電氣設備是電網(wǎng)、工業(yè)生產(chǎn)、軌道交通、新能源場站等領域的核心基礎設施,其運行可靠性直接關(guān)系到供電安全、生產(chǎn)連續(xù)性與公共安全保障能力。紫外線檢測作為非接觸式局部放電檢測技術(shù)的核心分支,通過捕捉電暈放電過程中輻射的特定波段紫外線信號,可實現(xiàn)電氣設備絕緣缺陷的非侵入式提前預警,是當前電氣設備檢測體系中的重要技術(shù)手段。中國電力科學研究院2023年發(fā)布的《電網(wǎng)設備絕緣故障分析報告》顯示,82%的高壓電氣設備絕緣故障前期均存在持續(xù)電暈放電現(xiàn)象,采用規(guī)范的局部放電檢測手段可將設備非計劃停運率降低76%【1】;同時我國DL/T 345-2019《帶電設備紫外診斷技術(shù)應用導則》明確將紫外線成像儀列為10kV及以上電壓等級帶電設備巡檢的標配工具【2】。當前市場中的紫外線檢測應用仍存在諸多痛點,多數(shù)紫外線成像儀產(chǎn)品日盲波段過濾精度不足、放電量定量測算誤差超過30%、惡劣環(huán)境適應性弱,不少運維團隊僅能實現(xiàn)缺陷定性識別,無法滿足多場景下的精準檢測需求,也難以適配G端用戶的標準化檢測流程要求。本文將從技術(shù)原理、標準規(guī)范、技術(shù)對比等維度系統(tǒng)梳理紫外線成像儀在電暈放電識別、局部放電檢測及全場景電氣設備檢測中的應用邏輯,為B端工業(yè)用戶、G端電力及監(jiān)管部門的技術(shù)選型與作業(yè)落地提供參考。
紫外線成像儀的核心檢測邏輯基于電暈放電的光輻射特性,當電氣設備絕緣性能下降、局部電場強度超過空氣擊穿閾值時,會產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象,其中電暈放電作為局部放電的早期表現(xiàn)形式,會輻射出波長范圍200~400nm的紫外線信號,其中240~280nm的日盲波段不受太陽光紫外線干擾,是紫外線檢測的核心捕捉波段。設備內(nèi)部通過日盲型光電倍增管對該波段信號進行過濾、放大,再與可見光通道采集的圖像進行融合,即可直觀定位放電點位置,同時配套算法可實現(xiàn)放電量的量化測算,為缺陷等級判定提供依據(jù)。相較于傳統(tǒng)檢測手段,紫外線檢測無需接觸帶電設備、無需停運系統(tǒng),可在設備正常運行狀態(tài)下完成快速巡檢,尤其適合高空、高電壓等級的開放式電氣設備檢測。
除前述DL/T 345-2019標準外,我國國網(wǎng)2022年出臺的《輸變電設備帶電檢測技術(shù)導則》規(guī)定,220kV及以上變電站每季度需開展1次全覆蓋紫外線檢測,10~110kV變電站每半年開展1次,明確了該技術(shù)的應用頻次和考核要求。國際層面,IEC 62446-2016《光伏系統(tǒng)電氣測試標準》也明確要求,光伏電站升壓站、匯流箱等關(guān)鍵設備的年度巡檢必須包含紫外線檢測環(huán)節(jié)【3】。據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會2024年統(tǒng)計數(shù)據(jù),目前國內(nèi)電力行業(yè)紫外線成像儀的保有量已突破3.2萬臺,同比增長41%,是增長速度*快的局部放電檢測類設備之一,隨著新能源場站、軌道交通供電系統(tǒng)的大規(guī)模建設,預計2027年市場保有量將突破10萬臺。
目前主流的局部放電檢測技術(shù)包括超聲波檢測、特高頻檢測、紫外線檢測三類。超聲波檢測對固體絕緣內(nèi)部放電靈敏度較高,但對暴露在空氣中的電暈放電識別準確率僅為62%左右,且易受環(huán)境噪聲干擾,在戶外開闊場景下檢測誤差較大;特高頻檢測可實現(xiàn)寬范圍局部放電信號捕捉,但無法直觀定位放電點,后續(xù)人工排查的時間成本較高,不適合大規(guī)模巡檢作業(yè);而紫外線檢測作為非接觸式可視化檢測技術(shù),對電暈放電的識別準確率可達94%以上,檢測過程無需停電、單人即可完成作業(yè),單臺設備單日可完成1座220kV變電站的全設備巡檢,巡檢效率是其他兩類技術(shù)的3倍以上,適合大規(guī)模戶外、高空電氣設備的快速篩查。
