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

1. اصول فناوری تصویربرداری مادون قرمز

فناوری تصویربرداری مادون قرمز (UV) از پدیده‌های دیسچارژ کرونا و دیگر پدیده‌های دیسچارژ محلی استفاده می‌کند که زمانی رخ می‌دهند که تنش ولتاژ محلی روی یک هادی زنده بیش از آستانه بحرانی شود، هوا اطراف یونیزه شده و کرونا ایجاد می‌شود. در طول عملکرد تجهیزات برق، کرونا، خاموش شدن ناگهانی یا آرک به دلیل نقص طراحی، عیب ساخت، نصب نادرست یا نگهداری ناکافی اغلب اتفاق می‌افتد. در چنین دیسچارژ‌هایی، الکترون‌های موجود در هوا انرژی را آزاد می‌کنند و تابش مادون قرمز ایجاد می‌کنند. ویژگی‌های کرونا، خاموش شدن ناگهانی یا آرک به طور قابل توجهی بر اساس قدرت میدان الکتریکی در زمان یونیزاسیون متفاوت است.

فناوری تصویربرداری مادون قرمز از ابزارهای تخصصی برای ضبط سیگنال‌های مادون قرمز تولید شده توسط دیسچارژ استفاده می‌کند. این سیگنال‌ها پردازش شده و بر روی تصاویر نور مرئی اضافه می‌شوند، این امر به تعیین دقیق موقعیت و شدت کرونا کمک می‌کند و بنابراین پایه قابل اعتمادی برای ارزیابی عملکرد کلی و وضعیت عملیاتی تجهیزات الکتریکی فراهم می‌کند. علاوه بر این، سیستم‌های تصویربرداری مادون قرمز از یک تقسیم‌کننده پرتو مادون قرمز برای جدا کردن نور ورودی به دو مسیر استفاده می‌کنند، یک بخش را به یک تقویت‌کننده تصویر هدایت می‌کنند.

از آنجا که دیسچارژ کرونا عمدتاً نور مادون قرمز در محدوده طول موج 230 نانومتر تا 405 نانومتر تولید می‌کند - و تصویربرداری مادون قرمز معمولاً در یک 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 و تصویر با وضوح بالا را تحت شرایطی که بدون تابش مادون قرمز خورشیدی است، فراهم می‌کند. علاوه بر این، با یکپارچه سازی دوربین CCD و اعمال پردازش تصویر خاص، سیستم‌های تصویربرداری مادون قرمز می‌توانند تصاویر مادون قرمز و نور مرئی را ترکیب کرده و در نهایت یک نمای ترکیبی ایجاد کنند که هم تجهیزات الکتریکی و هم فعالیت کرونا مربوط به آن را به صورت واضح نمایش می‌دهد.

2. کاربردهای فناوری تشخیص تصویربرداری مادون قرمز در بازرسی تجهیزات

فناوری تشخیص تصویربرداری مادون قرمز به طور گسترده‌ای در سیستم‌های برق برای ارزیابی آلودگی، تشخیص دیسچارژ 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 مادون قرمز در سیستم‌های برق است. آلاینده‌های روی سطح تجهیزات الکتریکی معمولاً ناهموار هستند و می‌توانند تحت تنش ولتاژ دیسچارژ ایجاد کنند. با ارزیابی درجه آلودگی هادی و توزیع آلاینده‌ها روی عایق‌ها، کارکنان می‌توانند به طور مؤثر شرایط تجهیزات را شناسایی و تجزیه و تحلیل کنند. این اطلاعات پایه محکمی برای طراحی و اجرای استراتژی‌های نگهداری و تمیزکاری موثر فراهم می‌کند.

