一种高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法

摘要

本发明公开了一种高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，主要包括：利用电子点火枪模拟电晕放电，制定检测灵敏度标准；对电子点火枪进行改进；利用改进的电子点火枪进行测试，制定检测灵敏度。本发明所述高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，可以克服现有技术中操作难度大、准确性差和可靠性低等缺陷，以实现操作难度小、准确性好和可靠性高的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及高压电气设备检测技术领域，具体地，涉及一种高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法。

背景技术

随着国民经济的持续、快速发展，电网规模迅猛扩大。目前我国无论是装机容量还是年发电量都居世界前列。高压电气设备作为电网设备的重要组成部分，其运行状况直接关系着电网的安全稳定。根据统计，雷害事故在所有高压电气设备事故中占第一位，其次是绝缘事故。绝缘事故一般会大面积、多点发生，在周围几十乃至上百平方公里的区域内会出现连带效应。事故引起跳闸后，绝缘件很难自恢复。这往往又导致事故的扩大和长时间停电。因此，在绝缘事故发生前对高压电气设备进行预知性的检测是非常有必要的。

高压电气设备常用气体作为绝缘介质。当提高气体间隙上的外加电压而达一定数值后，电流突然剧增，从而气体失去绝缘性能。在上述过程中，气体部分或全部失去绝缘能力称为放电。在电极曲率半径很小或电极间距离很远的极不均匀电场中，大曲率电极附近会发生放电，此时在黑暗中可以看到该电极周围有薄薄的发光层，有些象“月晕”，因此定义为电晕放电。绝缘事故发生前均有绝缘的破坏，一旦绝缘破坏就会有不同程度的放电。因为高压电气设备的特殊性，绝缘事故发生的同时多半伴随着电晕放电。所以可以通过对电晕放电的观察测量来实现高压电气设备发生绝缘事故前的预知性检测。

当设备产生电晕放电时，空气由于电离会辐射出光波和声波，还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。因此，可以通过对电晕放电时产生的紫外线进行观察测量而达到对电晕放电检测的目的。但是，电晕放电产生的可见光和紫外线比例比较小，仅仅凭借肉眼和一般的仪器不容易被发现，并且由于太阳光的紫外线非常强，而电晕放电所产生的紫外线相对比较弱，前者会将后者完全掩盖。因此，如果不在夜晚环境和采用特殊的技术，电晕放电产生的微弱的紫外线很难被检测到。由此产生了基于紫外成像技术的针对电晕放电实施检测的仪器，简称紫外检测仪。

紫外检测仪的工作原理：首先利用分光镜将输入的光线分离成两部分，其中一部分形成可见光影像，另一部分经过紫外光过滤后，只保留其中紫外部分，经放大器处理后在CCD板上可以得到高清晰度的紫外图像。最后，通过特殊的影像处理工艺将紫外光影像和可见光影像叠加起来，形成复合影像。通过分析判断设备的紫外光谱，可以判断设备电晕放电情况。

任何一种检测方法都有其灵敏度标准，高于此标准即可判定为“超标”，必须采取相应措施；低于此标准则可视为无异常。对高压电气设备电晕放电进行紫外检测时，测量仪器采集到的光子数是一个与紫外线光子总量成比例的数值，它是一个在一定范围内不断变化的动态数值，是量化的放电强度的表征。因此，理论上可以通过光子数的大小来判断放电强度。目前，国内外利用紫外检测仪进行电晕放电检测时，主要通过在特定增益和阈值设置下观察放电影像辅以读取光子数数值大小的方法来大致判断放电强度。例如对某一次检测，可以设置增益为30%，阈值为50%，如果在仪器显示屏上得到稳定的紫外光影像，并且其光子数显示大于一定数值，即可判定为存在异常放电。

由于高压设备电晕放电强度受气压、海拔、温度、湿度及雨雪天气等因素影响较大，其放电影像和光子数数值会随上述因素的变化而改变，仅仅凭借根据检测人员经验制定的灵敏度标准来判断放电强度是不准确的。例如：对某一放电点进行现场检测，根据检测人员经验制定灵敏度标准：增益25%，阈值40%，光子数50；在晴天干燥天气情况下测得光子数为40左右，但在阴天湿度较大天气下测得光子数可达300，这样由于天气因素对于同一放电点的检测可以得出两种截然不同的结果，其检测结论的可靠性无法保证。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在操作难度大、准确性差和可靠性低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，以实现操作难度小、准确性好和可靠性高的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，主要包括：

a、利用电子点火枪模拟电晕放电，制定检测灵敏度标准；

b、对电子点火枪进行改进；

c、利用改进的电子点火枪进行测试，制定检测灵敏度。

进一步地，在步骤a中，所述利用电子点火枪模拟电晕放电的操作，具体包括：

所述电子点火枪，包括枪状壳体，安装在所述枪状壳体的枪筒部分、且相互绝缘设置的点火杆和点火电极，以及配合安装在所述枪状壳体的枪柄部分、且依次连接的振荡器、高压整流电路、升压器和供电电池；在所述振荡器、高压整流电路和升压器的共同作用下，将供电电池产生的直流电流转化成高压脉冲电流即电压达20kV，此高压电流能够击穿空气，通过点火杆和点火电极产生连续瞬间电火花即火花放电。

