紫外光辐照交联电缆

第一篇：紫外光辐照交联电缆

辐照交联汽车电线技术简介

【摘要】本文介绍了辐照交联线缆制造技术和辐照交联汽车电线的主要特点，分析了汽车电线的技术要求和目前国内外技术发展概况，预测了今后的发展趋势，指出了辐照交联汽车电线制造流程中主要工序的关键技术，最后建议走合作之路发展我国辐照交联汽车电线。本文对汽车制造厂如何选用汽车电线也具有一定的价值。

1. 辐照交联电线技术

早在1952年，美国科学家即以原子核反应堆作辐射源制成交联聚乙烯，之后采用电子加速器产生的β射线对塑料进行辐射加工的技术后来居上地发展起来。线缆行业始终是该项技术的重点应用领域。目前全球约有600台电子加速器，其中200余台用于生产电线电缆。在我国，热缩套管和线缆制造业已位居辐射技术产业化应用的前两席。

所谓交联是将高分子聚合物从链状结构的热塑性材料转变为立体网状结构的热固性材料。热塑性材料受热会熔融流动，线缆绝缘或护套的加工正是利用了这一特性;热固性材料&127;(交联型高分子)高温下也不会熔融变形，无法挤塑加工，但却具有热塑性材料所不具备的优点：分子链段交叉连接，即不但拧成了一股绳，而且抱成了一个团，因此机械性能优异;长期耐热特性好，制品尺寸稳定;耐化学腐蚀。

线缆行业采用的交联方法有三种：过氧化物交联法(CV法);硅烷交联法(SV法)和电子束交联法(或称辐照交联)。三种方法各有所长。&127;CV法广泛用于生产高压和超高压电力电缆，交联过程在充有高温、高压气体(或汽体)&127;的硫化管中完成，导体截面小的绝缘线在管中易被拉长甚至拉断;&127;SV法主要用于生产中低压电力电缆，包括汽车用电池电缆。这两种方法都是加入交联剂(过氧化物或硅氧烷)来引发交联，属于化学交联方法。

辐照交联则是包含化学变化的物理交联方法。线缆的电子束辐射加工是先用热塑性材料挤塑绝缘或护套，再用高能射线轰击，达到改变聚合物分子链结构、促成其交联的目的。电子加速器的工作原理与电视机显像管相类似，由加热的电子枪产生电子，依靠直流加速器高压装置正负电极之间的高电压导引电子飞离电子枪，再由真空束流管加速并聚焦。之后当电子束流穿过扫描磁场时，将被扫描成线条状后穿越金属箔窗，照射箔窗下由束下传送装置输送的被加工物。电子携带的能量取决于加速器施加的高电压，常用兆电子伏特(MeV)来表示。束流与加速电压决定了辐照功率，其中束流表示单位时间内提供多少个电子，&127;1mA的束流表示每秒有6.2×1015个电子。

聚合物在受到高能电子束照射时，化学键将先被破坏，然后形成新的分子链结构。有的聚合物的反应以降解为主，有的则以交联为主。幸运的是，电缆业广泛运用的聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、橡胶(如EPDM)和热塑性弹性体(如TPU)等以交联反应为主。以聚乙烯(PE)为例，高能电子束首先使C-H键断裂，生成带自由端基的活性大分子链和活泼的氢原子，然后氢原子攻击分子链，夺取其中的氢原子生成氢气和带自由端基的分子链，相邻的带有自由端基的链段交叉连接形成横向的C-C交联键。不同材料对辐射的敏感性是不一样的。为了提高辐射交联效率，通常要在材料中加入敏化剂和增感剂。

交联电缆在以下方面有显著变化：耐热等级提高，即使燃烧也不熔融滴落;耐化学腐蚀，不溶解于油和有机溶剂;抗张强度、耐磨性、抗压性、抗冲击、抗撕裂和抗剪切等机械性能大为提高，硬度和抗切通特性则基本不变或略有提高，但断裂伸长率有所降低;电气绝缘强度基本不变。辐照交联与化学交联相比较，还具有以下特点：

-可加工材料多，材料无货架寿命限制。 -不需高温、高压条件，能耗低。

-由于吸收辐射能量引起的聚合物温升通常不超过70℃，加有水合氧化铝或氢氧化镁等阻燃剂的无卤聚烯烃绝缘层或护套不会在交联过程中因高温分解，因而特别适合于加工阻燃电缆。

-可获得较高的耐温等级。已制成耐温等级150℃的辐照交联聚乙烯绝缘汽车线。 -加工后无残留物，长期与酸液接触也不会有明显溶胀。 -容易控制交联度。

-生产效率高。小线交联效率一般只受限于束下传送速度，目前汽车电线制造业已有2000m/min的报道。现在由于辐照功率和效率的提高，即使是绝缘较厚的汽车电池电缆也可采用辐射交联工艺生产。

-特别适合加工小截面导体、薄壁和超薄壁绝缘的高性能交联电缆。这一特点使电子束交联技术在汽车电线制造领域获得了广泛运用。

辐照交联线缆技术也在不断发展和完善中，目前尚不适合加工特粗的电缆和导体四周绝缘层厚度不均匀(如带状)的电缆，其原因在于这些电缆所受辐射的均匀性问题难以很好解决，可能会出现局部升温、累积电荷导致放电击穿绝缘和截面各点交联度不均匀等情况。 2. 低压汽车线的技术特点及要求

现代汽车采用低压直流供电系统，标称电压有

6、

12、24伏，并以车体为一极单线供电，故汽车电线多为单芯导体。汽车电线包括驱动系统电缆，如电池引线电缆、点火线、油泵电缆;通信系统电缆和线束复用系统线缆，如音响线、车载电话线、多模光纤;安全系统电缆，如防刹车抱死系统(ABS)&127;电缆、刹车磨损监测电缆(使用温度-60～+260℃);舒适系统电缆，如汽车空调线、座椅调节和温控电缆等。一般将汽车线分为电池电缆(Battery Cable)和低压主回路电缆(Low Tension Primary Cable)两大类，有的也将点火线单独列出。前两种电缆都适合于标称电压不超出50V的电气系统。

我国1988年实施的《公路车辆低压电缆(电线)》(GB9328-88)中电缆性能要求、电缆结构与国际先进标准(如国际标准化组织ISO6722-96标准、日本机动车标准协会JASO D608标准和美国SAE标准)相比有较大差距。本文将主要根据美国机动车工程师协会(SAE)标准SAE J1128-JAN 1995《低压主回路电缆》，介绍低压汽车电线技术特点。SAE标准是国际公认的水平较高的权威性技术文件，充分反映了国际汽车电线的技术水平和多年来汽车电线的开发成果。随着我国汽车业日益融入国际竞争大环境，该标准将为更多的汽车厂熟悉和采用。

根据绝缘的不同，电缆分为以下类型(表1)。 表1 绝缘 薄壁型 通用型 专用型 重荷型 热塑性材料 TWP GPT HDT 热固性弹性体 STS HTS 交联聚烯烃 TXL GXL SXL 热塑性弹性体 TWE GTE HTE 电缆规格见表2。

