(高清版)GBT 37141.1-2022 高海拔地区电气设备紫外线成像检测导则 第1部分：变电站

高海拔地区电气设备紫外线成像检测导则第1部分：变电站2022-10-12发布IGB/T37141.1—2022前言 2规范性引用文件 13术语和定义 14检测条件 25检测原理 26检测步骤 27海拔校正 38放电类型及原因判定 49缺陷分类与处理 410检测周期 411资料管理 4附录A(资料性)带电设备紫外检测报告 5附录B(资料性)紫外光子数距离校正常数C₁、C₂的取值 6附录C(资料性)放电参数与特征量 7附录D(资料性)不同紫外线成像设备光子数的校正 8附录E(资料性)变电站典型放电类型、设备放电状态评判方法、放电类型与原因的诊断 参考文献 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T37141《高海拔地区电气设备紫外线成像检测导则》的第1部分。GB/T37141已经发布了以下部分：——第1部分：变电站；——第2部分：输电线路。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国高原电工产品环境技术标准化技术委员会(SAC/TC330)归口。本文件起草单位：重庆大学、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局、胜利油田恒源电气有限责任公司、厦门业盛电气有限公司、国网浙江德清县供电有限公司、昆明电器科学研究所、云南电网有限责任公司电力科学研究院、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、云南农业大学、国网重庆市电力公司市区供电分公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局、云南电网有限责任公司、国网四川省电力公司电力科学研究院、西南石油大学、南方电网科学研究院有限责任公司、贵州电网有限责任公司电力科学研究院、重庆广仁铁塔制造有限公司、红河学院、国网四川省电力公司攀枝花供电公司、国网重庆市电力公司检修分公司、重庆地格科技有限责任公司、国网甘肃省电力公司敦煌市供电公司、国网甘肃省电力公司检修公司、广东远光电缆实业有限公司、云南电网有限责任公司保山供电局、云南大红山管道有限公司、云南昆钢重型装备制造集团有限公司、云南昆钢电子信息科技有限公本文件根据相关单位在变电站现场和实验室进行的放电紫外检测研究成果编制而成。本文件提出的方法和判据来源于现场和实验室试验观测到的实例。考虑到环境参数和仪器型号、版本的差异，不同型号和批次的紫外线成像仪在相同环境下未必观测到完全一致的放电现象。由于变电站与输电线路在设备及缺陷类型、重要性等级等方面不同，变电站进行紫外检测的检测条件、检测方法、缺陷分类与处理、检测周期等方面与输电线路存在一定差异。GB/T37141分为两部分，包括：——第1部分：变电站。目的在于为高海拔地区变电站电晕和电弧紫外成像检测、缺陷评判等提供方法和依据。 第2部分：输电线路。目的在于为高海拔地区输电线路电晕和电弧紫外成像检测、缺陷评判等提供方法和依据。1高海拔地区电气设备紫外线成像检测导则1范围本文件给出了应用日盲型紫外线成像设备检测变电站(换流站)1000V及以上交流电气设备电晕及电弧放电的检测条件、检测方法、紫外光子数的海拔修正、放电类型及原因判定、缺陷分类与处理、检测周期及资料的管理。本文件适用于海拔1000m～5000m地区的变电站(换流站)1000V及以上交流电气设备运行中2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB26860电力安全工作规程发电厂和变电站电气部分DL/T345带电设备紫外诊断技术应用导则DL/T664带电设备红外诊断应用规范3术语和定义DL/T345和DL/T664界定的以及下列术语和定义适用于本文件。光子数photonnumber紫外线成像设备检测到的反映放电强度的光子数量。平均光子数meanphotonnumber规定时段内检测到的光子数(3.1)的平均值。