Ultraviolet Imaging for Power Equipment: Aplikace, detekce a pokroky výzkumu

1. Principy ultrazvukové obrazové technologie

Ultrazvuková (UV) obrazová technologie využívá koronový výboj a jiné lokální výboje, které se vyskytují, když místní napěťový stres na živou vodič překročí kritickou hranici, ionizuje okolní vzduch a generuje koronu. Během provozu elektrického zařízení dochází často k vzniku korony, prosvitů nebo oblouků z důvodu konstrukčních vad, výrobních defektů, nesprávné instalace nebo nedostatečné údržby. Při těchto výbojích elektrony ve vzduchu uvolňují energii a emitují ultrazvukové záření. Charakteristiky korony, prosvitu nebo oblouku se významně liší v závislosti na síle elektrického pole během ionizace.

UV obrazová technologie používá specializované přístroje k zachycení UV signálů vygenerovaných výboji. Tyto signály jsou zpracovány a přeloženy na viditelné světlo, což umožňuje přesné určení polohy a intenzity korony a poskytuje spolehlivou základnu pro hodnocení celkového výkonu a operačního stavu elektrického zařízení. Kromě toho UV obrazové systémy používají dělič UV paprsků k rozdělení přicházejícího světla do dvou cest, směřujících jednu část na zesilovač obrazu.

Koronové výboje emitují UV světlo převážně v pásmu vlnových délek 230 nm až 405 nm—zatímco UV obrazová technologie obvykle funguje v úzkém pásmu 240 nm až 280 nm—což způsobuje, že výsledný signál je v podstatě slabý. Zesilovač obrazu tento slabý signál zesiluje do viditelného obrazu, dosahující vysokého rozlišení vizualizace za podmínek bez slunečního UV záření. Navíc integrací CCD kamery a speciálním zpracováním obrazu UV obrazové systémy mohou překrýt UV a viditelné světlo, nakonec generují složený pohled, který jasně zobrazuje jak elektrické zařízení, tak jeho související koronovou aktivitu.

2. Aplikace UV obrazové detekce v kontrole zařízení

UV obrazová detekční technologie je široce používána v elektrických systémech pro hodnocení znečištění, detekci výbojů na izolátorech, údržbu vedení a identifikaci defektů izolace. Následující části analyzují její klíčové aplikace.

2.1 Kontrola znečištění
Kontrola znečištění tvoří základ aplikací UV obrazové technologie v elektrických systémech. Kontaminanty na povrchu elektrického zařízení jsou často nerovnoměrné a mohou způsobit výboje pod vlivem napěťového stresu. Posouzením stupně kontaminace vodiče a distribuce kontaminantů na izolátorech lze efektivně detekovat a analyzovat stav zařízení. Tato informace poskytuje pevný základ pro návrh a implementaci efektivních strategií údržby a čištění.

2.2 Detekce výbojů na izolátorech
Detekce výbojů na izolátorech je klíčovou aplikací UV obrazové technologie. Povrchové kontaminace na izolátorech mohou produkovat UV-viditelnou koronu, stejně jako degradace samotného izolátoru. Při použití UV obrazové detekce by personál měl provádět kontroly na vhodných citlivostech a vzdálenostech, aby efektivně identifikoval výbojovou aktivitu. To umožňuje přesné umístění a kvantifikaci degradovaných izolátorů, což umožňuje přesné hodnocení jejich potenciálního dopadu na spolehlivost systému.

2.3 Údržba vedení
Údržba vedení představuje klíčovou aplikaci UV obrazové technologie. Tradiční metody, jako je akustická kontrola nebo noční vizuální pozorování výbojů, mají významná omezení. Mnoho výbojů nemusí okamžitě ovlivnit provoz zařízení, což je komplikuje detekci zvukem, zatímco vizuální metody v noci jsou silně ovlivněny vzdáleností a podmínkami prostředí. Naopak praktické aplikace ukázaly, že UV obrazová technologie umožňuje komplexní skenování transformačních stanic a vedení. Efektivně rozlišuje mezi normální a anormální koronovou aktivitou, což umožňuje dynamickou kontrolu, včasné identifikaci anomálií a informované rozhodování o údržbě.

2.4 Detekce defektů izolace
Detekce defektů izolace je další hlavní aplikací. Během vysokonapěťových zkoušek UV obrazová technologie umožňuje personálu sledovat v reálném čase výbojové jevy. Vznik prosvitů nebo oblouků naznačuje špatnou výkonnost izolace. Pokud je zjištěna korona, musí být její význam hodnocen v kontextu—zvažováním materiálu, struktury, geometrie a provozních podmínek zařízení—pro kompletní hodnocení integrity izolace.

3. Výzkum UV obrazové technologie pro kontrolu elektrického zařízení

Pokračující výzkum v oblasti UV obrazové technologie pro kontrolu elektrického zařízení podporuje pokrok v spolehlivosti elektrických systémů. Klíčové oblasti výzkumu zahrnují kalibraci UV detekce pro elektrické zařízení a hodnocení následků koronového výboje.

3.1 Kalibrace UV detekce pro elektrické zařízení
Kalibrace je klíčovým zaměřením výzkumu. Standardizované metody kalibrace významně zlepšují přesnost UV obrazové technologie a pomáhají snížit vliv environmentálních faktorů, jako jsou teplota, vlhkost a nadmořská výška. Nicméně, kvůli komplexitě UV kalibrace je stále potřeba rozsáhlého výzkumu pro stanovení spolehlivých a univerzálně použitelných standardů.

3.2 Hodnocení následků koronového výboje
Hodnocení následků koronového výboje je důležitou podpůrnou technologií. Environmentální podmínky mohou významně ovlivnit intenzitu korony, což komplikuje přímou korelaci UV aktivity s přítomností nebo závažností defektů. Proto je potřeba dalšího výzkumu pro vytvoření robustních modelů hodnocení. Přesto může efektivní hodnocení následků významně zlepšit schopnost detekce poruch UV obrazovou technologií a významně přispět ke zlepšení spolehlivosti elektrického zařízení.