2.2 تشخیص دیسچارژ عایق
تشخیص دیسچارژ عایق یک کاربرد مهم تصویربرداری مادون قرمز است. آلودگی سطح عایق‌ها می‌تواند کرونا قابل مشاهده مادون قرمز ایجاد کند، همانطور که تخریب ذاتی عایق‌ها نیز این امکان را فراهم می‌کند. در هنگام استفاده از تصویربرداری مادون قرمز برای تشخیص، کارکنان باید با حساسیت‌های مناسب و فواصل مورد نظر بازرسی‌ها را انجام دهند تا فعالیت دیسچارژ را به طور مؤثر شناسایی کنند. این امر امکان موقعیت‌یابی دقیق و کمی‌سازی عایق‌های تخریب‌شده را فراهم می‌کند و به ارزیابی دقیق تأثیرات بالقوه آن‌ها بر قابلیت اطمینان سیستم کمک می‌کند.

2.3 نگهداری خطوط برق
نگهداری خطوط برق نمونه‌ای از کاربردهای مهم تصویربرداری مادون قرمز است. روش‌های سنتی مانند بازرسی شنوایی یا مشاهده بصری دیسچارژ در شب محدودیت‌های قابل توجهی دارند. بسیاری از دیسچارژ‌ها فوراً تأثیری بر عملکرد تجهیزات ندارند و از طریق صدا شناسایی آن‌ها دشوار است، در حالی که روش‌های بصری در شب به شدت تحت تأثیر فاصله و شرایط محیطی قرار می‌گیرند. در مقابل، کاربردهای عملی ثابت کرده‌اند که تصویربرداری مادون قرمز امکان اسکن جامع ایستگاه‌های تبدیل و خطوط انتقال را فراهم می‌کند. این روش به طور مؤثر بین فعالیت کرونا نرمال و غیرنرمال تمایز می‌کند و به مانیتورینگ پویا، شناسایی به موقع ناهماهنگی‌ها و تصمیم‌گیری آگاهانه برای اقدامات نگهداری کمک می‌کند.

2.4 تشخیص نقص عایق
تشخیص نقص عایق یکی دیگر از کاربردهای اصلی است. در طول آزمون‌های تحمل ولتاژ بالا، تصویربرداری مادون قرمز به کارکنان امکان می‌دهد تا پدیده‌های دیسچارژ را در زمان واقعی مشاهده کنند. رخ دادن خاموش شدن ناگهانی یا آرک نشان‌دهنده عملکرد ضعیف عایق است. اگر کرونا مشاهده شود، باید اهمیت آن در زمینه ماده، ساختار، هندسه و شرایط خدماتی تجهیزات ارزیابی شود تا ارزیابی جامع از تمامیت عایق انجام شود.

3. تحقیقات درباره فناوری تصویربرداری مادون قرمز برای بازرسی تجهیزات الکتریکی

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

3.1 کالیبراسیون تشخیص مادون قرمز برای تجهیزات الکتریکی
کالیبراسیون یک مورد تمرکز تحقیق مهم است. روش‌های کالیبراسیون استاندارد به طور قابل توجهی دقت تصویربرداری مادون قرمز را بهبود می‌بخشند و به کاهش تأثیر عوامل محیطی مانند دما، رطوبت و ارتفاع کمک می‌کنند. با این حال، به دلیل پیچیدگی کالیبراسیون مادون قرمز، تحقیقات گسترده‌ای هنوز لازم است تا استانداردهای قابل اعتماد و کاربردی جهانی ایجاد شود.

3.2 ارزیابی پیامدهای دیسچارژ کرونا
ارزیابی پیامدهای دیسچارژ کرونا یک تکنولوژی پشتیبانی مهم است. شرایط محیطی می‌تواند به طور قابل توجهی شدت کرونا را تحت تأثیر قرار دهد و این امر به دشواری امکان ارتباط مستقیم فعالیت مادون قرمز با وجود یا شدت نقص‌ها را فراهم می‌کند. بنابراین، نیاز به تحقیقات بیشتر برای توسعه مدل‌های ارزیابی قوی وجود دارد. با این حال، ارزیابی مؤثر پیامدها می‌تواند به طور قابل توجهی توان تشخیص خطای تصویربرداری مادون قرمز را افزایش دهد و به طور قابل توجهی به بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات برق کمک کند.