表2 SAE导体规格(mm2) 导体线规号 导体最小截面(mm2) 绞合导体结构(根数×单线直径mm) 0.22 24 0.205 7×0.606

0.35 22 0.324 7×0.765

0.5 20 0.508 7×0.963

0.8 18 0.760 19×1.170

1 16 1.13 19×1.430

2 14 1.85 19×1.805

3 12 2.91 19×2.275

5 10 4.65 37×3.185

8 8 7.23 19×7×4.221

注： “绞合导体结构”一列为作者所加，仅供参考。单线直径直接采自美国线规。

低压汽车电线绝缘厚度和最大外径如表3所示。

表3 (mm) 电缆 规格 TWP TWE TXL GPT GTE GXL STS SXL 绝缘厚度

最大外径 绝缘厚度最大外径 绝缘厚度 最大 外径

标称 最薄点 标称 最薄点 标称 最薄点 0.22 0.40 0.28 1.50

0.35 0.40 0.28 1.70

0.5 0.40 0.28 1.90 0.58 0.41 2.40 0.74 0.52 2.80 0.8 0.40 0.28 2.20 0.58 0.41 2.50 0.76 0.53 3.00 1 0.40 0.28 2.40 0.58 0.41 2.90 0.81 0.67 3.40 2 0.40 0.28 2.70 0.58 0.41 3.20 0.89 0.62 3.90 3 0.45 0.32 3.30 0.66 0.48 3.80 0.94 0.66 4.60 5 0.50 0.35 4.00 0.78 0.55 4.70 1.04 0.73 5.30 8 0.65 0.39 4.90 0.94 0.66 6.00 1.09 0.76 6.20 绝缘机械性能要求见表4。&127;采用美国ASTM D

412、D573及E145Ⅲ型试验方法，样品不从成品电缆上取样，而是来自材料压片(压片经辐照处理)。 表4 电缆型号 原始拉伸性能 老化条件

抗张强度 (MPa) 断裂伸率 (%) 老化温度(±2℃) 老化时间168h TWP GPT HDT ≥11 ≥125 110 STS HTS ≥7 ≥150 110

TXL GXL SXL ≥10 ≥150 155 TWE GTE HTE ≥11 ≥200 150

热老化绝缘抗张强度不低于原始值的80%，断裂伸率不低于原始值的50%。成品电缆的检测项目列于表5。

表5 序号 项 目 主要试验条件及要求 1 导体截面积 满足表2要求。

2 绞合导体中单线镀层质量 ASTM B33或B189 3 导体可焊性 通过本标准规定的焊接试验或按ASTM B49进行试验，氧化层厚度不大于200埃。有镀层导体不作此试验。 4 电缆最大外径 满足表3要求。 5 绝缘最小厚度 满足表3要求。 6 绝缘机械性能 满足表4要求。

7 耐电压试验 1000V/50或60Hz，lmin不击穿。

8 低温弯曲 低温条件：-40±2℃/3h。绝缘无开裂，且能通过耐电压试验&127;。 9 燃烧试验 样品与水平面成45°，本生喷灯燃烧15s,移开后70s内电缆上的火焰应熄灭。

10 溶剂相容性 直径溶胀不超过表6规定，表面不开裂。

11 耐臭氧性 将试样卷绕，在臭氧含量为100±5pphm的环境中试验192h，温度65±3℃。绝缘不开裂。

12 抗切通 刀具所加负荷应不低于规定值。 13 耐磨性 在规定负荷下磨透绝缘所用砂纸长度应不小于规定值。 14 交 联 通过热板试验。 15 绝缘剥离力 与用户协议。

在前文表1中，并没有排除PVC绝缘汽车电线(属热塑性绝缘类型)。国外厂家采用优质级(Premium Grade)PVC生产GPT型电缆，使用温度范围为-20～+60℃;或者10～+105℃。这种优质PVC均用高档添加剂，按特殊配方加工而成，成本较高。尽管如此，用优质PVC制成的GPT电线要通过上表(表5)中低温弯曲、&溶剂相容性、抗切通、耐磨性等试验项目仍相当勉强，通常不得不作出妥协。因此国外PVC汽车电线用量已逐渐减少，高级轿车中更是如此。

从上表可知，低压汽车线的试验项目虽不多，某些项目的试验方法和要求却不同一般电线，这里仅举几例：

—耐压试验。取600mm长的电缆样品，两端各去掉25mm的绝缘，将裸露导体扭在一起形成一个环，然后放入含5%(重量比)&盐份的室温水中浸泡5h，注意样品端头露出水面的长度不得超过150mm。之后在样品与盐水间施加1000V/50或60Hz的交流电lmin，试样应不击穿。

—交联试验。SAE标准中给出的方法能直观地显示热固性弹性体;(合成橡胶)&绝缘汽车线&(含STS和HTS型)&和交联聚烯烃汽车线(含TXL、GXL和SXL型)绝缘的硫化或交联程度是否充分。将长为600m的样品两端去掉25mm绝缘，在直径6mm(1/4英寸)&127;的心棒上至少弯曲135℃，置于已预热至250±25℃、边长150mm的正方形板上，样品与热板相接触。(在心棒上)&127;施加5～7N的力约5～6秒，注意不要使电缆磨或擦热板。样品经如此暴露后，应不能透过绝缘看见其导体。&127;如有疑议，可待样品温度降至室温后用耐压试验来最终得出结论，但样品在盐水中浸泡时间缩短为1min。

—溶剂相容性试验。测试试样外径后，将其浸入下表规定的溶剂中(表6)&，每种溶剂单独采用一个样品。20h后将试样取出擦干，在室温下调节4h后测试样品直径，直径变化不应超过表中规定。交联材料虽不溶解于有机溶剂，但可能会有溶胀。此外，还要将浸泡后的试样作卷绕试验，不应有目力可见的开裂现象。 表6 试 验 液 体 试验 温度 (℃) 最大外径变化(%)

标准 参考液体

发动机油 ASTM D1471，IRM-902 50±3 15 汽 油 ASTM D471，C型参考液体 室温 15 甲 醇 85%甲醇+15% ASTM D471型参考液体 ASTM D471，K型参考液体 室温 15 车辆转向液 ASTM D471，IRM-903 50±3 30 自动变速传动油 SAE J311 Citgo #33123 50±3 25

发动机冷却剂 50%蒸馏水+50%甘醇 ASTM D471，104号专业溶液 50±3 15 电池酸液

硫酸，比重为1.260±0.005 室温 5 表6中电池酸液相容性试验主要针对汽车电线有可能与电池酸液接触或长期暴露于酸性环境中，特别是近年来汽车内部电器增多，电池负荷加大，工作温度随之上升。耐酸性优异是辐照交联电缆优于化学交联电缆和PVC电缆的显著特性。&127;美国一家电缆厂开发的辐照交联聚乙烯绝缘汽车电线在密闭的盛有比重为1.30、温度100℃的硫酸液中长期浸泡，直径膨胀率不超过2%。 3. 汽车电线的技术发展趋势

七十年代爆发的海湾石油危机曾深刻影响了世界，&豪华但耗油多的汽车不再受宠，&减轻汽车重量、节约汽油成为新的设计标准。有的国家还为此立法加以引导和限制。

最有效的减轻汽车重量方法是减小汽车尺寸，&但这不能以减小乘座空间、&牺牲乘座的舒适性为代价，因而采用塑料替代金属、减小汽车零部件尺寸并在有限的空间内提高零部件安装密度成为设计新一代汽车时所考虑的主要措施。汽车电线的技术进步，是与汽车行业技术发展趋势相一致的，体现在以下几方面： -减小绞合导体规格。SAE低压汽车电线标准中导体的最小规格已减至0.22 mm2。美国福特汽车线采购规范中已出现了0.15 mm2的规格。另据国外一家著名的汽车线束制造厂长期研究后得出的结论，22AWG规格(0.32 mm2)&&的电线在23%的应用场合可减至26AWG规格(0.13 mm2)或30AWG规格(0.05 mm2)。

