紫外成像检测技术的交流特高压试验基地的
应用
刘云鹏杨迎建蔡炜万启发易辉丁一正许中
国网武汉高压研究院
摘要利用紫外成像技术，对国家电网公司特高压交流试验基地的变电设备、构架和试验线段等开展电晕放电检测，发现的电晕放电源主要包括：变电构架中相绝缘子串的均压环和引流板，试验线段刚性跳线（软硬接合处），以及加工和施工过程造成的损伤、缺陷和突起等。

检测过程中，对主要噪声源（特高压基地变电构架中相均压环电晕放电等）进行紫外成像的光子数测量，并与噪声测量结果进行初步对比，验证了紫外成像技术在特高压输电线路和变电设备的电晕放电检测中的有效性。

关键词紫外成像；交流特高压试验基地；电晕放电；光子数；噪声
1引言
紫外线检测设备和技术正快速进入我国市场，但我国电力系统尚未制订相应的规程标准，目前仍处于技术引进的初级阶段。

国内少数几个高压实验室，开始进行紫外成像仪的应用试验，并取得初步效果：如湖北电力试验研究院利用紫外成像技术试验研究了极不均匀电场工频电压下的电晕放电；成都供电公司通过紫外成像仪观察线路绝缘子的紫外成像特点来分析其沿面放电特点；东北电力科学研究院也提出了用紫外成像检测电器设备外绝缘状况，并对其检测方法进行了探讨；华东电力试验研究院分析了距离、仪器增益、气压、温度、湿度等因素对紫外检测的影响,并进行了绝缘子常见缺陷的模拟试验；沈阳供电公司应用紫外成像仪检测绝缘子的电晕放电所产生紫外光子数的多少及放电频率来判断绝缘子的绝缘状况。

这些研究表明紫外成像技术检测输电线路和变电站电气设备的电晕及表面放电是有效的。

目前，我国1000kV交流特高压试验基地已经在武汉带电运行，开展特高压输电设备紫外成像检测与诊断的研究是十分必要的，其研究成果对保障1000kV特高压电网的安全可靠运行具有重要的工程价值。

本文利用以色列Daycor紫外成像仪，对国网交流特高压试验基地的变电设备、构架和试验线段等开展电晕放电检测，目的在于发现特高压试验基地的主要电晕放电源，为降低特高压基地的噪声、无线电干扰水平提供技术支持，相应的研究成果可以进一步为特高压试验示范工程提供帮助。

2交流特高压试验基地
特高压交流试验基地位于武汉市南约16km的江夏区五里界蔡王村(属藏龙岛开发区)，距关山工业区16km，东距500kV凤凰山变电站150m，总占地面积133357m2（200亩）。

目前已经带电运行的有以下几部分：（a）特高压交流单回试验线段
试验线段总长约1000m，分为“耐－直－直－耐”4档。

中间2基直线塔为猫头塔，间距约450m。

导线形式为8×LGJ－500。

塔上设计不同挂点实现导线对地距离和相间距离可调。

（b）特高压交流同塔双回试验线段
试验线段总长约1000m，分为“耐－直－直－耐”4档。

中间2基直线塔为鼓形塔，间距约450m。

导线形式为8×LGJ－630。

塔上设计不同挂点实现导线对地距离和相间距离可调。

（c）变电构架
建设“日”字形构架为同塔双回线段电源出线，建设“口”字形构架为单回线段电源出线。

构架高约77m，导线为4分裂、1200mm2扩径导线。

（d）特高压试验电源
1000kV升压变压器1组3×40MVA为1000kV单回双回试验线段、特高压设备带电考核场提供1.1倍最高工作电压即(1.11000/ kV)三相工频电压，配套1000kVCVT、避雷
器、隔离开关等设备。

图1基地构架主要电晕放电点位置
3紫外成像检测与电晕放电源定位
3.1变电构架的紫外成像检测与电晕放电源定位
在紫外增益80的情况下，采用以色列Daycor紫外成像仪对特高压基地的构架进行了紫外成像检测，查找特高压试验基地的主要电晕放电点。

检测发现的主要电晕放电源存在6处，对应在基地平面图上（见图1），按照(1)-(6)的顺序进行标注，并给出了相应的紫外成像图。

具体图像说明如下：
(a)口形构架中相金具
图2中紫外图像对应图1中标注的放电源（1），口形构架中相均压环的左右两侧都存在明显的电晕放电，环左侧电晕放电光子数约为13922，环右侧的放电有间歇性，电晕放电光子数约为9819，同时引流板由于没有引线存在和屏蔽，也存在电晕放电，放电光子数约为4514。

