Ultraviolett-Bildgebung für elektrische Ausrüstung: Anwendungen, Erkennung & Forschungsfortschritte
1. Grundlagen der UV-Bildgebungstechnologie
Die UV-Bildgebungstechnologie nutzt Koronentladungen und andere lokale Entladungserscheinungen, die auftreten, wenn der lokale Spannungsspannung auf einem lebenden Leiter einen kritischen Schwellenwert überschreitet, die umgebende Luft ionisiert und Korona erzeugt. Während des Betriebs von Stromversorgungsausrüstung treten oft Korona, Durchschlag oder Bogenbildung aufgrund von Konstruktionsfehlern, Fertigungsfehlern, falscher Installation oder unzureichender Wartung auf. Bei solchen Entladungen geben Elektronen in der Luft Energie ab und emittieren ultraviolettes Licht. Die Eigenschaften von Korona, Durchschlag oder Bogen variieren erheblich je nach Feldstärke während der Ionisierung.
Die UV-Bildgebungstechnologie verwendet spezielle Instrumente, um die durch Entladungen erzeugten UV-Signale zu erfassen. Diese Signale werden verarbeitet und auf sichtbare Lichtbilder überlagert, was eine genaue Bestimmung von Koronalage und -intensität ermöglicht und somit eine zuverlässige Grundlage für die Bewertung der Gesamtleistung und des Betriebszustands elektrischer Ausrüstung bietet. Darüber hinaus verwenden UV-Bildgebungssysteme einen UV-Strahlteiler, um das einfallende Licht in zwei Pfade zu teilen, wobei ein Teil an einen Bildverstärker geleitet wird.
Da Koronentladungen hauptsächlich UV-Licht im Wellenlängenbereich von 230 nm bis 405 nm emittieren und UV-Bildgebung typischerweise innerhalb eines schmalen Bandes von 240 nm bis 280 nm arbeitet, ist das resultierende Signal grundsätzlich schwach. Der Bildverstärker verstärkt dieses schwache Signal zu einem sichtbaren Bild, was eine hochauflösende Visualisierung unter Bedingungen ohne Sonnen-UV-Strahlung ermöglicht. Darüber hinaus kann durch die Integration einer CCD-Kamera und die Anwendung spezieller Bildverarbeitung UV-Bildgebungssysteme UV- und sichtbare Lichtbilder überlagern und letztendlich eine zusammengesetzte Ansicht erzeugen, die sowohl die elektrische Ausrüstung als auch die zugehörige Koronatätigkeit klar zeigt.
2. Anwendungen der UV-Bildgebungsdetektionstechnologie bei Geräteinspektionen
Die UV-Bildgebungsdetektionstechnologie wird in Stromversorgungssystemen weit verbreitet zur Verschmutzungsbewertung, zur Detektion von Isolator-Entladungen, zur Wartung von Übertragungsleitungen und zur Identifizierung von Isolationsdefekten eingesetzt. Die folgenden Abschnitte analysieren ihre Schlüsselanwendungen.
2.1 Verschmutzungsprüfung
Die Verschmutzungsprüfung bildet die Grundlage der Anwendungen der UV-Bildgebung in Stromversorgungssystemen. Verunreinigungen auf den Oberflächen elektrischer Ausrüstung sind oft ungleichmäßig und können unter Spannungsspannung Entladungen auslösen. Durch die Bewertung des Grad der Leiterverschmutzung und der Verteilung von Schadstoffen auf Isolatoren können Fachkräfte effektiv den Zustand der Ausrüstung erkennen und analysieren. Diese Informationen bieten eine solide Grundlage für die Planung und Umsetzung effektiver Wartungs- und Reinigungsstrategien.
2.2 Detektion von Isolator-Entladungen
Die Detektion von Isolator-Entladungen ist eine wichtige Anwendung der UV-Bildgebung. Oberflächenverschmutzungen auf Isolatoren können UV-sichtbare Koronae erzeugen, ebenso wie intrinsische Isolatordegeneration. Bei der Verwendung von UV-Bildgebung für die Detektion sollten Fachkräfte Inspektionen mit angemessenen Empfindlichkeitsstufen und Distanzen durchführen, um Entladungsaktivitäten effektiv zu identifizieren. Dies ermöglicht die präzise Lokalisierung und Quantifizierung degradierten Isolators und ermöglicht eine genaue Bewertung ihres potenziellen Einflusses auf die Systemzuverlässigkeit.
2.3 Wartung von Stromleitungen
Die Wartung von Stromleitungen stellt eine wichtige Anwendungsfälle für UV-Bildgebung dar. Traditionelle Methoden, wie akustische Prüfungen oder nächtliche visuelle Beobachtungen von Entladungen, haben erhebliche Einschränkungen. Viele Entladungen beeinträchtigen den Betrieb der Ausrüstung nicht sofort, was sie schwer durch Klang feststellbar macht, während visuelle Methoden in der Nacht stark von Distanz und Umgebungsbedingungen abhängen. Im Gegensatz dazu haben praktische Anwendungen gezeigt, dass UV-Bildgebung eine umfassende Abtastung von Umspannwerken und Übertragungsleitungen ermöglicht. Sie unterscheidet effektiv zwischen normaler und abnormaler Koronatätigkeit, ermöglicht dynamisches Monitoring, zeitgerechte Erkennung von Anomalien und fundierte Entscheidungsfindung für Wartungsmaßnahmen.
2.4 Detektion von Isolationsdefekten
Die Detektion von Isolationsdefekten ist eine weitere wichtige Anwendung. Während Hochspannungs-Durchhalteprüfungen ermöglicht UV-Bildgebung es dem Personal, Entladungserscheinungen in Echtzeit zu beobachten. Das Auftreten von Durchschlägen oder Bogen deutet auf eine schlechte Isolierleistung hin. Wenn Korona beobachtet wird, muss deren Bedeutung im Kontext bewertet werden—unter Berücksichtigung des Materials, der Struktur, der Geometrie und der Einsatzbedingungen der Ausrüstung—um eine umfassende Bewertung der Isolationsintegrität durchzuführen.
3. Forschung zur UV-Bildgebungstechnologie für die Inspektion elektrischer Ausrüstung
Ongoing research in UV imaging for electrical equipment inspection drives advancements in power system reliability. Key research areas include UV detection calibration for electrical equipment and evaluation of corona discharge consequences.
3.1 Kalibrierung der UV-Detektion für elektrische Ausrüstung
Die Kalibrierung ist ein wichtiger Forschungsschwerpunkt. Standardisierte Kalibriermethoden verbessern die Genauigkeit der UV-Bildgebung erheblich und helfen, den Einfluss von Umweltfaktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und Höhe zu verringern. Aufgrund der Komplexität der UV-Kalibrierung ist jedoch noch umfangreiche Forschung erforderlich, um zuverlässige und allgemein anwendbare Standards zu etablieren.
3.2 Bewertung der Folgen von Koronentladungen
Die Bewertung der Folgen von Koronentladungen ist eine wichtige unterstützende Technologie. Umweltbedingungen können die Koronaintensität stark beeinflussen, was es schwierig macht, UV-Aktivität direkt mit dem Vorhandensein oder der Schwere von Defekten in Verbindung zu bringen. Daher ist weiterführende Forschung erforderlich, um robuste Bewertungsmodelle zu entwickeln. Dennoch kann eine effektive Folgenbewertung die Fehlersuchfähigkeit der UV-Bildgebung erheblich verbessern und wesentlich zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Stromversorgungsausrüstung beitragen.