-在保持绞合导体规格不变的前提下压缩直径。可采用模具对绞合导体进行压紧，;从而减小绞体内部间隙以减小直径。这样不但可减小电线外径，还可减少绝缘料用量。有"紧压"(Compressed)和"密实"(Compacted)两种压紧方式，前者仅是绞体外层单线被紧压变形，绞体直径可缩减6%;后者则是绞体内层单线也受挤压变形，绞体直径可减少15%。紧密和紧压的导体表面圆整，减少了单根导体嵌入绝缘层的程度，因此适当降低绝缘厚度也不会导致耐电压和抗切通等性能的下降。减小绞体直径的另一种方法是用不同直径的单线组合绞制。下表(表7)是美国一家汽车线制造厂采用紧压和组合绞工艺生产18AWG规格导体的比较结果。

表7 导体结构(根数×单线直径mm) 导体面积(mm2) 导体直径(mm) 18AWG (实心) 0.82 1.02 19×0.234 0.81 1.17

19×0.234(紧压) 0.81 1.04 13×0.254+6×0.160 0.85 1.04

-采用高强度的铜合金替代电解铜单线来绞制小规格的导体。&127;为了保证在束线(Harnessing Wires)&127;和安装过程中汽车电线具有足够的拉断力和能够展直，0.50 mm2规格以下绞体中的单线在拉制时可不经韧炼退火，要求拉伸强度不低于345MPa，断裂伸率在2～5%之间;更小规格(0.15 mm2以下)绞合导体还可采用高强度铜合金。 -减薄绝缘厚度。福特汽车公司1996年发布了厚度为6mil(0.15mm)的超薄型交联型汽车线采购规范。

绝缘厚度减薄后电线的耐压性能仍应满足要求，为此在选择绞合体结构时，可增加单线根数、减小单线直径以提高绝缘厚度与单线直径之比。 -提高耐热等级。例如发动机室的电线，由于发动机室空间减小和发动机工作温度因提高效率而上升，电线使用环境温度增加。目前汽车电线耐热等级主要有60、8

5、10

5、1

25、150和260℃等档次。普通聚乙烯长期工作温度低于70℃，而聚氯乙烯也主要用于85℃等级以下的电线中，如需提高其耐温等级，&必须对材料配方作重大改进，这将大幅度增加材料费用。

-采用辐照交联技术制造汽车电线。&这是减小绝缘厚度、提高耐热等级的基础。目前105℃以上等级的薄壁绝缘汽车线越来越多地使用辐照交联聚烯烃，并已开始用辐照交联热塑性聚氨酯来制造对耐磨性要求特别高、同时保持柔软性的刹车电缆。 需引起重视的是，交联聚氯乙烯(XLPVC)也应在汽车电线中占有一席之地。PVC树脂先天具有的阻燃性是聚烯烃材料所不具备的，交联聚烯烃材料中应包含适当的阻燃剂才能使最终的电线产品通过阻燃试验，材料比重相应增加。有别于SAE标准只有交联聚烯烃，日本汽车业允许采用XLPVC作绝缘材料，且最近在辐照交联PVC汽车线之外，开发出化学交联PVC材料供汽车电线厂选用，材料通过了-22℃低温失效试验。&据称，采用该种材料生产的规格为0.5mm2的化学交联汽车线已通过了普通PVC难以承受的 -45℃/3h低温试验、120℃/168h和200℃/30min的耐热试验以及150℃/15min热回缩试验及耐磨性试验，交联度(凝胶率)&大于40%，其整体性能与辐照交联聚氯乙烯汽车线并无大的差别。&这种材料的应用虽然可免去投资加速器，&但材料成本较高，挤塑后装盘的电线需在70～80℃的恒温加热室内加热3～8天才能获得45～50%的凝胶率(标准要求交联度大于40%)，安装电线的耐热性现只达到相当于UL规定的90℃和105℃等级。

-采用方形或带状结构电缆以提高安装密度。

-模拟汽车线在线束装配和使用过程中可能遇到的各种情况，&127;建立并不断完善测试方法，提高汽车电气系统的可靠性。除标准中规定的项目外，有的汽车厂和汽车线制造厂还共同确定了高温变形、高温振动、耐高温电池酸液、热失重(主要针对PVC绝缘)等试验项目。

低压汽车线近年的发展特点可以简单用小线径、&127;辐照交联聚烯烃薄壁绝缘、高可靠性来概括。为了适应汽车安全性、舒适性、多功能性的要求，汽车配线系统越来越复杂，&127;从七十年代一辆轿车几百个电气回路上升到目前的上千个电气回路，&127;汽车电线总长度迅速增加。例如每辆福特普通轿车需1196根电线，接线端头2300个，电线总长1495米;每辆凌志LS400型轿车需2000根电线。&127;虽然汽车电线总长增加，但重量并未成比例增加，这归功于汽车电线制造技术有了提高。 与西方主要发达国家相比，&127;我国汽车电线制造水平较为落后，目前仍主要采用聚氯乙烯绝缘，离SAE等国标先进标准要求相距甚远。对辐照交联设备一次性投资大的担忧、&127;对辐照交联汽车线认识不足等因素阻延了辐照交联技术在汽车电线领域的广泛应用。&127;从性价比来看，对于耐温等级和其它性能要求较高的汽车线而言，辐照交联汽车电线远高于PVC汽车电线。 4. 辐照交联低压汽车电线制造流程

多数汽车线的结构较为简单：绞合导体上包覆绝缘;绝缘以单层为主，也可以内层是耐温等级高的辐照交联聚烯烃，外层是柔软、耐磨且成本较低的橡胶。汽车电线的制造工序相应较少，包括拉丝、束绞并紧压成绞体，再挤塑绝缘，经辐照交联后分切包装，最后检验出厂。

拉丝、束绞工序紧密相关。在拉丝工序，为提高生产效率(包括提高束绞生产效率)，减少盘具周转和设备占地面积，同时保证绞合导体中单线伸率的均匀性，国外汽车电线制造业已普遍采用多头拉丝机(带连续韧炼装置)来生产铜或镀锡铜单线，&127;甚至汽车厂在认证合格电线厂时也将此列为生产汽车电线的基本条件。&127;一台多头拉丝可一次拉制多根单线，采用了包括快速换模在内的许多先进技术。&127;它的定径鼓轮单独由一个直流电机驱动，其它道次的拉丝鼓轮则统一由一个直流电机通过齿轮传动来转动，&127;两台电机转速配比通过PLC控制，这样在更换规格时只需换掉成品模和部分道次上的拉丝模，既省时又可减少所备拉丝模具的数量。收线则有动盘收线和静盘收线两种方式，前者收线张力恒定，可将多根单线平行收卷在一个盘具上。

汽车电线的绞体通常采用双节距束绞机按各层"同向同节距"(Unilay)&127;的正规绞合结构绞制而成(相邻层单线根数相差6根)。在拉丝工序采用动盘收线的线盘上的多根单线很容易分开放出，&127;按正规绞结构排列穿过分线板。例如，6mm2规格的绞体由37根直径0.455mm的铜线绞合而成，排列结构为"1+6+12+18"，束绞放线盘可以是3盘7头收卷单线和2盘8头收卷单线。如果用37盘单线放出，占地大且不说，张力调节将相当费时。

在绝缘挤塑工序，&127;往往配备一台或多台辅助挤塑机，采用共挤方式挤制平行或螺旋颜色标志，&127;同时配备快速换色系统提高换色效率和节约绝缘料，采用精密挤塑工艺来保证绝缘厚度均匀性和同心度。

