التصوير بالأشعة فوق البنفسجية للمعدات الكهربائية: التطبيقات، الكشف والتقدم في البحوث

1. مبادئ تقنية التصوير بالأشعة فوق البنفسجية

تعتمد تقنية التصوير بالأشعة فوق البنفسجية على تفريغ الكورونا وغيرها من الظواهر المحلية للتفريغ، والتي تحدث عندما يتخطى الإجهاد الكهربائي المحلي على الموصل الحي عتبة حرجة، مما يتأين الهواء المحيط ويولد الكورونا. أثناء تشغيل معدات الطاقة، غالبًا ما تنشأ الكورونا أو الفلاش أو الشرارة بسبب العيوب في التصميم، أو العيوب في التصنيع، أو التركيب غير الصحيح، أو الصيانة غير الكافية. في هذه التفريغات، تطلق الإلكترونات في الهواء طاقة، وتصدر إشعاعًا فوق بنفسجيًا. تتغير خصائص الكورونا أو الفلاش أو الشرارة بشكل كبير اعتمادًا على قوة المجال الكهربائي أثناء التأين.

تستخدم تقنية التصوير بالأشعة فوق البنفسجية أجهزة متخصصة لالتقاط الإشارات فوق البنفسجية الناتجة عن التفريغات. يتم معالجة هذه الإشارات وتراكبها على صور الضوء المرئي، مما يمكّن من تحديد موقع الكورونا وقوتها بدقة، وبالتالي توفير أساس موثوق لتقييم الأداء العام والحالة التشغيلية للمعدات الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم أنظمة التصوير بالأشعة فوق البنفسجية مجزِّئ شعاع فوق بنفسجي لفصل الضوء الوارد إلى مسارين، حيث يتم توجيه جزء منه إلى مكثف الصورة.

نظرًا لأن تفريغات الكورونا تصدر ضوءًا فوق بنفسجيًا بشكل أساسي في نطاق طول الموجة من 230 نانومتر إلى 405 نانومتر - وعادةً ما تعمل تقنية التصوير فوق البنفسجي ضمن نطاق ضيق من 240 نانومتر إلى 280 نانومتر - فإن الإشارة الناتجة تكون ضعيفة بطبيعتها. يقوم مكثف الصورة بتكبير هذه الإشارة الخافتة إلى صورة مرئية، مما يحقق تصورًا عالي الدقة تحت ظروف خالية من الإشعاع فوق البنفسجي للشمس. بالإضافة إلى ذلك، من خلال دمج كاميرا CCD وتطبيق معالجة صور خاصة، يمكن لأنظمة التصوير فوق البنفسجي تراكب صور الضوء فوق البنفسجي والضوء المرئي، مما يؤدي في النهاية إلى رؤية مركبة تظهر بوضوح كل من المعدات الكهربائية وأنشطة الكورونا المرتبطة بها.

2. تطبيقات تقنية الكشف بالتصوير فوق البنفسجي في فحص المعدات

تُستخدم تقنية الكشف بالتصوير فوق البنفسجي على نطاق واسع في أنظمة الطاقة لتقييم التلوث، وكشف تفريغ العوازل، وصيانة خطوط النقل، وتحديد عيوب العزل. تحلل الأقسام التالية تطبيقاتها الرئيسية.

2.1 فحص التلوث
يشكل فحص التلوث الأساس لتطبيقات التصوير فوق البنفسجي في أنظمة الطاقة. غالبًا ما يكون التلوث على سطح المعدات الكهربائية غير متساوٍ ويمكن أن يثير التفريغات تحت الإجهاد الكهربائي. من خلال تقييم درجة تلوث الموصل وتوزيع الملوثات على العوازل، يمكن للعاملين الكشف والتحليل بفعالية لحالة المعدات. توفر هذه المعلومات أساسًا صلبًا لتصميم وتنفيذ استراتيجيات صيانة وتنظيف فعالة.