增益gain紫外线成像设备对检测光子信号放大的比例。被检测部位与紫外线成像设备镜头之间的直线距离。巡视检测inspectiondetection采用紫外线成像设备通过巡视的方式对电气设备电晕、电弧放电产生、位置及强度进行初步判定的过程。2分析检测analysisdetection通过定点分析的方法对巡视检测(3.5)初步发现的放电设备电晕强度及位置进行判定的过程。4检测条件4.1环境条件4.1.1风速：小于等于5m/s。4.1.2环境温度：大于等于一45℃,小于等于+45℃。4.1.3相对湿度：小于等于80%。4.1.4避免在雷雨天等恶劣气象环境下检测，一般在天气状况良好条件下进行检测。在阴天、多云、雾(霾)等天气条件下或雨(雪)后24h内，一些设备缺陷引起的放电现象更加明显，可根据需要进行检测。4.1.6检测仪器与带电设备的距离应满足GB26860所规定的安全距离。4.2仪器要求检测所用紫外线成像设备应符合下列要求。——可识别电晕或电弧等放电现象中的紫外光谱，并进行紫外成像；可拍摄自然光下的环境照片。——可实现将同一位置、同一时间拍摄的紫外成像与自然光成像图片进行叠加。——能实时显示电晕或电弧放电状态和一定区域内的紫外线光子数，具有光子数计数功能。——具有动、静态图像储存功能。——能在日光下观测电晕，并能避免太阳光中紫外线的干扰。——在移动检测时，不出现拖尾现象。5检测原理电气设备电晕、电弧等放电会释放不同波长的紫外光，紫外线成像设备通过对紫外光敏感的传感器对紫外光进行探测，信号经处理后形成放电图像。一般情况下，紫外线成像设备同时具备可见光成像功能，便于形成背景图像。将紫外波段与可见光波段的图像进行组合，达到确定放电位置和强度的目的。特别地，电晕及电弧放电释放的紫外光波长范围为230nm～405nm,其中240nm～280nm的光谱段为太阳盲区，即在此波长范围内由太阳传输来的紫外光很微弱。利用对太阳盲区内紫外光敏感的传感器进行探测，可避免太阳光中紫外线对检测的影响，达到太阳光下进行检测的目的。6检测步骤6.1巡视检测沿变电站日常巡视路线，对站内电气设备放电强度及位置进行初步判定。6.2分析检测通过巡视检测确定放电设备放电强度及位置后，定点进行分析检测。3GB/T37141.1—20226.2.2检测记录分析检测时，应做好记录，记录内容见附录A。6.2.3检测距离紫外检测光子数与检测距离呈衰减关系，应按公式(1)将不同距离下检测的紫外光子数校正到参考距离下(选取10m)。yio=C₁x²y………(1)式中：yi₀——换算到10m参考距离时的紫外光子数；x——检测距离，单位为米(m);y——在x距离时紫外线成像设备检测的紫外光子数；C₁、C₂——与被检测设备相关的常数，不同类型被检设备的推荐取值以及常数C₁、C₂的获取方法见附录B。6.2.4焦距与视角调整焦距，完整显示放电部位。视角选择应无遮挡，确保观测到完整、清晰的视频。6.2.5增益选取根据不同型号紫外线成像设备特性选择合理的增益，使所录制的视频清晰流畅，视频内有清晰的点状光子，受外部环境的干扰较小。注：由于增益对检测光子数影响很大，同一批检测使用同一型号紫外成像设备及同一增益。电晕、电弧放电随机性强，录制时间一般大于10s,不超过60s。6.2.7放电特征参量的提取以紫外检测录制时间内的平均光子数作为放电特征参量，对于电弧放电可采取现有的分析法提取放电形态、放电长度、电弧短接主设备瓷质外套、支柱绝缘子或悬式绝缘子伞裙个数等进行辅助分析，提取方法见附录C。6.2.8检测设备的光子数校正不同型号紫外线成像设备的光子数应校正为基准设备的光子数，校正方法见附录D。7海拔校正7.1一般原则放电定量评判应将检测的光子数校正到零海拔。7.2校正方法光子数的海拔校正按公式(2)。 (2)4式中：y₀——折算到零海拔处的紫外光子数；y——高海拔地区检测的紫外光子数；H——海拔高度，单位为千米(km);m——气压影响指数，m值宜取0.89。8放电类型及原因判定变电站导电体和绝缘设备的典型放电类型、设备放电状态评判方法、放电原因的判定方法见附9缺陷分类与处理9.1缺陷分类对设备进行紫外检测发现的放电缺陷应纳入设备缺陷管理制度的范围，按照设备缺陷管理流程进行处理。