Ультрафиолетовое изображение для электротехнического оборудования: применение обнаружение и прогресс в исследованиях

1. Принципы технологии ультрафиолетового (УФ) изображения

Технология ультрафиолетового (УФ) изображения использует коронный разряд и другие локальные явления разряда, которые возникают, когда местное напряжение на живом проводнике превышает критический порог, ионизируя окружающий воздух и создавая корону. Во время работы электрооборудования корона, пробой или дуга часто возникают из-за дефектов проектирования, производственных недостатков, неправильной установки или недостаточного обслуживания. При таких разрядах электроны в воздухе высвобождают энергию, испуская ультрафиолетовое излучение. Характеристики короны, пробоя или дуги значительно различаются в зависимости от силы электрического поля при ионизации.

Технология УФ-изображения использует специализированные приборы для захвата УФ-сигналов, генерируемых разрядами. Эти сигналы обрабатываются и накладываются на изображения видимого света, что позволяет точно определить местоположение и интенсивность короны, предоставляя надежную основу для оценки общего состояния и рабочих характеристик электрооборудования. Кроме того, системы УФ-изображения используют делитель УФ-лучей для разделения входящего света на два пути, направляя одну часть на усилитель изображения.

Поскольку коронные разряды испускают УФ-свет преимущественно в диапазоне длин волн от 230 нм до 405 нм, а технология УФ-изображения обычно работает в узком диапазоне от 240 нм до 280 нм, получаемый сигнал является естественно слабым. Усилитель изображения усиливает этот слабый сигнал до видимого изображения, обеспечивая визуализацию высокого разрешения в условиях, свободных от солнечного УФ-излучения. Более того, путем интеграции камеры CCD и применения специальной обработки изображений, системы УФ-изображения могут наложить УФ- и видимое изображения, в конечном итоге создавая композитное изображение, которое четко показывает как электрооборудование, так и связанную с ним коронную активность.

2. Применение технологии УФ-изображения в инспекции оборудования

Технология УФ-изображения широко используется в энергосистемах для оценки загрязнений, обнаружения разрядов на изоляторах, обслуживания линий электропередачи и идентификации дефектов изоляции. В следующих разделах анализируются ключевые области применения.

2.1 Инспекция загрязнений
Инспекция загрязнений является основой применения УФ-изображения в энергосистемах. Загрязнители на поверхности электрооборудования часто неравномерны и могут вызывать разряды под воздействием напряжения. Оценивая степень загрязнения проводников и распределение загрязнителей на изоляторах, персонал может эффективно обнаруживать и анализировать состояние оборудования. Эта информация предоставляет прочную основу для разработки и реализации эффективных стратегий обслуживания и очистки.

2.2 Обнаружение разрядов на изоляторах
Обнаружение разрядов на изоляторах является важным применением УФ-изображения. Поверхностное загрязнение изоляторов может вызвать видимую корону, как и внутреннее старение изоляторов. При использовании УФ-изображения для обнаружения персонал должен проводить инспекции на соответствующих уровнях чувствительности и расстояниях, чтобы эффективно выявлять активность разрядов. Это позволяет точно локализовать и количественно оценить деградированные изоляторы, позволяя точно оценить их потенциальное влияние на надежность системы.

2.3 Обслуживание линий электропередачи
Обслуживание линий электропередачи представляет собой важное применение УФ-изображения. Традиционные методы, такие как акустическая инспекция или ночное визуальное наблюдение за разрядами, имеют значительные ограничения. Многие разряды не сразу влияют на работу оборудования, что делает их трудно обнаруживаемыми по звуку, в то время как визуальные методы ночью сильно зависят от расстояния и условий окружающей среды. В противоположность этому, практические применения показали, что УФ-изображение позволяет проводить всесторонний осмотр подстанций и линий электропередачи. Оно эффективно отличает нормальную и аномальную коронную активность, позволяя динамический мониторинг, своевременное обнаружение аномалий и информированное принятие решений по обслуживанию.

2.4 Обнаружение дефектов изоляции
Обнаружение дефектов изоляции является еще одним важным применением. Во время испытаний на высокое напряжение УФ-изображение позволяет персоналу наблюдать явления разряда в реальном времени. Наличие пробоев или дуг указывает на плохую изоляцию. Если наблюдается корона, ее значение должно быть оценено в контексте — с учетом материала, конструкции, геометрии и условий эксплуатации оборудования — для проведения комплексной оценки целостности изоляции.

3. Исследования технологии УФ-изображения для инспекции электрооборудования

Непрерывные исследования в области УФ-изображения для инспекции электрооборудования способствуют повышению надежности энергосистем. Ключевые области исследований включают калибровку УФ-детекции для электрооборудования и оценку последствий коронного разряда.

3.1 Калибровка УФ-детекции для электрооборудования
Калибровка является важным направлением исследований. Стандартизированные методы калибровки значительно улучшают точность УФ-изображения и помогают минимизировать влияние факторов окружающей среды, таких как температура, влажность и высота. Однако, из-за сложности УФ-калибровки требуется дальнейшее исследование для установления надежных и универсально применимых стандартов.

3.2 Оценка последствий коронного разряда
Оценка последствий коронного разряда является важной поддерживающей технологией. Условия окружающей среды могут сильно влиять на интенсивность короны, что затрудняет прямую корреляцию УФ-активности с наличием или степенью дефектов. Поэтому требуются дальнейшие исследования для разработки надежных моделей оценки. Тем не менее, эффективная оценка последствий может значительно повысить способность УФ-изображения обнаруживать неисправности и внести значительный вклад в улучшение надежности электрооборудования.