عکسبرداری اشعه فرابنفش برای تجهیزات برق: کاربردها، شناسایی و پیشرفت های تحقیقاتی

1. اصول فناوری تصویربرداری اشعه فرابنفش

فناوری تصویربرداری اشعه فرابنفش (UV) از تخلیه کرونا و سایر پدیده‌های تخلیه محلی استفاده می‌کند که زمانی رخ می‌دهد که تنش ولتاژ محلی روی یک هادی زنده بیش از آستانه بحرانی شود، هوا اطراف یونیزه می‌شود و کرونا تولید می‌کند. در طول عملیات تجهیزات الکتریکی، کرونا، خاموشی یا قوس الکتریکی به دلیل نقص در طراحی، نقص تولید، نصب ناصحیح یا نگهداری ناکافی معمولاً ظاهر می‌شود. در این تخلیه‌ها، الکترون‌های موجود در هوا انرژی آزاد می‌کنند و تابش فرابنفش ایجاد می‌کنند. ویژگی‌های کرونا، خاموشی یا قوس بسته به قدرت میدان الکتریکی در حین یونیزه شدن متفاوت است.

فناوری تصویربرداری فرابنفش از دستگاه‌های تخصصی برای ضبط سیگنال‌های تولید شده توسط تخلیه‌ها استفاده می‌کند. این سیگنال‌ها پردازش شده و بر روی تصاویر نور مرئی اعمال می‌شوند، به این ترتیب مکان و شدت کرونا با دقت تعیین می‌شود و بنابراین پایه‌ای قابل اعتماد برای ارزیابی عملکرد کلی و وضعیت عملیاتی تجهیزات الکتریکی فراهم می‌کند. علاوه بر این، سیستم‌های تصویربرداری فرابنفش از یک جداساز پرتو فرابنفش برای تقسیم نور ورودی به دو مسیر استفاده می‌کنند، یک بخش به یک تقویت‌کننده تصویر ارسال می‌شود.

چون تخلیه‌های کرونا عموماً تابش فرابنفش را در محدوده طول موج 230 نانومتر تا 405 نانومتر تولید می‌کنند—و تصویربرداری فرابنفش معمولاً در محدوده باریک 240 نانومتر تا 280 نانومتر عمل می‌کند—سیگنال حاصل ذاتاً ضعیف است. تقویت‌کننده تصویر این سیگنال ضعیف را به یک تصویر قابل مشاهده تقویت می‌کند، به این ترتیب تصویری با وضوح بالا تحت شرایطی که بدون تابش فرابنفش خورشیدی است، بدست می‌آید. علاوه بر این، با ادغام دوربین CCD و اعمال پردازش تصویر خاص، سیستم‌های تصویربرداری فرابنفش می‌توانند تصاویر فرابنفش و نور مرئی را روی هم قرار دهند و در نهایت یک نمای ترکیبی ایجاد کنند که هم تجهیزات الکتریکی و هم فعالیت کرونا مربوطه را به صورت واضح نمایش می‌دهد.

2. کاربردهای فناوری تشخیص تصویربرداری فرابنفش در بازرسی تجهیزات

فناوری تشخیص تصویربرداری فرابنفش به طور گسترده در سیستم‌های برق برای ارزیابی آلودگی، تشخیص تخلیه عایق، نگهداری خطوط انتقال و شناسایی نقص عایق استفاده می‌شود. بخش‌های زیر کاربردهای کلیدی آن را تحلیل می‌کنند.

2.1 بازرسی آلودگی
بازرسی آلودگی پایه کاربردهای تصویربرداری فرابنفش در سیستم‌های برق را تشکیل می‌دهد. آلودگی‌های روی سطح تجهیزات الکتریکی معمولاً ناهموار هستند و می‌توانند تحت تنش ولتاژ تخلیه ایجاد کنند. با ارزیابی درجه آلودگی هادی‌ها و توزیع آلاینده‌ها روی عایق‌ها، کارکنان می‌توانند وضعیت تجهیزات را به طور موثر شناسایی و تحلیل کنند. این اطلاعات پایه‌ای قابل اعتماد برای طراحی و اجرای استراتژی‌های نگهداری و تمیزکاری مؤثر فراهم می‌کند.

