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電氣設備之影像式局部放電檢測技術

局部放電起因及影響
電氣設備在有氣體或液體的固體電介質中,若擊穿場強的氣體或液體的局部場強達到其擊穿場強時,這部分氣體或液體開始放電。局部放電一般是由於絕緣體內部或絕緣表面之局部電場特別集中引起的。 
電氣設備之絕緣發生局部放電時,將會影響絕緣壽命。每一次放電,即產生高能量電子或加速電子的衝擊,當電氣設備長期在局部放電作用下,即會引起多種形式的物理效應和化學反應,將會伴隨產生電脈衝、電磁輻射、超聲波、光、化學反應,並引起局部發熱、、等現象。
以下章節將介紹於局部放電伴隨產生”光”效應(紫外線輻射),進行”紫外線放電影像檢測技術”介紹。
影像式局部放電檢測(紫外線放電影像檢測)之功用
應用於1KV以上電氣設備之不停電狀況下進行檢測,可直接觀察設備的放電情況及早期發現設備外部絕緣的異常狀況,並可確保電氣設備外部絕緣有發生放電時觀測放電位置,可即時維護改善處理,保持高壓設備運轉安全。
紫外線放電影像檢測的原理 
高壓設備放電產生的光的訊號波長主要分布在230~400nm之間,波長位於可見光範圍之外,紫外線儀器就是能夠檢測到可見光範圍外人眼無法看見的電暈放電和表面局部放電所產生的紫外線並將其通過儀器轉變成能觀察到的可見光訊號,以確保電暈放電的分佈及放電強度,並進一步判斷高壓設備的絕緣狀況。
紫外線輻射波段圖
局部放電經常發生部位
1.高壓絕緣層之內部缺陷(如內部氣隙)及絕緣表面的污染或缺陷區域
2.高壓導體之粗糙表面或終端銳角區域
3.高壓導線之斷股、股線鬆弛、接續不良處及導體終端的絕緣處理不良處
4.高壓套管(bushing)與礙子的帶電端(live ends)
5.輸電線路之間隔片(spacers)與阻尼器(dampers)
6.馬達、變壓器與發電機之高壓線圈繞組
紫外線放電影像檢測應用及案例
1. 檢查高壓配電盤內部設備的電暈放電現象:
盤體內部的開關設備、銅排、螺栓、螺母、電纜終端處理頭...等,各項設備是否有放電現象,而紫外線放電影像檢測儀可以使電暈放電型態顯像出來,供維護人員決定正確的改善步驟。
案例一:69KV MOF本體

紫外線影像圖

可見光影像圖
案例二:22.8KV / CT本體

紫外線影像圖

可見光影像圖
案例三:4.16KV / 電纜本體

紫外線影像圖

可見光影像圖
2. 評估線路的污染程度與導線受損現象
利用紫外線放電影像檢測儀檢測屋外輸電線路,可以清楚的了解輸電線路所遭受的污染程度,藉以決定其維護工作。
導線架線安裝時,不小心造成外部損傷、斷股、散股等都會造成導線表面或內部變形導致於電場強度變強,在滿足的條件時會產生電暈,亦可利用紫外線放電影像檢測確認導線外傷的確切位置。
案例:輸電線路 / 導線本體

紫外線影像圖


紫外線影像圖

3. 協助電力設備之設計、生產與故障修理工作
在高壓電力設備的設計與生產過程中,可應用紫外線放電影像檢測對設備進行電暈測試,以評估該設備之性能。當進行高壓線圈(如發電機與馬達)的故障維修工作時,亦可利用紫外線放電影像檢測確認局部絕緣不良的確切位置。
案例:高壓馬達線圈本體

紫外線影像圖

可見光影像圖