淺談紫外成像儀檢測技術在鐵路電氣化領域的應用

電氣化鐵路已經成為世界鐵路運輸業朝著“高速、重載”發展道路上的主流，發展日新月異，法國、日本、德國、美國等國家已成為電氣化鐵路為主的鐵路運輸業。電氣化鐵路主要優勢在于能耗低、運能大、功率大、運輸成本低、污染少、粉塵與噪聲小等諸多優勢。同時也存在問題，Z大的問題就是電力供應系統發生大面積停電而造成鐵路網絡的癱瘓。2005年瑞士國營鐵路公司在6月份由于

      
    
電力供應系統發生嚴重故障，造成全國鐵路網絡癱瘓，2006年12月8日，鐵路電力故障導致多趟廣九直通車停運。另外，架設在鐵路線路上空的接觸網帶有2.75萬伏的高壓電，接觸網附近也存在高壓電，這對行車安全和人身安全提出了更高的要求。
    一、紫外成像儀的基本原理
    目前，NEC公司生產紅外熱像儀在電力領域預維護已經在國內外得到了廣泛的應用，已經成為電力設施維護和檢修的*工具。盡管該技術的溫度異常點探測靈敏度高、非接觸等優勢，但是該技術存在許多先天性不足等，比如測試速度不能太快，故障點必須發熱后才能探測，易受輻射率、角度、光線等干擾等。為此，世界上Z的紫外成像（以下簡稱為UV）專家——以色列OFIL公司研制出了于鐵路電氣檢測的紫外成像儀RAIL 。RAIL 是OFIL公司繼CLASIC固定式、SUPERB便攜式、RANGER 車載式后推出的第四款高科技紫外成像儀。Z近又推出了飛機載式ROM紫外成像儀。其檢測基本原理是電力設備在大氣環境下工作在某些情況下隨著絕緣性能的降低、出現結構缺陷或表面污穢和濕度的增加，會產生電暈和表面局部放電現象，電暈和表面局部放電過程中，電暈和放電部位將大量輻射紫外線，這樣便可以利用電暈和表面局部放電的產生和增強間接評估運行設備的絕緣狀況和及時發現絕緣設備的缺陷。 目前，可用于診斷目的的放電過程的各種方法中，光學方法的靈敏度、分辨率和抗干擾能力。即采用高靈敏度的紫外線輻射接受器，記錄電暈和表面放電過程中輻射的紫外線，再加以處理、分析達到評價設備狀況的目的。電暈放電過程引起微小的熱量，通常紅外檢測不能發現。紅外檢測通常是在高電阻處產生熱點。紫外成像儀可以看到的現象往往紅外成像儀不能看到，而紅外成像儀可以看到的現象往往紫外成像儀不能看到。因此UV檢測和紅外成像是一種互補性而非沖突性技術。

         
            圖1  紅外熱像儀圖像             圖2  紫外成像儀圖像

    二、紫外成像儀的主要特點
    由于紫外成像儀經過十幾年的發展，從原來的夜視發展成為全天候的檢測手段。她的主要特點有：*，檢測速度非?？欤梢愿哌_200公里/小時，即使裝載在高速運行的列車或者飛機上，也能清晰成像并捕捉到放電現象；第二，測試靈敏度高，1.5 pC的微小放電也能夠測試出來，由于局部放電會導致部件腐蝕而產生更大放電，容易形成一個惡性循環；第三，由于采用了特殊濾波技術，使電暈放電檢測工作避免受到太陽輻射的干擾，*可以在太陽強光下進行檢測；第四，檢測受環境干擾小，可在白天、下雨天、濃霧下作測量，也不受角度、距離的影響。第五就是操作簡便，結果非常直觀，儀器直接裝載在列車上，當列車運行時，儀器將所拍攝的視頻存儲下來，哪里出現了問題一目了然。
    三、紫外成像儀在鐵路電力領域的應用
由于絕緣子、套管、導線、污染產生電暈和電??；導線損壞；分離器松弛；部件的尖部；復合絕緣子安裝不當等都容易電暈和電弧。在美國電力試驗研究院（EPRI），已經對全部架空線路和變電站等所有電力設施都進行了紫外成像檢測，特別在美國鐵路電力領域更是開展了大量細致的研究和檢測工作。綜合起來，紫外成像儀主要能夠檢測鐵路電力設施以下幾個方面的問題（恕篇幅問題，不一一展開，詳細介紹請參見文獻資料1和2）：

          
            圖3  破損                               圖4  沒有安裝均壓環

            
         圖5  陶瓷絕緣子短路                       圖6  連接松脫

          
           圖7  污染                               圖8  腐蝕或浸蝕

          
           圖9  線纜破損                               圖10  接地錯誤

    綜上所敘，紫外成像儀是鐵路電力設預維護和檢修的強大武器和工具，必將為我們的鐵路的安全運行保駕護航。