发电机局部放电检测的紫外成像应用
(1.华北电力大学，北京 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：1007—6921(2009)17—0096—01
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24~30kV/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200~400nm的紫外波段，其波长分 布如图1所示。
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240~280nm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.gif)
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。
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。
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