9.2处置方法根据放电缺陷对带电设备或运行的影响程度进行不同的处置。第一类：设备存在电晕放电时，注意观察其发展。第二类：设备存在间歇性爆发的刷状放电时，应缩短检测周期并利用停电机会安排检修，消除缺陷。第三类：设备存在短接伞裙的连续电弧放电时，应尽快安排停电处理。10检测周期根据变电站的重要性、电压等级、设备运行环境及设备状况等条件确定检测周期。如重要枢纽变电站和换流站、环境恶劣地区可缩短检测周期；检测中发现问题的设备，可根据问题严重程度缩短检测周电设备出现异常声响时，应及时检测。11资料管理11.1紫外线成像检测的记录和诊断报告应详细、全面，并归档保管。11.2紫外线成像检测报告应包含紫外线成像设备的型号、检测日期、大气参数、检测地点、检测人员、被检设备名称及位置、电压等级、紫外图像、诊断分析和处理意见等内容。11.3应详细记录缺陷的相关资料，提出检测诊断报告，带电设备紫外线检测报告样本见附录A。(资料性)带电设备紫外检测报告时间被检设备名称及位置检测距离m增益紫外视频(照片)编号平均光子数大气参数现象风速m/s气温℃相对湿度%气压紫外图像诊断分析报告审核：报告编制：报告审核：6GB/T37141.1—2022(资料性)紫外光子数距离校正常数C、C₂的取值B.1校正常数C₁、C₂的推荐取值将在不同检测距离下检测到的紫外光子数校正到参考距离(10m)时，由于被检设备的类型影响校正常数C₁、C₂的取值，不同被检设备C₁、C₂的推荐取值如表B.1所示。被检设备C₁值C₂值金具与导体表面绝缘部件表面B.2校正常数C₁、C₂的获取方法B.2.2在实验室或实际变电站内选取发生电晕或电弧放电的设备，利用紫外成像设备得到不同检测距离x下的紫外光子数y。至少在3个不同检测点进行检测，检测视角无遮挡，各检测点与被检部位在地面的投影在一条直线上，在不同检测点检测时紫外成像设备完整显示放电部位。B.2.3对检测距离x和紫外光子数y按公式(B.1)用最小二乘法进行数据拟合，得到系数m及特征指数n。根据公式(B.2)和公式(B.3)可得到校正常数C₁、C₂。y=m.x”…………公式(B.1)～公式(B.3)中：y——检测距离为x时的紫外光子数；m——系数；x——检测距离，单位为米(m);n——特征指数；C₁、C₂——校正常数。7(资料性)放电参数与特征量C.1概述分析检测完毕后，从紫外视频中提取放电形态、放电长度、电弧短接套管或绝缘子伞裙个数等参数或特征量，便于分析放电及缺陷类型。C.2放电形态带电设备放电主要有电晕放电、刷状放电、电弧放电3种形态。C.3放电长度紫外线成像设备观测到短接套管或绝缘子干弧距离的放电长度。C.4电弧短接套管或绝缘子伞裙个数紫外线成像设备所拍摄视频中电弧紫外光斑覆盖伞裙的个数(之和)。8GB/T37141.1—2022(资料性)不同紫外线成像设备光子数的校正D.1概述对同一放电点，不同型号的紫外线成像设备检测到的光子数可能不同。可以某种型号的紫外线成像设备检测到的光子数为基准，其他型号紫外线成像设备在相同检测距离下检测到的光子数与其比值，按公式(D.1)作为修订系数。y₀=ky₁………………(D.1)式中：y₀——基准型号紫外线成像设备检测到的紫外光子数；k——修订系数；y₁——其他型号紫外线成像设备检测到的紫外光子数。D.2修订系数k的获取方法D.2.1使用标准的针板间隙，如图D.1,间隙距离取20cm,加压至针电极出现稳定电晕。单位为厘米图D.1标准针板间隙D.2.2使用基准型号紫外线成像设备，保持检测镜头与放电点在同一高度，检测不同距离时的紫外光子数，按公式(D.2)进行拟合，得到相关参数a₀、b₀。y=a.x-b………………(D.2)式中：y——检测到的紫外光子数；a——系数；x——检测距离，单位为米(m);b——特征指数。9D.2.3使用其他型号紫外线成像设备，保持检测镜头与放电点在同一高度，检测不同距离时的紫外光D.2.4按公式(D.3)计算出不同仪器的紫外光子数修订系数k。