采用噪声计在该构架下方地面测量的噪声为57dB。

(a)
均压环
(b)环引流板
图2口形构架中相金具电晕放电紫外图像
(b)日形构架东侧中相金具
同塔双回出线单回出线
北
（a
）偏北侧均压环、屏蔽环和引流板(b)偏南侧均压环、引流板
图3日形构架东侧中相金具电晕放电紫外图像
图3中紫外图像（a ）、（b ）对应图1中标注的放电源（2）和（3），日形构架东侧的两个中相均压环存在电晕放电，偏北侧中相放电源（2）的均匀环电晕放电光子数约为6756，屏蔽环的放电有间歇性，电晕放电光子数约为2948，引流板电晕放电光子数约为5332。

采用噪声计在该构架下方地面测量的噪声为52dB ；偏南侧中相放电源（3）的均匀环电晕放电光子数约为3782，引流板电晕放电光子数约为2235。

采用噪声计在该构架下方地面测量的噪声为47dB (c)日形构架东侧和西侧金具
图4中紫外图像（a ）、（b ）对应图1中标注的放电源（4）和（5），分别为日型构架西侧双回出线耐张中相和边相的电晕放电，图3（a ）为中相表面场强偏高引起，图3（b ）对应的边相由于采用一种特殊的结构，不带均压环而造成的电晕放电。

图5中紫外图像对应图1中标注的放电源（6），即日形构架东侧（隔离开关上方）中相电晕放电紫外图
像。

（a
）日型构架西侧双回出线耐张中相
(b)偏北侧均压环、引流板
图4
日形构架西侧金具电晕放电紫外图像
图5日形构架东侧（隔离开关上方）中相电晕放
电紫外图像
整个基地试验线段、构架和试验电源的紫外成像检测结果表明，图1中放电源（1）、（2）、（3）对应的构架东侧为噪声最大的区域，且放电源（1）对应的噪声又高于（2）、（3），总结测量结果见表1。

随噪声由47dB 到52dB （升高5dB ），再升至57dB （再升高5dB ），均压环检测到到光子数从3782，升至6750，再升至13992，近似按指数变化规律，真实规律需进一步深入试验研究。

均压环（中相）建议应考虑加大管径，或采用双环并联方式，减小和改善表面场强
分布，抑制电晕放电的发生。

表1试验基地构架主要放电源紫外成像检测参数
放电源
（1）
（2）
（3）
放电现象描述
均压环南、北两侧都存在持
续放电，北侧放电有间歇性，引流板上存在放电均压环南侧存在持续放电，北侧屏蔽环间歇性放电，引
流板上存在放电均压环南侧存在持续放电，引流板上存在放电
放电光子数
13992均压环南侧
9819均压环北侧4514引流板
6756均压环南侧5332引流板2498屏蔽环3782均压环南侧2335引流板噪声
57dB
52dB
47dB
3.2试验线段紫外成像检测
对特高压试验基地的同塔双回和单回试验线段的电晕放电进行紫外成像检测，检测结果表明试验线段的电晕特性较好，主要在刚性跳线上发现电晕放电。

图6给出了单回线路鼠笼跳线的端部电晕放电紫外图像，跳线的设计应注意保持其较大的曲率半径，对
于特高压刚性跳线的设计需要进一步研究。

(a)
靠近构架侧
(b)远离构架侧
图6刚性跳线电晕放电的紫外图像
3.3线路和设备的损伤、缺陷等紫外成像检测
对于线路和设备而言，在加工工艺和施工过程中会出现难免会出现损伤、缺陷，如CVT 的B 相均压环上有一个突起、四分裂导线的损伤和隔离开关的管母接缝等。

这些损伤、缺陷的电晕放电光子数多为数百个，同时通过紫外成像检测能够很好的发现这类问题，通过改进加工工艺和保证施工质量可以
解决这类问题。

（a ）1000kV CVT
均压环
（b ）隔离开关管母线接缝处
（c
）四分裂软母线损伤处
（d ）四分裂线夹
图7线路和设备的损伤、缺陷等电晕放电的紫外图
像
3结论
在交流特高压试验基地，应用紫外成像技术对其变电构架、试验线段和设备等进行了电晕放电检测，发现了主要放电源位置，为特高压基地金具噪声治理提供了很好的技术支持。

在主要放电源区域，对比了紫外成像检测的电晕放电光子数和电晕噪声，两者具有较好的对应关系，电晕放电的紫外成像检测的量化技术需要进一步深入研究。

采用紫外成像检测技术，可以发现线路和设备在加工和施工过程中造成的损伤和缺陷，为特高压交流试验基地噪声治理，有针对性地提出改善方案提供了有效的技术手段。

作者简介
刘云鹏，1976年4月出生，博士,毕业于华北电力大学，目前在国网武汉高压研究院从事博士后研究工作，主要研究方向为特高压输电技术、以及电气设备检测与诊断技术，
E-mail:Liuyp@。