进一步地，在步骤b中，所述对电子点火枪进行改进的操作，具体包括：

⑴将所述电子点火枪中点火杆靠近点火电极端部的端部，加工成直径大于点火杆本体直径的圆筒结构；点火杆本体与该端部之间为弧形过渡结构，增加点火杆圆筒端面和点火电极之间的距离，以增加放电电极的数量；

⑵将点火电极的端部加工成能够减小曲率半径的锥形结构，减小点火电极的曲率半径。

进一步地，在步骤c中，所述利用改进的电子点火枪进行测试的操作，具体包括：

首先，对改进后电子点火枪的放电形式进行测试，保证放电可靠；

其次，在紫外成像仪下对改进后电子点火枪的电晕放电情况进行测试，保证合成影像依然清晰、放电点紫外线影像动态逼真。

进一步地，在步骤c中，所述制定检测灵敏度的操作，具体包括：

⑴对包含温度、湿度、天气、海拔、风速、气压的现场检测条件进行测量并记录；

⑵根据评判标准选取合适的光子数X1；将电子点火枪置于距紫外检测仪5-15米处，打开点火枪使其产生持续电晕放电，在紫外检测仪显示屏中观察，待光子数基本稳定且处于±5的误差范围内波动，反复调节增益和阈值使点火枪放电的紫外线图像刚好消失，记录此时的增益、阈值和光子数平均值ΔX，计算X1与ΔX之和并定义为光子数和值Xn，将包含增益、阈值、光子数和值的参数和选取的焦距作为标准灵敏度参数；

⑶根据现场检测需要适当提高标准灵敏度的参数增益参数，并视情况调整焦距，阈值和光子数应保持不变，将上述调整后的参数作为检查灵敏度。

本发明各实施例的高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，由于主要包括：利用电子点火枪模拟电晕放电，制定检测灵敏度标准；对电子点火枪进行改进；利用改进的电子点火枪进行测试，制定检测灵敏度；可以通过增加放电电极极间距离和改变电极形状使其放电形式发生改变，从而实现了对电晕放电简单安全的模拟；从而可以克服现有技术中操作难度大、准确性差和可靠性低的缺陷，以实现操作难度小、准确性好和可靠性高的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有电子点火枪的结构示意图；

图2为本发明高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法中电子点火枪的结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-点火杆；2-点火电极。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决采用现有方法确定的灵敏度标准造成检测结果不可靠的问题，根据本发明实施例，提供了一种高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，是用于高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度标准的确定方法。该高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，不受气压、海拔、温度、湿度及雨雪天气等因素的影响，可以实现现场检测灵敏度标准的准确制定。

本实施例的高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，主要包括：

步骤1：利用电子点火枪模拟电晕放电进而制定检测灵敏度标准的设想，即利用电子点火枪模拟电晕放电进行试验研究的设想；

在步骤1中，由于高压电气设备电晕放电发生的条件相当苛刻，在现实中对其进行模拟不太容易实现，而且这样的模拟设备必须要有很高的安全系数且造价很高。根据高压设备放电理论我们得知，高压设备的放电可能是辉光放电、电弧放电、火花放电、电晕放电、刷状放电等。不论发生哪种形式的放电，均会发生空气的电离，只要有空气的电离，就会辐射出光波和声波，当然也包括紫外线，在紫外线的存在的情况下，可以利用紫外检测仪对其放电实施检测，当然也可以利用其进行针对检测灵敏度的相关试验研究。因此，可以通过模拟其它类型放电（例如火花放电）来开展我们的模拟试验。

电子点火枪（脉冲点火器）是利用脉冲原理产生连续性瞬间电火花，从而点燃燃气具火焰的电子产品。其主要由振荡器、高压整流电路、升压器组成，在三者的共同作用下，可以将电池产生的直流电流转化成高压脉冲电流（电压可达20kV)，此高压电流可以击穿空气，产生连续瞬间电火花（即火花放电）。

由于电子点火枪的火花放电和高压设备的电晕放电具有相似性，并且实现过程简单可靠，因此可以采用其模拟电晕放电，以此满足紫外检测的试验研究的要求。

步骤2：对电子点火枪结构进行改造使其能够产生电晕放电，以便制定灵敏度标准时所用的模拟检测能更加接近实际检测；即对电子点火枪进行改造以实现对电晕放电的模拟；

在步骤2中，虽然利用电子点火枪产生的火花放电可以简单模拟高压设备的电晕放电，但是由于火花放电是空气已经被击穿后的放电，其放电电压比电晕放电电压高很多，而且放电时产生的紫外线比例相对较高，这样的模拟试验进行要求不高的仪器测试勉强可以，如果在制定现场检测灵敏度标准时采用这样的方法，其准确度自然不高。因此，必须选取新的模拟放电设备或对电子点火枪进行改造才能满足要求。