辐照交联工序的关键是保证交联度的均匀性，&127;这首先有两层含义：一是电线沿长交联度均匀，这就要求关键工艺参数束流线速比(电子束电流与电线束下传送速度之比)应保持恒定;其次是同一截面各点上的聚合物所受到的辐照程度应尽可能均匀。&127;由于高能射线强度分布近似高斯分布，因而束下传送系统设计是否先进对保证后一种交联度均匀性至关重要。&127;成都电缆集团双流热缩制品厂从法国Vivirad公司引进的3MeV/30mA电子加速器不但具有辐照功率大、&127;自动控制精度高、易于调节等优点，而且专为加工辐照线缆配套引进了两套分别适用于大、&127;小线缆的束下传送装置，是目前国内水平最高的加工热缩套管和电线电缆的电子束辐照系统，可充分保证辐照均匀性。还要补充的是，不同批次的同种电缆前后的交联度也应一致，只要控制好束流线速比和电线束下传送工艺设置，&127;这一要求比CV和SV工艺更容易做到，交联度波动范围可控制在5%以内。汽车电线厂可用文献[3]规定的热延伸试验方法来方便地表征交联度，试验温度应高于未交联结晶聚合物的熔点。受辐照的线缆聚合物中未交联部分越多，则试样在给定负荷下伸长率越大，表明交联度越小。 5. 结束语

汽车制造业已成为我国国民经济的支柱产业，带动了大批配套产业的发展。汽车电线是提高汽车技术含量的重要配件，其发展也遵循着集中化、规模化、专业化的方针，要求汽车厂、汽车电线厂&127;(包括线束装配厂)紧密合作。&127;美国等发达国家从八十年代中期开始，改变了过去由汽车厂提出汽车电线结构尺寸等具体技术要求、&127;电线厂只管照单生产的做法，转而由电线厂在深入了解汽车电线安装、&127;使用条件的基础上，更多地参与和承担起新型汽车电线的提出、&127;设计和验证等工作，汽车厂则可减少内部与电线有关的技术资源配置以降低管理费用，&127;双方建立起新型的上下游产业合作方式，这有利于双方降低成本、发挥各自优势。

从长远来看，&127;汽车将越来越走近我国普通百姓生活，发展前景广阔。汽车电线在整个电线行业中的地位也将随之提升。&127;有志于发展汽车电线的厂家要积极寻求与汽车厂的合作，&127;产品技术起点要高，同时种类及规格又要切合中国市场需要。&127;希望汽车厂也关注本土电缆厂所作努力，推动我国汽车电线的技术进步，从而更有效地降低成本，提高产品在全球范围内的竞争力。

第二篇：制作110kV及以上交联聚乙烯绝缘电缆头的安全技术

1、制作110kV及以上交联电缆终端与中间接头的关键问题

(1)绝缘界面的性能

1)电缆绝缘表面的处理。常规的电缆绝缘表面的处理方法是用刮刀、玻璃片等工具刮削后用砂纸抛光。

2)界面压力。实验表明，界面压力达到98kPa时，界面的击穿场强达到3kV/mm，如果界面压力达到500～588kPa，界面的击穿场强就能达到11kV/mm。

(2)绝缘回缩问题

当切断电缆时，就会出现电缆绝缘逐渐回缩和露出线芯的现象。一旦电缆绝缘回缩后，中间接头中就产生导致致命的缺陷--气隙。在高电场作用下，气隙很快会产生局部放电，导致中间接头被击穿。

(3)防潮、防水

高压交联聚乙烯绝缘电缆进水后，在长期运行中会出现水树枝现象，使交联聚乙烯绝缘性能下降，最终导致电缆绝缘击穿。

交联电缆进潮的主要路径之一是从电缆附件进潮或进水。潮气或水分一旦进入电缆附件后，就会从绝缘外铜丝屏蔽的间隙或从导体的间隙纵向渗透进入电缆，从而危及整个电缆系统。

在安装电缆附件时应该十分注意防潮，对所有的密封零件必须认真安装。在直埋敷设时的中间接头，必须有防水外壳。

2、制作110kV及以上交联电缆终端与中间接头安全技术

(1)施工现场

施工现场应保持清洁、无尘土。一般情况下，施工现场的环境温度应高于5℃相对湿度不应超过75%。在必要时，可以采取搭帐篷和安装空调机等措施来满足上述对施工现场的要求。

(2)材料准备

1)按产品装箱单检查零部件是否齐全、有无损伤或缺陷。特别是应力锥、O形密封圈及与O形密封圈的所有接触表面不能有损伤或缺陷。

2)各零部件的安装尺寸应符合制造厂提供的图纸要求。

(3)电缆准备

1)预热电缆并校直电缆。一般的方法是使用带温控(约80℃、6h、过热保护为115℃)的加热带子，在电缆和带子之间有足够的衬垫。加热完毕后将加热带子除去，并用三角铁(或平板)将电缆绑住校直，让电缆自然冷却。

2)剥切半导体屏蔽和电缆绝缘处理。在除去半导体绝缘屏蔽时应尽量减少表面毛刺及划痕，保持电缆绝缘表面光滑。然后用砂布打磨电缆绝缘。要保证半导体绝缘屏蔽与主绝缘之间的平滑过渡且无任何毛刺和划痕。在用砂布打磨电缆绝缘过程中，应注意使用蘸了有机溶剂的抹布反复擦拭嵌在绝缘中的外部杂质。擦拭可反复进行，以保证电缆高度清洁。擦拭应始终保持从电缆绝缘向半导体绝缘屏蔽方向擦，以防止半导体颗粒擦到绝缘体上。

(4)压接出线杆

压接方式必须符合制造厂提供的图纸要求。压接结束后用锉刀和砂纸将压模留下的压痕打磨光滑，再用干净揩布擦净附着的铜屑。

(5)安装应力锥、环氧树脂预制件或橡胶预制件

安装前，先用清洗剂清洁电缆绝缘表面及应力锥内、外表面。待清洗剂挥发后，在电缆绝缘表面及应力锥内、外表面上均匀涂上少许硅脂。

用色带做好应力锥在电缆绝缘上的最终安装位置的标记。

用制造厂提供(或认可)的专用工具把应力锥套入相应的标志位置。

用清洗剂清洗掉残存的硅脂。

对于采用弹簧压缩装置的应力锥的压力调整应按图纸规定要求，用力矩扳手固紧。

第三篇：环境保护部办公厅关于内蒙古赤峰紫光辐照技术有限公司钴―60辐照%E8

【发布单位】环境保护部

【发布文号】环办函〔2008〕330号 【发布日期】2008-06-16 【生效日期】2008-06-16 【失效日期】 【所属类别】政策参考 【文件来源】环境保护部

环境保护部办公厅关于内蒙古赤峰紫光辐照技术有限公司钴―60辐照装置限期整改的通知

(环办函〔2008〕330号)

内蒙古赤峰紫光辐照技术有限公司：

2008年5月，我部对你公司钴-60辐照装置进行了现场检查，发现该辐照装置在安全联锁及放射性污染防治等方面存在安全联锁系统不齐备等安全隐患。根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》第30条和有关规定，你单位应按要求进行下列整改。

一、针对存在的安全隐患，限期你公司于2008年7月31日前落实下列整改措施：

1、控制台上的升源钥匙在升源后不能拔出，拔下钥匙后应能自动降源;

2、增加一台个人剂量报警仪;

3、修复辐照室内的固定式剂量监测仪，并与源的升降和通道门联锁;

4、辐射防护负责人参加我部认可的辐射安全培训机构组织的培训并考核合格;

5、根据现行法律法规对各项规章制度进行修订。

二、在完成上述限期整改要求前，不得启用该辐照装置。

三、对贮源井水、辐照室内壁表面等工作场所及周围环境进行监测，发现放射性污染时应净化或去污，并治理达标。

四、若逾期不改正，我部将按照《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》有关规定，对你公司进行处罚。

