生的无线电干扰、可听噪声等，具有重大工程应用意义和经济价值。

背景技术

特高压输电线路由于电压等级的提高，电晕产生的噪声和无线电干扰、绝缘子串的电压分布问题显得更为突出，因此在特高压输电线路中普遍采取绝缘子串增加均压环的措施，以有效地改善绝缘子串的电场分布，满足工程需要。

均压环可以改善绝缘子串电压分布，具有很好的均匀效果，因为一方面安装均压环后绝缘子表面电力线更垂直于上表面，减弱了平行方向的电场力，利于抑制导电粒子沿面发展，防止闪络；另一方面，绝缘子增加均压环后，可减小铁帽处最大电场强度，降低电场畸变程度，利于提高绝缘子闪络电压和起晕电压。均压环除具有均压效果外，还可起到引弧作用，使产生的放电闪络发生于两环之间，保护合成绝缘子伞裙不被灼伤。

如果均压环选择和设计的不合理，导致起晕电压偏低，在额定运行电压下出现电晕放电，会导致电晕噪声、无线电干扰、电晕损失等一系列问题，造成严重的环境影响和大量的电能损失。因此，需要对特高压均压环的电晕特性展开研究。

目前，导线和金具(均压环等)起始电晕特性的试验方法主要有目测、夜视仪测量、电流波形测量、红外线测量、数码摄像画面分析等。不同的测量方法获得的结果差异较大，就是同一种测量方法不同的人、不同的观察位置测量结果会有差异；由于环境条件的影响，不同的时间测量的结果也可能出现较大的差异，试验的测试方法将直接影响研究的结果。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于紫外成像技术的特高压输电线路金具电晕试验方法，利用紫外成像仪，观测特高压输电线路和金具的电晕特性，其结果可指导特高压金具的选型和设计，具有重大的工程应用意义和经济价值。

本发明的技术方案是：一种基于紫外成像技术的特高压输电线路金具电晕试验方法，其特征在于：

采用240～280nm波段工作的紫外成像仪，在距被测物水平距离选择10～20米拍摄；

按照GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》加压，试验时逐步升高施加在试品上的电压，直至观察到试品电晕的产生，维持4～6分钟，并记录该电压作为电晕起始电压；然后逐步降低施加在试品上的电压，直至试品上的电晕消失为止，维持4～6分钟，并记录该电压作为电晕熄灭电压；

上述步骤重复多次，分别取其平均值作为该被测物的电晕起始电压和电晕熄灭电压。

本发明的原理是：高压电气设备放电现象的光谱分析表明其波长范围为230～405nm，其中240～280nm的光谱段称为太阳盲，该段内由太阳发射的紫外光量极低，一旦高压电气设备发生放电，就会产生紫外线，哪怕是较微弱的放电，也可以通过紫外成像仪捕捉到，因此采用日间检测电晕的紫外成像仪，可以有效的观测到特高压输电线路和金具的电晕。

有益效果：与传统的预防性试验和离线检测相比，此方法有以下优点：

1、此方法通过接受设备电晕放电辐射的紫外光来获取设备运行状态和故障信息，因此，可以在白天进行检测；在监测过程中，不需要与运行设备直接接触，可以做到在线检测；也不需要配合使用其他检测装置。因此，具有操作方便、快捷高效、不受天气影响等特点。

2、此方法可实现大面积快速扫描成像，能够以图像的形式，直观地显示运行设备的故障位置。因此，可以比较迅速、形象、直观地显示出特高压金具的运行状态，如故障的属性、位置和严重程度等。

3、可搭载于汽车或直升飞机上进行线路的巡测。由于紫外检测的响应速度快，在被测设备与监测仪器作高速相对运动时，仍能完成监测任务。与以往检测高压输电线路接头连接故障及劣化绝缘子的传统的人工徒步观测和登杆塔检测方法相比，不仅大大提高了检测效率，而且降低了劳动强度。

4、与红外等热像技术相比，紫外检测可发现设备的早期隐患，而热像技术往往等隐患发展到一定程度才能检出。

附图说明

图1(a)，本发明试验用圆形均压环结构示意图。

图1(b)，本发明试验用椭圆形均压环结构示意图。

图2(a)，本发明实施例的试验布置示意图。

图2(b)，是图2(a)的侧视图。

图3(a)，管径80mm圆形均压环电晕放电过程。

图3(b)，管径100mm圆形均压环电晕放电过程。

图3(c)，管径120mm圆形均压环电晕放电过程。

图3(d)管径120mm椭圆形均压环电晕放电过程。

图3(e)，管径150mm椭圆形均压环电晕放电过程。

图4(a)，不同均压环的电晕熄灭电压。

图4(b)，2～3放电点时不同均压环的电晕起始电压。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细的说明。

图1(a)中标记的说明：A-圆环外径；C-圆环管径；

图1(b)中标记的说明：a-椭圆长径；b-椭圆短径；c-椭圆环管径

图2(a)中标记的说明：1-均压环；2-复合绝缘子串；3-上横梁；4-高压输出端均压环；5-门型构架；6-紫外成像仪。

实施例：

采用240～280nm波段工作的紫外成像仪，在距被测物水平距离15米拍摄；

按照GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》加压，试验时逐步升高施加在试品上的电压，直至观察到试品电晕的产生，维持5分钟，并记录该电压作为电晕起始电压；然后逐步降低施加在试品上的电压，直至试品上的电晕消失为止，维持5分钟，并记录该电压作为电晕熄灭电压；上述步骤重复多次，分别取其平均值作为该被测物的电晕起始电压和电晕熄灭电压。