2.2 كشف تفريغ العوازل
يعتبر كشف تفريغ العوازل تطبيقًا مهمًا لتقنية التصوير فوق البنفسجي. يمكن أن تنتج التلوثات السطحية على العوازل كورونا مرئية بالأشعة فوق البنفسجية، وكذلك يمكن أن يحدث تدهور العازل الذاتي. عند استخدام التصوير فوق البنفسجي لكشف التفريغات، يجب على العاملين إجراء عمليات الفحص بمستويات حساسية ومداخيل مناسبة للكشف بكفاءة عن نشاط التفريغ. هذا يمكّن من تحديد مكان وكمية العوازل المتدهورة بدقة، مما يسمح بتقييم دقيق لأثرها المحتمل على موثوقية النظام.

2.3 صيانة خطوط الطاقة
تمثل صيانة خطوط الطاقة حالة استخدام مهمة لتقنية التصوير فوق البنفسجي. تواجه الطرق التقليدية مثل الفحص السمعي أو الملاحظة البصرية الليلية للتفريغات قيودًا كبيرة. العديد من التفريغات لا تؤثر فورًا على تشغيل المعدات، مما يجعلها صعبة الكشف بالصوت، بينما تتأثر الطرق البصرية الليلية بشكل كبير بالمسافة والظروف البيئية. على العكس من ذلك، أثبتت التطبيقات العملية أن التصوير فوق البنفسجي يتيح مسح شامل للمحطات الفرعية وخطوط النقل. فهو يميز بشكل فعال بين نشاط الكورونا الطبيعي وغير الطبيعي، مما يسمح برصد ديناميكي وتحديد فوري للتشوهات واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن الأعمال الصيانة.

2.4 كشف عيوب العزل
يعتبر كشف عيوب العزل تطبيقًا آخر رئيسيًا. أثناء اختبارات تحمل الجهد العالي، يسمح التصوير فوق البنفسجي للعاملين بمراقبة ظواهر التفريغ في الوقت الحقيقي. حدوث الفلاش أو الشرارة يشير إلى أداء عزل ضعيف. إذا تم ملاحظة الكورونا، يجب تقييم أهميتها في سياقها - مع الأخذ في الاعتبار المواد والهيكل والهندسة وظروف الخدمة للمعدات - لإجراء تقييم شامل لسلامة العزل.

3. البحث في تقنية التصوير فوق البنفسجي لفحص معدات الطاقة

يدفع البحث المستمر في التصوير فوق البنفسجي لفحص معدات الطاقة نحو تحسين موثوقية أنظمة الطاقة. تشمل المجالات الرئيسية للبحث معايرة الكشف فوق البنفسجي لمعدات الطاقة وتقييم آثار تفريغ الكورونا.

3.1 معايرة الكشف فوق البنفسجي لمعدات الطاقة
تعتبر المعايرة مجال بحث رئيسي. تحسن طرق المعايرة القياسية دقة التصوير فوق البنفسجي وتساعد في تخفيف تأثير العوامل البيئية مثل الحرارة والرطوبة والارتفاع. ومع ذلك، بسبب تعقيد معايرة الأشعة فوق البنفسجية، لا يزال يحتاج البحث المكثف لتطوير معايير موثوقة وقابلة للتطبيق بشكل عام.

3.2 تقييم آثار تفريغ الكورونا
يعتبر تقييم آثار تفريغ الكورونا تقنية داعمة مهمة. يمكن أن يؤثر الوضع البيئي بشدة على شدة الكورونا، مما يجعل من الصعب ربط نشاط الأشعة فوق البنفسجية مباشرة بوجود أو شدة العيوب. لذلك، لا يزال هناك حاجة لمزيد من البحث لتطوير نماذج تقييم قوية. ومع ذلك، يمكن أن يعزز تقييم الآثار الفعال بشكل كبير قدرة التصوير فوق البنفسجي على اكتشاف الأعطال ويساهم بشكل كبير في تحسين موثوقية معدات الطاقة.