五、我部委托内蒙古自治区环境保护局协同北方核与辐射安全监督站对你公司整改情况进行监督检查。

二○○八年六月十六日

本内容来源于政府官方网站，如需引用，请以正式文件为准。

第四篇：第11章 紫外分析

目录

第十一章 紫外成像检测技术 ................................................................................................. 1 本章内容提要 ....................................................................................................................... 1 第一节 紫外成像检测技术概述 ......................................................................................... 1

一、紫外成像检测技术的发展历程 ............................................................................... 1

二、紫外检测技术应用 ................................................................................................... 1 第二节 紫外检测技术基本原理 ......................................................................................... 4

一、紫外线基础知识 ....................................................................................................... 4

二、设备局部放电及紫外检测机理 ............................................................................... 5

三、紫外仪组成及基本原理 ........................................................................................... 6 第三节 紫外检测及诊断方法 ............................................................................................. 7

一、现场检测的基本要求 ............................................................................................... 7

二、紫外检测方法 ........................................................................................................... 8

三、紫外检测诊断方法 ................................................................................................... 9 第四节 紫外检测典型案例分析 ....................................................................................... 16 参考文献 ............................................................................................................................. 22

1

第十一章 紫外成像检测技术

本章内容提要

本章第一节对紫外检测技术进行概述，介绍了这门技术的发展历程及其技术应用，第二节讲解紫外检测技术的基本原理，从紫外线基础知识、设备局部放电及紫外检测机理，紫外仪组成及基本原理三个方面进行论述，第三节介绍了紫外检测及诊断方法，从紫外检测及紫外诊断两个方面进行论述，第四节介绍了紫外检测典型设备案例分析，主要按不同设备对紫外成像检测技术在我国电力系统设备中的应用。

第一节 紫外成像检测技术概述

一、紫外成像检测技术的发展历程

紫外(UV)光谱成像检测技术是欧美国家为军事目的发展起来的新型检测成像技术。它的特点是用于观察和检测日盲 (太阳盲区240~280nm)紫外光信号，并将紫外图像信号转换成可见光图像信号，进行观察和测量。利用该技术可以观察到许多用传统光学仪器观察不到的物理、化学、生物现象;又因为其工作在日盲波段，所以它的工作不受日光的干扰，图像清晰、工作可靠、使用方便。

紫外成像技术从20世纪80年代末开始进入实质性的研究和应用，起初主要应用于军事领域，各国对该技术的发展和应用严格保密。20世纪90年代末期，美国一家公司率先打破技术禁区，将该技术推广至警用市场，此后，紫外成像技术在民用市场得以迅速普及和推广，同时也进一步促进了紫外成像技术的研究和生产。

紫外检测技术1981年由俄罗斯电力专家最早应用于电力系统，现已在美国、英国、日本、以色列、印度等国得到广泛的关注和应用。目前，国内许多电科院和供电公司配备了此类仪器，并积极开展利用紫外成像技术进行输电线路和变电站电气设备的电晕及表面放电检测工作。

二、紫外检测技术应用

输配电线路和变电站设备在大气环境下工作，随着绝缘性能的逐渐降低，结构发生缺陷，出现电晕或表面局部放电现象，电晕和局部放电部位将大量辐射紫外线。利用电晕和表面局部放电的产生和增强可以间接评估运行设备的绝缘状况并及时发现绝缘设备的缺陷。目前，用于诊断放电过程的各种方法中，光学方法的灵敏度、分辨率和抗干扰能力最好。采用高灵敏度的紫外线辐射接受器，记录电晕和表面放电过程中辐射的紫外线，再加以处理、分析达到评价设备状况的目的。理论上，凡是有外部放电的地方都可以用紫外线成像仪观察到电晕，目前，在高压带电检测领域，紫外线成像技术主要有以下几个方面的应用：

(一)污秽检测

绝缘子表面有污染物覆盖时，在一定湿度条件下绝缘子表面电场分布发生改变，产生局部放电现象，可以利用紫外线成像技术进行有效地检测分析，从而为科学制定检修计划和防

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污闪治理提供依据(图11-1为玻璃绝缘子表面放电紫外成像，图11-2为悬式瓷质绝缘子表面污秽导致放电紫外成像，图11-3为复合绝缘子表面电晕紫外成像)。

图11-1 玻璃绝缘子表面放电紫外成像 图11-2 悬式瓷质绝缘子表面污秽导致放电紫外成像

图11-3复合绝缘子表面电晕紫外成像

(二)绝缘子局部缺陷检测

绝缘子的裂纹等局部缺陷可能会构成气隙，在外部电压作用下会产生局部放电，利用紫外成像技术可在一定灵敏度、一定距离内对劣化的绝缘子、复合绝缘子和护套电蚀检测进行定位、定量的测量，某些情况下还可以发现绝缘子的内部缺陷，并评估其危害性。(图11-4为复合绝缘子在盐雾室中试验的图片)。

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(a)表面局部放电发光 (b) 侵蚀和碳化道

图11-14 复合绝缘子在盐雾室中试验的图片

(三)导电设备局部缺陷检测

电网设备安装不当、接触不良，导线架线时拖伤、运行过程中外部损伤(人为砸伤)、断股、散股，导线表面或内部变形等，在电场作用下会产生尖端放电或表面电晕，应用紫外成像技术可全面扫描变电站和输电线路上的设备，根据放电现象判断是否存在严重缺陷，这种异常现象的动态监督方法，为制定合理的维护措施提供依据。目前，武汉高压研究院采用紫外成像技术在特高压示范基地进行1000kV电气设备的电晕检测，能直观反映设备出现电晕放电部位和电晕放电形态，从而对1000kV设备的外部设计、工艺制造和安装质量进行综合评价(图11-5为导线断股放电的紫外成像，图11-6为母线覆冰尖端放电紫外成像)。

图11-5 导线断股放电的紫外成像

图11-6母线覆冰尖端放电紫外成像

(四)其它方面的应用

高压设备放电会产生无线电干扰，影响附近通讯、电视信号的接收，使用紫外成像技术可迅速找到无线电干扰源。在高压电器设备局部放电试验中，利用紫外成像技术寻找或定位设备外部的放电部位，区分设备内部和外部放电，消除外部干扰放电源，提高局部放电试验的有效性。

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图11-7特高压绝缘套管局放试验过程中缺陷导致放电现象

第二节 紫外检测技术基本原理

一、紫外线基础知识

紫外线是电磁波谱中波长从100nm到400nm辐射的总称，是位于日光高能区的不可见光线。依据紫外线自身波长的不同，将紫外线分为三个区域，即短波紫外线(280-100nm)、中波紫外线(315-280nm)和长波紫外线(400-315nm)。

当设备产生放电时，空气中的氮气电离，产生臭氧和微量的硝酸，同时辐射出光波、声波，还有紫外线等。光谱分析表明，电晕、电弧放电都会产生不同波长的紫外线，波长范围在230～405nm。在此光谱范围中，太阳传输来的紫外光分量在240～280nm的光谱段极低，称此光谱段为太阳盲区。

太阳电 磁 波不可见光线γ射线可见光线紫蓝青绿黄橙红不可见光线近红外线0.75X射线0.2紫外线中间红外线4远红外线微波工业电波0.41000单位：微米(μm)8生 命 光 线14