利用本发明方法，在国网武汉高压研究院特高压户外场进行了试验研究，试验采用的均压环有两种(圆形和椭圆形，结构如图1(a)和图1(b)所示，具体尺寸参见表1)，均压环试品垂直悬挂在门型构架5下，如图2(a)所示，离地高10m，离南侧塔身15m。

试验电源采用特高压户外场2250kV工频试验变压器，测量仪器主要采用以色列Daycor紫外成像仪，并进一步采用南非CoroCAM504紫外成像仪进行了补充、对比试验。两次试验的拍摄水平距离固定为15m。试验时的气象条件分别为：(T干32.5℃；T湿29.5℃；P 100.4kPa)和(T干30.1℃；T湿25.5℃；P 100.98kPa)。

试验加压方法基本参考GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》，该标准规定：试验时逐步升高施加在试品上的电压，直至观察到试品电晕的产生，维持5min，并记录该电压作为电晕起始电压；然后逐步降低施加在试品上的电压，直至试品上的电晕消失为止，维持5min，并记录该电压作为电晕熄灭电压。上述试验重复多次，分别取其平均值作为该试品的电晕起始电压和电晕熄灭电压。

由于产品的“可见电晕”的定义留给用户和厂家来确定，因此在特高压均压环的起始电晕特性测量中，分别记录了2～3个放电点、4～7个放电点、8个以上放电点的电晕起始电压。

试验结果和分析：所测得的不同管径、环径的特高压均压环电晕起始电压和熄灭电压如表1所示，均压环电晕放电的紫外成像图如下图3(a)至图3(e)所示。

表1不同类型均压环的电晕起始电压和熄灭电压

编号	类型	管径c(mm)	外环径a/b(mm)	电晕起始电压kV(有效值)			电晕熄灭电压kV(有效值)
								2～3放电点	4～7放电点	10以上放电点
				1	椭圆形	150					1640/1120	702.2	802.6	-	651.5
2	椭圆形	120	1850/1250				648.0	659.5	697.7	614.5
				3	圆形	120					1100	637.8	671.2	729.7	600.2
4	圆形	120	720				574.6	627.9	676.9	526.2
				5	椭圆形	100					1300/1200	577.5	585.8	674.1	545.7
6	圆形	100	1000				594.9	599.4	642.8	529.9
				7	椭圆形	80					1000/900	528.5	573.8	627.7	474.5

注：表中电压为有效值，编号5的管径100mm椭圆环有些磨损，存在毛刺，导致起晕电压偏低。

参考电晕熄灭电压和2～3放电点的起始电晕电压的试验结果，如图4(a)、图4(b)所示，对不同管径和环径的均压环起始电晕特性进行归纳分析。

参见图4(a)。以管径120mm，外环径1100mm的圆形均匀环为基准，同样管径的椭圆形(外环径a/b＝1850/1250mm)电晕起始电压(2～3放电点)增高1.6％，熄灭电压增高2.4％；同样管径，外环径720mm(缩小34.5％)电晕起始电压降低9.9％，熄灭电压降低12.3％；

参见图4(b)。以管径120mm，外环径1100mm的圆形均匀环为基准，管径150mm的椭圆形(外环径a/b＝1640/1120mm)电晕起始电压(2～3放电点)增高10.1％，熄灭电压增高8.5％；管径100mm的圆形(1000mm)电晕起始电压(2～3放电点)降低6.7％，熄灭电压降低11.7％；管径80mm的椭圆形(外环径a/b＝1000/900mm)电晕起始电压(2～3放电点)降低17.1％，熄灭电压降低20.9％；随均压环管径的增大，其相应的电晕起始电压和熄灭电压越高，但并非线性增高。

均压环表面微小的划痕和毛刺对电晕起始电压的影响较大，以管径150mm的椭圆形(外环径a/b＝1640/1120mm)均压环为例，分别对三只同样尺寸的环进行试验，其中一只表面存在一处明显的划痕，其熄灭电压为602.3kV，比表面光滑的环电晕熄灭电压降低7.6％。

此外，对检测结果进行了表面场强计算分析，如果考虑均压环的表面粗糙系数，试验结果和理论分析基本一直，说明该方法的有效性和准确性。

本发明基于紫外成像技术，对特高压均压环的起始电晕特性进行了研究，测量结果直观的反映了不同管径、环径的均压环的电晕放电过程，获得了电晕熄灭电压等关键参数，能够指导特高压输电工程的均压环选择和设计，从而降低输电线路的无线电干扰和可听噪声水平。

应用本发明方法，还可以发现线路和设备，在加工和施工过程中造成的损伤和缺陷，是保障特高压试验基地和示范工程建设的有效手段之一。

Claims (1)

1、一种基于紫外成像技术的特高压输电线路金具电晕试验方法，其特征在于：

采用240～280nm波段工作的紫外成像仪，在距被测物水平距离10～20米拍摄；

按照GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》加压，试验时逐步升高施加在试品上的电压，直至观察到试品电晕的产生，维持4～6分钟，并记录该电压作为电晕起始电压；然后逐步降低施加在试品上的电压，直至试品上的电晕消失为止，维持4～6分钟，并记录该电压作为电晕熄灭电压；

上述步骤重复多次，分别取其平均值作为该被测物的电晕起始电压和电晕熄灭电压。

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