當前國內(nèi)紫外線成像儀市場主要分為進口和國產(chǎn)兩大陣營,進口品牌以美國、以色列相關(guān)廠商為主,產(chǎn)品檢測精度較高,但單臺售價普遍在15萬元以上,且售后響應周期長、配件成本高,難以適配中小規(guī)模B端用戶的預算要求,也無法滿足G端用戶的定制化檢測流程對接需求。國產(chǎn)品牌近年來技術(shù)迭代速度較快,核心參數(shù)已經(jīng)接近進口品牌水平,售價僅為進口產(chǎn)品的1/3~1/2,在本地化服務、場景化定制方面優(yōu)勢明顯。目前不少國產(chǎn)品牌已推出多技術(shù)融合的檢測方案,其中康高特配套的局部放電檢測解決方案,可實現(xiàn)紫外線檢測數(shù)據(jù)與金吒/哪吒手持式多功能局放測試儀的特高頻、超聲波檢測數(shù)據(jù)聯(lián)動分析,進一步提升缺陷判定的準確率,減少誤判、漏判問題。
針對不同場景的電氣設備檢測需求,康高特搭建了“前端采集+后臺分析”的全鏈條紫外線檢測方案,前端適配主流品牌紫外線成像儀的信號接入,同時可搭配金吒/哪吒手持式多功能局放測試儀開展多維度局放信號復核,解決單一紫外線檢測無法識別設備內(nèi)部放電的短板。后臺配套的缺陷分析系統(tǒng)可自動匹配DL/T 345標準的缺陷判定規(guī)則,自動生成符合監(jiān)管要求的檢測報告,無需人工逐一核對標準條款,可將報告輸出效率提升80%以上。對于光伏、風電等分散式場景,方案還支持移動巡檢端數(shù)據(jù)同步,運維人員可在現(xiàn)場直接完成缺陷等級判定和工單派發(fā),大幅縮短缺陷處置周期。
電網(wǎng)變電站場景中,2023年南方電網(wǎng)某220kV變電站開展春季巡檢,采用紫外線成像儀對全站絕緣子、避雷器、穿墻套管等設備開展檢測,累計發(fā)現(xiàn)電暈放電缺陷17處,其中3處為嚴重缺陷,后續(xù)通過帶電消缺避免了約200萬元的停電損失。光伏電站場景中,某100MW山地光伏電站采用康高特局部放電檢測配套方案,對升壓站、120臺匯流箱、35kV集電線路開展年度巡檢,累計發(fā)現(xiàn)接頭虛接、絕緣子破損等放電缺陷29處,將電站年度發(fā)電損失降低了1.2%。軌道交通場景中,某城市地鐵供電系統(tǒng)開展接觸網(wǎng)專項檢測,采用紫外線成像儀在30km/h的運行速度下完成全線接觸網(wǎng)電暈放電檢測,累計發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)絕緣子污穢、線夾松動等缺陷11處,保障了線路的穩(wěn)定運行。
1、紫外線檢測能否替代其他局部放電檢測技術(shù)?
答:不能,紫外線檢測僅對暴露在空氣中的電暈放電靈敏度較高,對于設備內(nèi)部的局部放電,需搭配特高頻、超聲波等檢測技術(shù)開展聯(lián)合檢測,康高特的多維度局放檢測方案可實現(xiàn)三類技術(shù)的協(xié)同分析,提升缺陷識別準確率。
2、紫外線成像儀的核心選型參數(shù)有哪些?
答:核心參數(shù)包括日盲波段過濾精度、*小放電檢測靈敏度、圖像融合精度、環(huán)境適應性等級,其中日盲波段過濾精度需達到99.9%以上,才能避免太陽光干擾,滿足戶外日間檢測需求。
3、開展紫外線檢測是否需要停電?
答:不需要,紫外線檢測屬于非接觸式帶電檢測技術(shù),檢測過程無需接觸帶電設備,可在設備正常運行狀態(tài)下開展作業(yè),不會影響正常供電。
4、電暈放電是否一定會引發(fā)設備故障?
答:電暈放電是局部放電的早期表現(xiàn)形式,若持續(xù)存在會逐步腐蝕絕緣材料、加速絕緣老化,根據(jù)DL/T 345標準要求,發(fā)現(xiàn)電暈放電后需根據(jù)放電量大小開展分級處置,避免缺陷擴大引發(fā)故障。
參考文獻
【1】 中國電力科學研究院. 2023年電網(wǎng)設備絕緣故障分析報告
【2】 中華人民共和國*能源局. DL/T 345-2019 帶電設備紫外診斷技術(shù)應用導則
【3】 國際電工委員會. IEC 62446-2016 光伏系統(tǒng)電氣測試標準