图11-8电磁波分类

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二、设备局部放电及紫外检测机理

(一)局部放电

当变电设备的绝缘体存在微小洞隙、裂痕或其他缺陷时，受电场的影响，会加速游离而产生部分放电现象。由于在两电极间并未构成桥式完整连续性放电，而仅在电极间的一部分形成微小放电，故称为部分(局部)放电。由于局部放电现象会在微小的空间内产生热量及能量损失，导致绝缘材料的裂化，长时间会导致绝缘破坏，造成设备故障，从而影响供电品质。局部放电通常伴随声、光、热、化学反应，可通过仪器测量这些现象来对局部放电做出判断。

在导体曲率半径小的地方，特别是尖端，其电荷密度很大。在紧邻带电表面处，电场强度与电荷密度成正比，故在导体尖端处场强很强，在空气周围的导体电势升高时，这些尖端处能产生电晕放电。通常将空气视为非导体，但是空气中含有少数由宇宙线照射而产生的离子，带正电的导体会吸引周围空气中的负离子而自行徐徐中和，若带电导体存在尖端，该处附近空气中的电场强度很高，当离子被吸向导体时将获得很大的加速度，这些离子与空气碰撞时，将会产生大量的放电离子。

图11-9设备电晕放电现象

(二)紫外检测原理

在发生外绝缘局部放电的过程中，周围气体被击穿而电离，气体电离后的放射光波的频率与气体的种类有关，空气中的主要成分是氮气(N2)，氮气在局部放电的作用下电离，电离的氮原子在复合时发射的光谱(波长λ=280~400nm)主要落在紫外光波段。利用特殊仪器接收放电产生的太阳日盲区内的紫外信号，经处理成像并与可见光图像叠加，达到确定电晕位置和强度的目的，这就是紫外成像技术的基本原理。

因为电晕放电会放射出波长范围在230nm~405nm内的紫外线，而紫外光滤光器的工作范围为240nm~280nm，由于电晕信号只包括很少的光子，这个比较窄的波长范围产生的影像信号比较微弱，影像放大器的工作是将微弱的影像信号变成可视的高清晰度影像。

利用紫外线束分离器，紫外成像检测仪将属于的影像分离成两部分。第一部分影像经过盲光过滤太阳光线后被传送到一个影像放大器上，影像放大器将紫外光影像发送到一个装有CCD装置的照相机内;同时，被探测目标的第二部分影像被成像物镜发送到第二台CCD照相机内。通过特殊的影像处理工艺将两个影像叠加，最后生成显示电气设备及其电晕的图像，其工作原理如图11-10所示。

UV图像增强镜UV成像物镜分光镜成像物镜CCD相机CCD相机DSP图像处理显示

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图11-10紫外检测原理

三、紫外仪组成及基本原理

(一)紫外成像仪工作原理

市场上主流的紫外仪产品有两种：一种是直接检测放电产生的紫外光谱，在室内或者晚间没有太阳光的干扰下此种设备效果显著，但在白天有太阳光干扰时，效果不理想;另一种采用含特殊滤波技术的检测仪器，针对太阳盲区波段240～280nm进行感测，使电晕放电检测工作不受太阳辐射的干扰。此外，双频谱影像机器使用阳光盲带UV滤波器技术同时侦测电晕影像及周围环境视觉影像，可应用于侦测及定位高压电力设备的电晕。其中，视觉通道用于定位电晕，紫外线(Ultraviolet, UV)通道用于侦测电晕。

紫外成像检测系统主要包括：紫外成像物镜、紫外光滤光镜、紫外像增强系统、CCD、图像显示等。

紫外成像仪工作原理如图11-11。紫外信号被背景光(包括可见光、紫外光和红外光等)照射，信号源自身辐射的紫外光以及信号源反射的背景光混杂在一起，从信号源传输到成像镜头。成像光束经过紫外成像镜头后，一部分背景光被滤除，另一部分背景光仍然存在。其后，光束通过“日盲”滤光片照到紫外像增强器的光电阴极上，经过紫外增强器后，信号被增强放大并转化为可见光信号输出。然后，成像光束通过CCD相机，经信号处理器输出到观察记录设备。

UV signalsUVRUV lensSolar blind filterDispose and DisplayUV ICCD

图11-11紫外成像仪工作原理

(二)紫外仪组成部分 1.紫外镜头

由紫外仪工作原理知，从信号源传输到成像镜头的除了信号源自身的紫外辐射，还有被信号源反射的背景光(包括可将光、紫外光和红外光等)。选用紫外光成像镜头能减少背景噪音，从而检测出信号源自身辐射的紫外光图像。 紫外镜头的透镜采用在0.2μm~0.4μm的光谱范围内的合适材料，如尚矽石和氟化钙。目前，虽然开发了几种玻璃来降低0.4μm以下的吸收，但其使用仍受限。

2. 紫外光滤光技术

先用宽带紫外光滤光片滤除背景光中的可见光和红外光。再选用“日盲”紫外窄带滤光片滤除背景光中日盲波段外的紫外光，从而得到信号源自身辐射的紫外光图像。实际应用中，在检测紫外信号的同时，为检测背景图像，采用 “双光谱成像技术”，使紫外和背景光分路成像，经增强后，作适时融合处理。使得在保证紫外信号质量的同时，又保留了背景图像的信息。

3.紫外光增强技术

在紫外成像检测系统中，若直接用对UV灵敏的CCD探测紫外信号，由于紫外辐射一般比较微弱、强度太小，而探测不到。为解决这个问题，先对紫外信号进行增强放大，然后再进行探测，紫外像增强器可以实现紫外光信号的增强放大。

利用光谱转换技术加微光像增强器同样可实现增强紫外光的目的。由于光谱转换技术及

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微光像增强器的制造技术都已比较成熟，所以实现起来比较容易，过程也比较简单。两种途径各有优缺，前者的优点是分辨率高，后者实现起来简单。

4.光谱转换技术

现有的光谱转换技术有两种：通过光电阴极进行光谱转换;用转换屏实现光谱转换。前者要研制合适的光电阴极;而后者须研制适当的转换屏。在紫外成像检测系统中，光谱转换可通过紫外光电阴极或紫外光转换屏来实现。若系统采用光谱转化加微光像增强器结构，则用转换屏比较好。

紫外光作用于转换屏的入射面，经转换屏转化后，出来的光为我们所需的可见光。对于紫外成像检测技术来说，最主要的是它的分辨率和光谱转换效率。其次，光谱特性、余辉时间、稳定性和寿命也很重要。

分辨率是它分辨图像细节的能力。影响它的因素有：发光粉层的厚度、粉的颗粒度、分与基地表面的接触状态、屏表面结构的均匀性等。在既要保证足够的光谱转换效率的同时又要保证高的分辨率的情况下，选择最佳的粉层厚度是很重要的。

5.CCD CCD(Charge-coupled Device)，中文名称电荷耦合元件，是一种半导体器件，其作用类似胶片，但它是把光信号转换成电荷信号，可以称为CCD图像传感器。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)，一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率越高。CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。

第三节 紫外检测及诊断方法

一、现场检测的基本要求

(一)人员要求

应用紫外成像仪对电气设备电晕放电检测是一项带电检测技术，从事检测人员应具备如下条件：

了解紫外成像仪的基本工作原理，技术参数和性能，掌握仪器的操作程序和测试方法。通过紫外成像检测技术的培训，熟悉应用紫外成像仪对电气设备电晕检测的基本技术要求。

了解被检测设备的结构特点、外部接线、运行状况和导致设备缺陷的基本因素。具有一定现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的有关安全规程及规定。

