1000kV交流输电线路紫外检测技术

    1．检测原理    电晕是由于强电场区域空气电离而产生。电晕区域的形成通常是由于电场的分布不合理或设计过程中选错了参数，或者运行时环境污染物沉积所致，针对特高压线路而言，电晕主要由于导线表面毛刺或金具表面粗糙而产生电晕放电。在电离过程中，空气中电子不断地获得和释放能量，当电子释放能量时，会辐射出光波和声波。这些光波和声波是有方向性的，且频率在光谱中处于空气电离段，因此需要全方位检测。由于空气的主要成分是氮气，而氮气的光谱大部分处于紫外光区域内，即波长介于280～400nm。然而，还有一小部分光的波长小于280nm。这样的波长处于太阳盲点光谱内，在紫外检测仪中被用于探测电晕，紫外检测仪器探测由电晕产生的光波，形成图像。在紫外检测仪器系统中，有一个小巧的镜头和滤镜系统，将紫外线投射到一个光电设备上（带图像转换的黑白摄像机）。在射线转换器（将射线从一个波长转换成另外一个）的帮助下，黑白摄像机可用于探测太阳盲区的电晕，普通图像则通过一个光学设备，投射到彩色摄像机上。这两个图像合成后呈现一个彩色图像给使用者。之后，可把仪器呈现的图像传送到一个监视器或者视频记录仪或者计算机，便于进一步分析。    2．检测仪器主要功能    目前，能够用于特高压线路的紫外检测仪器型号较少，为了取得较好的图像效果，特高压线路紫外检测仪对设备的要求相对较高。市场上常见的紫外检测仪器主要有美国、南非及以色列生产的仪器，由于仪器不同，在功能及使用上会有一定差别。下面仅以某国生产的紫外检测仪作为范例，介绍紫外检测仪器主要功能。    紫外检测仪器通常包括紫外增益、紫外阈值、聚焦、紫外聚焦、变焦、紫外滤波器六个主要功能。    通过紫外增益的调节，以适应不同的紫外线强度，就像人眼的虹膜可调节适应周围光线的变化一样。高的增益设定适合于紫外线较弱（或者估计较弱）的场合，低的增益设定适合于紫外线较强的场合。如果观察不到紫外线，将紫外增益调大，直至探测到紫外线。如果设定在高增益去观察强的紫外线，可见光图像就会被紫外线叠加所覆盖而看不清，这样会遮住一些重要的信息。在这种情况下，应当将增益降低到适当的值，以便定位紫外源。    紫外阈值相当于紫外线摄入的门槛，如果紫外阈值设置成最高，就只有最强的紫外线被显示出来，也就是说，那些很弱的紫外源，就算是一直在发出紫外线，也不会被显示出来。相反，如果紫外阈值设置很低，所有的噪声都被显示出来了，而真正有用的紫外线信号却被白色的干扰图像所掩盖了。当紫外阈值设置成0%时，紫外线就被当成模拟信号处理，屏幕显示的强度就是实际紫外的强度。当紫外阈值调到不是0%时，仪器对紫外信号进行了数字处理：只要高于阈值的紫外信号，就认为是最大的紫外值（打开），而低于阈值的紫外线，则被当成没有（关闭）。这个功能可得到紫外通道的最大灵敏度，但是阈值太低时，系统噪声也会引入。    聚焦指可见光的聚焦，焦距可自动或手动调节。自动聚焦时，紫外通道跟随可见光通道，使用者无须干预。手动调焦时，只有在使用者调节时，聚焦位置才会变化。手动调焦在某些自动聚焦不能聚到正确的目标时很有用。例如，透过安全防护栏观察时，仪器可能会自动聚焦到防护栏上，而不是聚焦到被检测设备上。另外，设置成手动调焦，还可以增加一点点电池的使用时间。    在变焦视场中，可见光通道是光学变焦，紫外通道是数字变焦，两者的变焦倍数一致。除了标准倍数的变焦以外，可见光通道也可选择不同步连续变焦。此功能只限于用可见光观察目标设备的某些细节，因为紫外通道此时的变焦倍数仍然是1倍。    紫外聚焦可自动跟随可见光通道的焦距，或者不跟随，焦距可独立调节。当不跟随可见光焦距时，紫外焦距保持在一个固定的位置，直到使用者进行调节位置为止。大多数情况下，紫外焦距调节到无穷远处比较适合。    紫外线来自不同的紫外源，有些紫外源发出的紫外线会通过周围的建筑物和空气中的粒子反射到仪器，这样的情况在城市里很常见。有些紫外信号并不是用户所关心的，称之为紫外噪声。这些噪声在未经调节处理的图像上通常表现为一些随机的点。紫外仪器内部通常会有一个滤波器。仪器显示的紫外图像包含成千上万的独立的像素点，滤波器对这些像素点进行处理，其目的就是去除这些“噪声”，得到清晰的人们关心的图像。滤波器的参数可以进行调节，可通过正确选择滤波器的参数，抑制噪声的干扰。    上述主要功能在一般紫外仪器上都会见到，使用仪器前需对以上功能进行学习及调整，使仪器达到最好的使用效果，以便取得较为准确清晰的紫外图像。    3．特高压线路的紫外检测    下面以检测耐张杆塔导线侧均压环为例介绍特高压线路的紫外检测。检测人员到达杆位附近，确定需要进行检测的具体部位。假定耐张杆塔弧高为38m，则仪器加设位置应在均压环侧面约50m处，且仪器与被测物之间不宜有物体遮挡，如引流处于仪器与被测物之间，则应更换角度，使视窗内只剩被测物体。    仪器架设完毕后，如果在夜间观测，则开启夜间模式，如果开机后观测图像噪声较大，则先对滤波器进行调整，以便去除噪声。然后调节电晕的焦距位置，直到所观察到的电晕图聚焦在取景器上。开始调焦时，将机械紫外调焦装置推到焦距无穷远，然后再慢慢移近焦距。即先将前面的焦距按钮按下5s，紫外通道的焦距推到无穷远。如果电晕图像模糊，并且可疑区域周围有许多白色斑点，按住焦距按钮，直到电晕源清晰可辨，几乎没有白色斑点为止。调整取景器上的目镜，确保物体成像清晰。在控制菜单中调整增益，直至观察到电晕为止。1000kV线路的放电紫外图片如图4-19～图4-22所示。
    图4-19    1000kV线路均压环与绝缘子间放电紫外图片
    图4-20    1000kV线路间隔棒线夹处放电紫外图片
    图4-21    1000kV线路刚性跳线放电紫外图片
    图4-22    1000kV线路中相V串均压环处放电紫外图片    在仪器调整完成后，观测被测物体，记录图像，以便取回进行进一步分析。紫外图片是2009年10月对特高压线路进行的紫外检测情况，放电位置多出现在线塔构架中相绝缘子串的均压环、引流板，刚性跳线软硬跳结合处，以及部分设备本身的突起，八分裂导线的损伤或有包扎处、管母的接缝处。