高压设备放电形式与外加电压、电极间距和电极外形（曲率）有关。电子点火枪电极电压约为20kV左右且无法改变，只有对其电极间距、外形进行重新设计，才能满足模拟电晕放电的要求。因此，在原设计的基础上电子点火枪进行了如下改进（如图1、图2所示）：

⑴对点火杆（如点火杆1）进行了重新设计加工，增加了两个放电电极（点火杆圆筒端面和点火电极）之间的距离；

⑵对点火电极（如点火电极2）外形尺寸进行了重新设计加工，减小了点火电极的曲率半径；

⑶对改进后的电子点火枪进行测试，在测试结果满足预期要求后进行紫外检测灵敏度标准的制定。

步骤3：对改进电子点火枪进行测试并制定检测灵敏度；

首先，对改进后电子点火枪的放电形式进行了测试，其结果显示原来肉眼可见的火花放电已经被不可见的电晕放电代替，放电稳定可靠；其次，在紫外成像仪下对改进后电子点火枪的电晕放电情况进行测试，发现合成影像依然清晰，放电点紫外线影像动态逼真。

将改进后电子点火枪作为模拟电晕放电点，进行了紫外检测灵敏度的制定，具体内容见表1。

表1：高压设备电晕放电紫外检测灵敏度参数

在上述实施例中，灵敏度制定方法如下：

⑴对温度、湿度、天气、海拔、风速、气压等现场检测条件进行测量并记录；

⑵根据评判标准选取合适的光子数X1（例如某次检测选取光子数大于30为异常，则X1=30）；将电子点火枪置于距紫外检测仪5-15米处，打开点火枪使其产生持续电晕放电，在紫外检测仪显示屏中观察，待光子数基本稳定且处于小范围内波动（一般不大于±5），反复调节增益和阈值使点火枪放电的紫外线图像刚好消失，记录此时的增益、阈值和光子数平均值ΔX，计算X1与ΔX之和并定义为光子数和值Xn，将上述参数（增益、阈值、光子数和值）和选取的焦距（一般为1倍）作为标准灵敏度参数；

⑶根据现场检测需要适当提高标准灵敏度的参数增益（一般提高10%）参数，并视情况调整焦距（大范围扫查可选0.5倍，否则可选1倍、2倍、4倍），阈值和光子数应保持不变，将上述调整后的参数作为检查灵敏度。

检查灵敏度是为了方便检查和提高检出率而制定，对放电强度判断时应以标准灵敏度为唯一参照。实际检测时，需要对放电进行评判时，应将仪器参数降至标准灵敏度，此时如果仪器显示的光子数大于光子数和值Xn，则为超标放电，否则反之。

上述实施例的高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，具有以下特点： 

⑴在某一特定条件（天气、环境因素）下进行高压电气设备电晕放电紫外检测时，通过对仪器参数（包括增益、阈值、焦距）的设定和光子数和值的定义来确定检测灵敏度，能够实现可靠的检测；

⑵通过对电子点火枪的点火杆和点火电极结构的改进设计，实现了由火花放电至电晕放电的转变，可以对电晕放电进行模拟研究。

下面通过几个实施例对本发明进行进一步说明。

实例一

参见表2，在晴朗天气下对750kV变电站高压设备进行紫外检测。

表2：高压设备紫外检测灵敏度参数

其中，X1=35，ΔX=5，Xn=40，经检测发现1处异常放电，经证实是设备安装时误留的铁丝所致。

实例二

参见表3，在阴天对750kV变电站高压设备进行紫外检测。

表3：高压设备紫外检测灵敏度参数

其中，X1=35，ΔX=15，Xn=50，经检测发现2处异常放电，经证实是引流线与母线距离太近所致。

实例三

参见表4，在雨后对750kV变电站高压设备进行紫外检测。

表4：高压设备紫外检测灵敏度参数

其中，X1=35，ΔX=50，Xn=85，经检测发现1处异常放电，经证实是导线外皮开裂所致。

综上所述，本发明上述各实施例的高压电气设备电晕放电紫外检测灵敏度确定方法，对电子点火枪结构的进行了改进设计，通过增加放电电极极间距离和改变电极形状使其放电形式发生改变，从而实现了对电晕放电简单安全的模拟；根据此装置的现场模拟，对仪器参数（包括增益、阈值、焦距和光子数和值）进行了重新修定，可以完成除雨、雪天气外的任何检测条件（天气、环境因素）下的高压电气设备电晕放电的紫外检测，其检测过程简便安全、结果准确可靠。相比于现行技术，本发明可以更加有效的实现高压电气设备的带电检测，具有重大的现实意义。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。