(二)安全要求

对电力设备进行紫外成像检测应严格遵守电力安全工作规程。对电力设备进行紫外成像检测应严格遵守发电厂、变电站及线路巡视要求。

对电力设备进行紫外成像检测应设专人监护，监护人必须在工作期间始终行使监护职责，不得擅离岗位或兼任其他工作。

(三)环境条件要求

被检设备是带电设备，应尽量避开影响检测的遮挡物。不应在有雷电和中(大)雨的情况下进行检测。

风速宜不大于5m/s。除了满足一般检测要求之外，还应满足以下要求：风速宜不大于0.5m/s。

尽量减少或避开电磁干扰或其他干扰源对仪器测量的影响。

(四)仪器要求

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紫外成像仪应操作简单，携带方便，图像清晰、稳定，具有较高的分辨率和动、静态图像存储功能，在移动巡检时，不出现拖尾现象，对设备进行准确检测且不受环境中电磁场的干扰。

采用紫外光图像与可见光图像叠加，实时显示设备电晕放电状态和在一定区域内紫外线光子的数值，具有光子数计数功能，避免太阳光中紫外线的干扰，在日光下也能观测电晕。具有实时显示电晕放电位置和放电形态，抗干扰能力较强，操作简便，宜在夜晚或阴天检测。

二、紫外检测方法

(一)设备常见放电缺陷类型

导电体表面电晕放电：

由于设计、制造、安装或检修等原因，形成的锐角或尖端; 由于制造、安装或检修等原因，造成表面粗糙; 运行中导线断股(或散股); 均压、屏蔽措施不当;

在高电压下，导电体截面偏小; 悬浮金属物体产生的放电;

导电体对地或导电体间间隙偏小; 设备接地不良。

绝缘体表面电晕放电：

在潮湿情况下，绝缘子表面破损或裂纹; 在潮湿情况下，绝缘子表面污秽; 绝缘子表面不均匀覆冰; 绝缘子表面金属异物短接。

(二)电气设备紫外检测周期

运行电气设备的紫外检测周期应根据电气设备的重要性，电压等级及环境条件等因素确定;

一般情况下，设备检测每年不少于1次，运行环境恶劣或设备老化严重的变电站可适当缩短检测周期。

重要的新建、改扩建和大修的电气设备，宜在投运后1月内进行检测。 特殊情况下，如电气设备出现电晕放电声异常时、冰雪天气(特别是冻雨)、在污秽严重且大气湿度大于90%，宜及时检测。

(三)影响检测结果的主要因素 大气湿度和大气气压：大气湿度和大气气压对电气设备的电晕放电有影响，现场只需记录大气环境条件，但不做校正。

检测距离：紫外光检测电晕放电量的结果与检测距离呈指数衰减关系，在实际测量中根据现场需要进行校正。

电晕放电量与紫外光检测距离校正公式如公式(1)所示。 按5.5m标准距离检测，换算公式为：

2y10.033x2y2exp(0.41250.075x2) …………

……( 1 ) x2─—检测距离(m)

y2─—在x2距离时紫外光检测的电晕放电量。 y1─—换算到5.5m标准距离时的电晕放电量。

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(四)电晕放电检测内容

电晕放电强度(光子数，适用数字式紫外成像仪)。紫外成像仪检测的单位时间内光子数与电气设备电晕放电量具有一致的变化趋势和统计规律，随着电晕放电强烈，单位时间内的光子数增加并出现饱和现象，若出现饱和则要在降低其增益后再检测。

电晕放电形态和频度。电气设备电晕放电从连续稳定形态向刷状放电过渡，刷状放电呈间歇性爆发形态。

电晕放电长度范围。紫外成像仪在最大增益下观测到短接绝缘子干弧距离的电晕放电长度。

(五)电晕放电检测方法

应充分利用紫外光检测仪器的有关功能达到最佳检测效果，如增益调整，焦距调整，检测方式等功能。紫外检测应记录仪器增益、环境湿度、测量距离等参数。

导电体表面电晕异常放电检测：

a)检测单位时间内多个相差不大的光子数极大值的平均值。 b)观测电晕放电形态和频度。 绝缘体表面电晕异常放电检测：

a)检测单位时间内多个相差不大的光子数极大值的平均值。 b)观测电晕放电形态和频度。 c)观测电晕放电长度范围。 当电气设备外绝缘出现高频度、间歇性爆发的电晕放电并短接部分干弧距离后，应重新校核和评估电气设备外绝缘耐受水平。

三、紫外检测诊断方法

(一)设备局部放电紫外诊断方法 1.图像观察法

主要根据电气设备电晕状态，对异常电晕的属性、发生部位和严重程度进行判断和缺陷定级。

(1)支柱绝缘子和均压环

图11-12 支柱绝缘子出线位置电晕放电

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图11-13 支柱绝缘子端部均压环电晕放电

图11-14 支柱绝缘子端部电晕

图11-15 支柱绝缘子表面污秽严重，在小雨状态下的电晕发电

图11-16 支柱绝缘子端部均压环偏小

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图11-17 均压环表面电晕

图11-18 均压环表面电晕

图11-19 隔离刀闸端部均压环电晕放电

图11-20 瓷套底部尖端放电

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图11-21 复合绝缘子芯棒护套开裂及在工频运行电压下电晕放电

图11-22 SF6断路器可见光、红外和紫外检测

(a)塔架母线支撑绝缘子裂纹

(b)隔离开关法兰上的电晕，是由于电瓷材料电气性能恶化而引起的下部法兰电压增高产生的电晕

图11-23 支柱绝缘子存在缺陷时的发电过程图形

(2)导线和金具

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图11-24 线夹电晕放电

图11-25 导线断股电晕放电

图11-29 尖端放电

图11-27 复合绝缘子未装均压环端部电晕

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图11-28 导线表面尖端放电

图11-29 绝缘子和导线电晕放电情况

(a)均压环偏移导致绝缘子发生火花击穿

(b)支撑金具松动、导线芯线损伤

图11-30 造成无线导干扰水平超标之架空线路缺陷实例

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(a)电压互感器线高压引线截面过小

(b)耦合电容器结构缺陷(法兰尖棱，导线断面过小，安装螺栓不当)导致强电晕

图11-31电气设备电晕缺陷实例

图11-32产生电晕放电的搭接金属丝

(a)母线芯线损伤

图11-33母线电晕实例

(b)母线腐蚀

2.同类比较法

通过同类型电气设备对应部位电晕放电的紫外图像或紫外计数进行横向比较，对电气设备电晕放电状态进行评估。

(二)缺陷类型的确定及处理方法

通过检测电气设备光子数:5000-8000/S,设为一般缺陷,超过10000/S视为严重缺陷，绝缘

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设备有贯通性放电为紧急缺陷，及时报生技部和公司生产领导. 紫外检测发现的设备电晕放电缺陷同其他设备缺陷一样，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。

根据电晕放电缺陷对电气设备或运行的影响程度，一般分成三类：

第一类：指设备存在的电晕放电异常，对设备产生老化影响，但还不会引起事故，一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展。

第二类：指设备存在的电晕放电异常突出，或导致设备加速老化，但还不会马上引起事故。应应缩短检测周期并利用停电检修机会，有计划安排检修，消除缺陷。

第三类：指设备存在的电晕放电严重，可能导致设备迅速老化或影响设备正常运行，在短期内可能造成设备事故，应尽快安排停电处理。

第四节 紫外检测典型案例分析

一、紫外检测发现35kV全绝缘管型母线外绝缘局部击穿缺陷

用紫外成像检测管母，发现发热部位都存在放电现象，紫外放电如图11-34。

2号主变压器35kV侧A相3点 2号主变压器35kV侧B相1 位紫外图(主变与避雷器之间) 点位紫外图(主变与避雷器之间)

