基于紫外成像法的绝缘子放电检测研究

摘要

电气设备电晕放电会消耗电能,产生脉冲电磁波对无线电和高频通信产生干扰,其生成的气体还会使输变电设备表面发生腐蚀,从而降低设备的使用寿命。紫外成像法因具有方法简单、迅速、形象、直观地优点而得到推广和应用。然而,国内外研究人员由于在试验中所使用仪器、增益、距离、环境等多种因素,往往引起紫外放电测试结果的差异。
　　本文在人工气候试验室模拟了不同类型绝缘子放电,分析了仪器、增益、检测距离、视角等非设备故障缺陷因素对紫外检测的影响。研究表明:同一放电条件下,不同厂家、类型的仪器各自具有独特的成像规律和光子数计量特性;光子数随着增益的增大先增加,到达峰值后衰减,光子数与增益之间的关系要受到距离、放电强度的影响;光子数与距离之间也具有复杂的非线性关系,而且受到增益影响;紫外检测视角从正面到侧面,检测到的光子数基本相同。
　　本文也研究了复杂外绝缘环境条件下绝缘子放电紫外成像的特点,揭示了绝缘子在污秽、覆冰、淋雨时的成像规律和放电机理。研究发现:绝缘子在污秽条件下放电类型强度受湿度和污秽度影响明显,染污绝缘子的起晕电压降低明显;绝缘子在淋雨状态下起晕电压下降,有的放电点容易发生位移,淋雨时绝缘子伞群边际聚集的雨滴或雨帘会使电场发生畸变,易形成电弧,且有光子受雨水阻隔不能到达紫外成像仪致使光子数反而减少的现象;覆冰绝缘子放电受覆冰量影响显著,覆冰量越重,冰凌桥接的机率越大,从而起晕电压降低,电弧更易形成。
　　根据绝缘子放电成像特点和光子数计量,把绝缘子放电分为起晕、稳定电晕、刷状放电、电弧放电四个阶段;基于数学形态法等相关图像处理技术,使用了“光斑面积”表征放电强度的特征参量,验证了其作为表征放电强度的可行性。
　　本文研究结果对完善紫外成像检测电晕规程和实际工程应用具有重要的参考价值。