摘要：放电的过程中伴随有电脉冲、发光、发声、发热和电磁辐射等现象，其中辐射出的光信号波长部分位于紫外波段，近年来，相关的电力部门、高校和科研单位提出了通过探测紫外光信号实现对放电检测的方法。
关键词：发电厂高压电气设备；放电检测方法；
绝缘性能下降的高压设备往往伴随有表面局部场强的增加，在一定的条件下当其局部场强达到某一阈值后，可形成气体间隙的击穿，气体间隙击穿后，视电源功率、电极形式、气体压力、回路阻抗等具有不同的放电形式。在低气压、电源功率较小时，放电表现为充满整个间隙的辉光放电形式；在大气压下，常表现为火花或电弧放电形式；在极不均匀电场中，会在局部电场较强处形成电晕放电。
一、研究意义
电力系统主要包括发电、输电网络、配电网络和用户，其中发电厂是整个电力系统的重要组成部分，承担了电能的生产和输送任务，也是高压电气设备非常集中的地方，其运行状况直接关系着电网的安全、稳定运行。电力设备在制造、运输、安装和运行中不可避免的会产生绝缘缺陷，特别是在长期的运行过程中，电力设备受到电场、热场、机械应力、化学腐蚀以及环境条件等因素的影响，电力设备的绝缘品质逐渐劣化，可导致绝缘系统的破坏，高压电气设备的绝缘缺陷通常可以分成两大类：一类是集中性缺陷，指缺陷集中于绝缘的某一个或某几个部分，如局部受潮、局部机械损伤、绝缘内部气泡、瓷介质裂缝等；另一类是分布性缺陷，指由于受潮、过热、动力负荷及长时间过电压的作用导致的电气设备整体绝缘性能下降，例如绝缘整体受潮、充油设备的油变质等。我国主要电网中由于电气设备故障而直接引发的电网事故约占事故总量的26．3％，因此若能对设备的绝缘缺陷做到早发现、早处理，准确定位缺陷位置，对提高电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。放电除产生脉冲电流信号外，还会辐射出光、热、声、电磁波等征兆信号，因此从理论上说只要能探测到这些特征信号就可以实现放电的检测。目前传统的放电的检测方可分为基于电的检测方法和非电检测方法，主要包括：脉冲电流法、超声波法、红外成像法和超高频法等。
二、发电厂高压电气设备放电检测方法
1.脉冲电流法。脉冲电流法是检测高压设备放电最直接的方法，原理是放电产生的电荷通过传导和电容耦合可在高压设备接地回路中形成脉冲电流，利用穿心电流传感器或检测阻抗可检测到该信号，该方法已广泛应用于变压器、发电机、GIS以及绝缘子等设备的放电检测，还可以获得设备放电的视在放电量，是目前应用最为广泛的一种方法，为此IEC还制定了专门的检测标准。但脉冲电流法难以定位放电的位置，且抗干扰能力不是很高，另外在现场受到设备结构上的限制，传感器的安装往往比较困难，甚至难以安装，且一套检测装置往往只能检测一套设备或电气元件，而实际电网中的设备数量很多，如线路上的绝缘子串，若每一绝缘子串都安装相应的检测设备，存在成本高、安装维护困难的不足。
2.超声波检测法。设备表面放电时，随着电能量的释放过程，对周围的介质产生压力，从而引起空气振动，造成声波发射现象。声波信号的幅值与放电能量的平方根成正比。由于局部放电每次持续时间较短，声波的频谱范围较宽。通过检测设备放电时声波的幅值，可以判定放电强弱，从而了解高压设备的运行状态。为绝缘子表面存在污秽放电时的超声波信号。污秽瓷绝缘子会随着污秽度的增加，而使得放电现象明显的增强，设备放电处于干燥带之后，容易使干燥带周围的场强急剧提高，从而导致放电产生。放电脉冲的上升沿往往很陡，可激发出高频电磁波辐射，为避免现场的干扰信号，现在多侧重于利用超高频法进行放电检测，超高频检测又分为超高频窄带检测和超高频超宽频带检测。前者中心频率在500MHz以上，带宽十几MHz或几十MHz，后者带宽可达几GHz。