…………(资料性)变电站典型放电类型、设备放电状态评判方法、放电类型与原因的诊断E.1概述本附录给出了变电站的典型放电类型、设备放电状态评判方法及放电类型与原因定性、定量诊断评判方法。E.2放电类型根据检测的紫外光子特征将放电类型划分为电晕放电、刷状放电和电弧放电3种形态。E.3设备放电状态评判方法E.3.1横向比较对同型号或同类型变电站设备对应部位放电的紫外图像或光子数进行横向比较，对设备放电状态进行评判。E.3.2纵向比较对同一变电站设备在不同时期的紫外图像或光子数进行纵向比较，对设备放电状态进行评判。E.3.3红外图像比较通过与设备红外图像进行对比，对带电设备放电进行评判。用红外线成像设备测试时，测量设备与紫外线成像设备处在同一位置，且视角相同。E.3.4可见光图像比较通过与设备可见光图像进行对比，对带电设备放电进行评判。用照相机(摄像机)进行拍摄时，测量设备与紫外线成像设备处在同一位置，且视角相同。为了清楚观察到设备表面缺陷，宜使用长焦相机或辅以望远镜进行观测。E.3.5平均光子数法利用紫外检测视频提取平均光子数，当平均光子数超过100～300时，可认为被检测部位发生了电晕放电。E.4放电类型与原因的诊断E.4.1概述针对某一具体环境条件及设备，可通过平均光子数等特征量判断放电的类型与原因。本附录给出了典型放电紫外图谱，放电类型与原因的定性、定量诊断方法。诊断时光子数折算到参考距离(10m)下，高海拔地区检测的光子数折算到海拔0m处。紫外线成像设备的增益按6.2.5选取。E.4.2导电体E.4.2.1母线及金具母线及金具可能出现电晕放电、刷状放电以及电弧放电。主要原因为母线与金具间连接不良、金具的设计不良(无防晕装置、曲率半径较小)、制造安装或检修过程造成的几何形状变形、接地点连接不良等。均压环的放电类型及放电原因的评判方法见GB/T37141.2;其余典型金具的放电类型的定量评判如表E.1所示，对应的典型紫外图谱如图E.1～图E.6所示。处理建议：若出现刷状放电，宜对母线或金具进行更换或无晕处理。表E.1天气状况良好条件下金具放电缺陷及放电类型的定量评判放电阶段光子计数个静触头触指接线排线夹接头无电晕阶段电晕放电刷状放电a)电晕放电b)刷状放电图E.1静触头设计不良导致的放电(现场拍摄)图E.2触指刷状放电(现场拍摄)a)电晕放电b)刷状放电图E.3接线排刷状放电(现场拍摄)a)电晕放电b)刷状放电图E.4线夹接头因设计不良导致的放电(现场拍摄)03/04/2013|09:1403/04/2013|09:140FILa)电晕放电b)刷状放电图E.5母线间隔棒因接触不良产生的放电(现场拍摄)图E.6球头表面因制作或安装过程产生的变形导致的刷状放电(现场拍摄)在降雨条件下，由于重力、电场力以及表面张力的共同作用，雨滴悬挂在母线及金具表面形成尖端，造成电晕放电加剧。降雨结束后，母线及金具表面的水分蒸发以后，电晕逐渐消失。其放电阶段可分为：无电晕阶段、水滴电晕放电阶段、母线及金具本体电晕放电阶段、母线及金具本体刷状放电阶段。根据实际需要，可在微量降雨及小雨条件下进行紫外成像检测。不同降雨条件下放电类型的定量评判方法如表E.2所示，对应的典型紫外图谱如图E.7和图E.8所示。表E.2降雨条件下母线及金具放电类型的定量评判放电阶段光子计数个微量降雨小雨中雨及以上无电晕阶段不宜检测水滴电晕放电阶段母线及金具本体电晕放电阶段220～1700350～2200母线及金具本体刷状放电阶段注：降雨量等级划分见GB/T28592—2012。雨雾天气下光子数对距离的校正系数还待进一步研究。图E.7小雨条件下导杆球头刷状放电(现场拍摄)图E.8微量降雨条件下支柱顶部静触头电晕放电(现场拍摄)在污秽条件下，母线及金具出现放电有两种情况：其一是母线及金具本体的曲率半径较小或存在缺陷；其二是由于污秽颗粒的存在使母线及金具表面的电场产生畸变。其放电阶段可分为：无电晕阶段、污秽颗粒电晕放电阶段、母线及金具电晕放电阶段、母线及金具刷状放电阶段。污秽条件下对应的典型紫外图谱如图E.9所示。E.4.2.2导线导线放电类型与原因见GB/TE.4.3绝缘设备E.4.3.1主设备瓷质外套污秽条件下引流线刷状放电(现场拍摄)瓷质外套可能出现电晕放电、刷状放电以及电弧放电。