2.2 تشخیص تخلیه عایق
تشخیص تخلیه عایق یک کاربرد مهم تصویربرداری فرابنفش است. آلودگی سطح عایق‌ها می‌تواند کرونا قابل مشاهده فرابنفش ایجاد کند، همانطور که تخریب داخلی عایق‌ها نیز می‌تواند. در حین استفاده از تصویربرداری فرابنفش برای تشخیص، کارکنان باید با حساسیت‌های مناسب و فواصل مناسب بازرسی‌ها را انجام دهند تا فعالیت تخلیه را به طور موثر شناسایی کنند. این امر مکان دقیق و کمیت عایق‌های تخریب شده را ممکن می‌سازد و به ارزیابی دقیق تأثیر پتانسیل آن‌ها بر قابلیت اطمینان سیستم کمک می‌کند.

2.3 نگهداری خطوط برق
نگهداری خطوط برق یک مورد استفاده مهم برای تصویربرداری فرابنفش است. روش‌های سنتی مانند بازرسی صوتی یا مشاهده تخلیه‌ها در شب محدودیت‌های قابل توجهی دارند. بسیاری از تخلیه‌ها به طور فوری عملکرد تجهیزات را تحت تأثیر قرار نمی‌دهند و این امر آن‌ها را برای تشخیص با صدا دشوار می‌کند، در حالی که روش‌های مشاهده در شب به طور قابل توجهی تحت تأثیر فاصله و شرایط محیطی هستند. در مقابل، کاربردهای عملی ثابت کرده‌اند که تصویربرداری فرابنفش امکان اسکن جامع زیراستانسیون‌ها و خطوط انتقال را فراهم می‌کند. این روش به طور موثر بین فعالیت کرونا نرمال و غیرنرمال تمایز قائل می‌شود و به نظارت پویا، شناسایی به موقع ناهماهنگی‌ها و تصمیم‌گیری مستدل برای اقدامات نگهداری کمک می‌کند.

2.4 تشخیص نقص عایق
تشخیص نقص عایق یک کاربرد مهم دیگر است. در طی آزمون‌های تحمل ولتاژ بالا، تصویربرداری فرابنفش به کارکنان اجازه می‌دهد تا پدیده‌های تخلیه را به طور واقعی مشاهده کنند. رخ دادن خاموشی یا قوس الکتریکی نشان‌دهنده عملکرد ضعیف عایق است. اگر کرونا مشاهده شود، باید اهمیت آن در زمینه ماده، ساختار، هندسه و شرایط خدمت تجهیزات ارزیابی شود تا ارزیابی جامعی از تمامیت عایق انجام شود.

3. تحقیقات درباره فناوری تصویربرداری فرابنفش برای بازرسی تجهیزات الکتریکی

تحقیقات مداوم در زمینه تصویربرداری فرابنفش برای بازرسی تجهیزات الکتریکی به پیشرفت قابلیت اطمینان سیستم‌های برق کمک می‌کند. زمینه‌های کلیدی تحقیق شامل کالیبراسیون تشخیص فرابنفش برای تجهیزات الکتریکی و ارزیابی پیامدهای تخلیه کرونا است.

3.1 کالیبراسیون تشخیص فرابنفش برای تجهیزات الکتریکی
کالیبراسیون یک تمرکز تحقیقاتی مهم است. روش‌های استاندارد کالیبراسیون به طور قابل توجهی دقت تصویربرداری فرابنفش را بهبود می‌بخشد و به کاهش تأثیر عوامل محیطی مانند دما، رطوبت و ارتفاع کمک می‌کند. با این حال، به دلیل پیچیدگی کالیبراسیون فرابنفش، هنوز نیاز به تحقیقات گسترده‌ای برای ایجاد استانداردهای قابل اعتماد و کاربردی جهانی وجود دارد.

3.2 ارزیابی پیامدهای تخلیه کرونا
ارزیابی پیامدهای تخلیه کرونا یک فناوری پشتیبان مهم است. شرایط محیطی می‌توانند به طور قابل توجهی شدت کرونا را تحت تأثیر قرار دهند و این امر ارتباط مستقیم بین فعالیت فرابنفش و وجود یا شدت نقص‌ها را دشوار می‌کند. بنابراین، نیاز به تحقیقات بیشتر برای توسعه مدل‌های ارزیابی قوی وجود دارد. با این حال، ارزیابی مؤثر پیامدها می‌تواند به طور قابل توجهی قابلیت تشخیص خطا در تصویربرداری فرابنفش را افزایش دهد و به طور قابل توجهی به بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات برق کمک کند.