由于超高频超宽频带检测技术有噪声抑制比高、包含信息多等优点受到人们的关注，通常所说的超高频检测技术即指超高频超宽频带检测。超高频的检测方已经应用于GIS、发电机和变压的放电检测为现场测试到的超高频信号，但超高频法同样存在难以定位放电位置的不足。
3.放电紫外光检测。放电的过程由于反激励、复合和库伦碰撞过程伴随紫外光信号的辐射，探测放电紫外光信号的方法包括紫外脉冲法和紫外成像法两种。所谓紫外脉冲法是指直接获得放电的光脉冲信号，一般是利用紫外光信号传感
器将紫外光信号转换为电信号，然后经信号的放大处理后可获得相应的电脉冲信号。检测光信号的传感器主要有：半导体光伏型检测器，半导体光电导型检测器和真空光电探测器。由于电晕放电时辐射出的紫外光信号很微弱，半导体光伏型检测器和半导体光电导型检测器的灵敏度都不够，一般需采用真空光电探测器，如紫外气体放电管和光电倍增管等，其中光电倍增管的灵敏度往往更高。紫外脉冲法的优点是脉冲信号的响应速度快，脉冲信号与电信号有着良好的对应关系。
利用紫外传感器构成的检测系统，在火灾报告、河流治理、地震预报、气象预报、海洋环境检测等方而都有广泛应用，但应用于电力系统的报道较少。尽管紫外脉冲法能较好的检测到绝缘子表面的电脉冲信号，但目前的研究主要是针对电晕放电，而实际的绝缘子的表面的放电还有火花和电弧性质的放电，对于这些放电其光脉冲信号有何特点目前国内很少有报道。相对于紫外脉冲法，紫外成像法可直接观测到放电的二维图像，能直观地显示出放电发光区域，具有良好的放电定位能力，根据放电检测光谱的不同，目前在电力系统中使用的紫外成像仪主要分为两种类型：一种是夜间型的紫外成像仪，另外的一种是盲型的紫外成像仪。前苏联电力专家最早将紫外成像技术应用于电力系统，该方法包括检测前的准备、组织和技术措施、操作程序、检测误差及消除方法、判定标准、检测结果等。研究了距离、增益、气压和湿度对放电的紫外光子数的影响，观测了憎水性下降的复合绝缘子、污秽瓷绝缘子以及低值和零值绝缘子的表面放电现象。
三、需要进一步研究的问题
发电厂高压电气设备绝缘性能下降后在一定条件下会形成表面放电，提出了基于紫外光信号实现对电信号脉冲量化的方法，研究了发电厂电机和绝缘子在典型缺陷下的高压设备放电原因及特点等问题。本文采用对发电厂高压设备表面放电进行了检测，进行了相关的探索和研究，取得了一定的成果，但由于上述方法都属于比较新的放电检测方法，目前国内外的研究仍处于一种探索阶段，论文仍然有些问题还有待于进一步的研究。(1)本文主要侧重于对放电光信号特性的研究，而对如何通过检测到的紫外光信号特征来诊断和评估设备的缺陷的研究则相对较少，下一步需进行更深入的研究。(2)目前现场发现存在缺陷的绝缘子的数量太少，所以本文的相关研究以试验室为主，下一步有必要进行更多的现场高压设备放电光信号特性的研究。
对发电厂高压电器设备放电检测方法进行探讨具有极高的研究价值，从一定程度上来说有利于增强电气设备放电检测的精准度，把握高压电气设备运行过程所形成的各项参数。为了能够更加有效的提高对电气设备放电检测的能力，就必须要对放电信号进行综合的分析，采用最为科学合理的方式来进行放电检测，从而来提高设备运行的可靠性。
参考文献：
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