主要原因为瓷质外套附近空气间隙过小、套管与金属终端部件之间接触面被损坏或老化、未加装均压环等，对应的典型紫外图谱如图E.10和图E.11所示。图E.10瓷套管表面的电晕放电(现场拍摄)图E.11断路器均压电容器端部刷状放电(现场拍摄)E.4.3.2支柱绝缘子天气状况良好条件下支柱绝缘子可能出现电晕放电、刷状放电以及电弧放电。主要原因为金属终端部件与伞裙之间的接触面破裂或松动、伞裙破坏等。其放电阶段可分为：无电晕阶段、电晕放电阶段、刷状放电阶段以及电弧放电阶段。电晕放电缺陷对应的典型紫外图谱如图E.12所示。图E.12支柱绝缘子端部电晕放电(现场拍摄)支柱绝缘子在降雨条件下(中雨),放电类型的定量评判方法如表E.3所示，对应的典型紫外图谱如图E.13所示。表E.3降雨条件下(中雨)支柱绝缘子放电类型的定量评判放电阶段光子计数个间歇性电弧次连续性局部电弧次电弧短接伞群数个无电晕阶段000电晕放电0)0刷状放电3000～1500002电弧放电自动聚患增益120数率504a)电晕放电b)刷状放电c)电弧放电图E.13支柱绝缘子中雨条件下的放电过程(实验室拍摄)污秽条件下，支柱绝缘子放电发生多在支柱绝缘子表面。通常干燥条件下不会引起放电，只有在湿润条件下才会发生放电；湿润条件下放电具有间歇性，严重时会观测到一定长度的电弧。支柱绝缘子在中度污秽(等值覆盐密度0.08mg/cm²)及湿润条件下，放电类型的定量评判方法如表E.4所示，对应的典型紫外图谱如图E.14所示。处理建议：对于出现刷状放电的绝缘子，按第二类缺陷进行处理，在下一次计划停电中予以清扫。表E.4污秽条件下支柱绝缘子放电类型的定量评判放电阶段光子计数个间歇性电弧次连续性局部电弧次电弧短接伞群数个无电晕阶段000电晕放电000表E.4污秽条件下支柱绝缘子放电类型的定量评判(续)放电阶段光子计数个间歇性电弧次连续性局部电弧次电弧短接伞群数个刷状放电02电弧放电231051201315:31DFL拾直20散氧1160a)电晕放电b)刷状放电c)电弧放电图E.14支柱绝缘子中度污秽条件下的放电过程(实验室拍摄)E.4.3.3悬式瓷绝缘子E.4.3.3.1内部短路零值绝缘子电晕放电对应的典型紫外图谱如图E.15所示。紫外检测：如果电晕放电出现在相邻的绝缘子上，光子数约1000～4000,而该片绝缘子无电晕放电，则该片绝缘子可能为零值绝缘子。红外检测：如果完全短路(零值绝缘子),则该绝缘子比附近的绝缘子温度低；如果部分短路(低值绝缘子),该片绝缘子比临近的绝缘子温度高5℃~10℃。可见光检测：绝缘子可能出现水泥开裂情况。检测环境要求：由于降雨及雨后水滴引起的电晕会掩盖该故障，宜在天气状况良好条件进行检测。处理建议：根据该绝缘子串中零值(或低值)绝缘子的片数决定是否尽快更换或在下一次计划停电中进行更换。图E.15零值瓷绝缘子位于第二片(自上往下)时的电晕放电(实验室拍摄)E.4.3.3.2绝缘子破裂或表面缺陷瓷绝缘子破裂或表面缺陷对应的典型紫外图谱如图E.16。紫外检测：绝缘子出现裂缝时，将沿裂缝出现电弧放电，光子数约7000～9000;绝缘子表面出现较小的局部缺陷时，不会出现电弧放电，可能出现电晕放电，光子数在200～1000之间；绝缘子出现较大缺口时，可能会在钢脚、钢帽处出现电弧，光子数约7000～9000。红外检测：如果裂缝导致绝缘子完全短路，则该绝缘子比附近的绝缘子温度低；如果部分短路，该片绝缘子比临近的绝缘子温度高，温差小于5℃。绝缘子表面出现较小的局部缺陷时，红外检测不会发现温度异常。可见光检测：可观察到绝缘子表面的裂纹、局部缺陷、缺口。检测环境要求：由于降雨及雨后水滴引起的电晕会掩盖该故障，宜在天气状况良好条件进行检测。处理建议：对于破裂或有较大缺口的绝缘子，根据该绝缘子串缺陷绝缘子的片数决定是否尽快更换或在下一次计划停电中进行更换；对于表面有较小局部缺陷的绝缘子，根据放电及噪声强度决定是否在下一次计划停电中进行更换或不予更换。a)电晕放电b)刷状放电图E.16表面缺陷瓷绝缘子的放电过程(实验室拍摄)E.4.3.4复合