图11-34 各部位紫外成像测试图谱

二、紫外成像检测发现35kV避雷器线夹接触不良缺陷

用紫外成像检测发现，2号主变35kV侧避雷器B相与母线桥连接线夹处有放电信号，如图11-35所示：

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图11-35 紫外检测图(视频截图)

现场用望远镜观察发现，2号主变35kV侧避雷器A、B、C三相线夹固定至母线绝缘层外，接触不可靠，因此在线夹上产生悬浮电位放电。停电后，将避雷器线夹处母线绝缘层割开接口并重新连接紧固线夹，恢复正常，局放信号消失，见图11-36

图11-36 处理后紫外检测图(视频截图)

三、紫外光电检测发现支柱瓷绝缘子断裂

紫外光电检测图谱可以明显发现放电部位如图11-37所示。

图11-37 紫外光电检测发现220kV旁路母线支柱瓷绝缘子局部放电

四、紫外检测发现500kV出线场阻波器支柱绝缘子上端有电晕放电

5405/5406线出线场避雷器、CVT、出线套管、阻波器和支柱绝缘子在进行紫外电晕放电检测时，发现5405/5406出线场阻波器、支柱绝缘子上端有电晕放电。放电的图谱如图11-

38、11-39所示。

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图11-38 5405线路阻波器 图11-39 5406线路阻波器

A相光子数6184/min

B相光子数5626/min

对图谱的认真分析后发现阻波器、支柱绝缘子上端有放电的位置有四颗固定螺杆，该螺杆为普通镀锌螺杆，虽然旁边有均压罩，但螺杆底部在均压罩的保护范围之外，容易发生端部放电的情况，从而产生电晕。

五、紫外成像检测团林换流站站平抗直流场套管异常放电

极I平抗、极II平抗紫外检测放电如图11-40所示。

图11-40 极I平抗、极II平抗紫外检测放电

根据紫外检测结果，套管外表面并无高能量持续放电，套管表面的热点应是由内部放电引起，因此，认为放电起始于套管内部。套管外表面放电是由于内部绝缘材料绝缘性能下降导致的套管外部电场集中所致。

六、紫外成像检测发现220kV古荡变#1主变110kV开关异常

2012年2月13日在220kV古荡变#1主变110kV开关紫外测试过程中，发现#1主变110kV开关C相中间瓷瓶连接处紫外光子计数达25650(增益120)，通过可见光发现断路器瓷瓶与金具之间的过渡涂层剥落，判断由该原因造成表面氧化腐蚀，产生电晕，如图11-41所示。

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图11-41紫外检测开关图像

七、紫外检测220kV主变放电

紫外检测发现1#主变低压(35kV)出口桥计量互感器保险B相与支柱绝缘子处存在放电现象，如图11-42所示。

图11-42 #1号变35kV母线桥计量互感器保险紫外测试图

八、紫外成像检测110kV水城站110kV闸刀刀头电晕放电

通过紫外成像检测发现110kV古城1160母线闸刀A、B、C三相刀头处均有电晕放电，在增益40、门槛值70的情况下，光子数分别达到了A相1

41、B相16

1、C相175，存在明显的放电现象。如图11-43所示。

图11-43 紫外成像检测古城1160母线闸刀A、B、C三相刀头处均有电晕放电

九、紫外成像检测发现35kV电缆绝缘劣化缺陷

检测人员使用紫外成像检测方法发现220kV某变电站3号电容器35kV电缆三叉口处过热和局部放电缺陷。如图11-44所示

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图11-44电缆头紫外局部放电图谱

十、紫外成像检测发现35kV电力电缆终端头放电缺陷

检测人员进行紫外电晕测试时发现该变电站35kV1号电抗器组室外电缆终端头放电量255pC，如图11-45所示初步判断电缆终端头内部存在缺陷。停电解体，发现该电缆头热缩接地软铜线未焊接，电缆头铜屏蔽未紧密缠绕。更换后测量无异常。

图11-45 35kV1号电抗器组室外电缆头紫外测试图

十一、紫外热成像检测发现500kV姆舜5482线复合绝缘子发热缺陷

姆舜5482线103#导线大号侧跳线合成绝缘子进行紫外热成像检测，检测结果如图11-46所示。根据设备缺陷判断依据，判断合成绝缘子串局部发热，热点明显，缺陷性质为严重缺陷。

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图11-46 紫外热成像图

紫外成像可以灵敏的发现输变电设备外绝缘的电晕放电，紫外成像仪器能将局部放电造成的紫外光转化为人眼可见的光，非常直观，如绝缘子与邻近高压设备距离过近、悬式绝缘子球窝腐蚀、瓷套与法兰或金具之间表面氧化腐蚀、导线毛刺、导线散股等。成为了近年来监测设备外绝缘状况的一种有效手段。

十二、紫外检测发现500kV出线场阻波器支柱绝缘子上端有电晕放电

天荒坪公司500kV出线场设备1997年投产。2012年4月 对5405/5406线出线场避雷器、CVT、出线套管、阻波器和支柱绝缘子进行了紫外电晕放电检测。在检测过程中发现5405/5406出线场阻波器、支柱绝缘子上端有电晕放电，其中5405线路阻波器A相光子数6184/min，5406线路阻波器B相光子数5626/min。经分析后认为是阻波器支柱绝缘子上端的四个固定螺栓没有任何防晕措施，螺杆的螺牙等尖端部位在高电场下电晕放电。后结合设备停电检修，在该类型双头螺杆上下部加装半球形无磁不锈钢屏蔽螺母后正常。

5405/5406线出线场避雷器、CVT、出线套管、阻波器和支柱绝缘子在进行紫外电晕放电检测时，发现5405/5406出线场阻波器、支柱绝缘子上端有电晕放电。放电的图谱如图11-

47、11-48所示。

图11-46：5405线路阻波器

图11-48：5406线路阻波器

A相光子数6184/min

B相光子数5626/min 对图谱的认真分析后发现阻波器、支柱绝缘子上端有放电的位置有四颗固定螺杆，该螺杆为普通镀锌螺杆，虽然旁边有均压罩，但螺杆底部在均压罩的保护范围之外，容易发生端部放电的情况，从而产生电晕。

在设备停电后，对该类型的螺杆加装了屏蔽螺母后正常，如图11-

49、11-50所示。

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图11-49 螺杆上端的屏蔽螺母

图11-50 螺杆下端的屏蔽螺母

十三、紫外成像检测发现220kV古荡变#1主变110kV开关异常

2012年2月13日浙江省杭州市电力局220kV古荡变#1主变110kV开关紫外测试过程中，发现#1主变110kV开关C相中间瓷瓶连接处紫外光子计数达25650(增益120)，通过可见光发现断路器瓷瓶与金具之间的过渡涂层剥落，造成表面氧化腐蚀，产生电晕。后结合该站改造更换整组断路器，复测后正常。

使用的带电检测仪器为OFIL的SuperB紫外成像仪。

2012年2月13日在220kV古荡变#1主变110kV开关紫外测试过程中，发现#1主变110kV开关C相中间瓷瓶连接处紫外光子计数达25650(增益120)，通过可见光发现断路器瓷瓶与金具之间的过渡涂层剥落，判断由该原因造成表面氧化腐蚀，产生电晕。

图11-51 紫外图像

图11-52 可见光图像

停电后，对#1主变110kV开关进行了超声波探伤，未发现明显异常。结合该站改造更换整组断路器后，复测数据正常。

断路器瓷瓶与金具之间的过渡涂层由于出厂时工艺不良，或者在运输安装过程中受损，在运行时，由于热胀冷缩、潮气渗入等因素造成剥落破损，加速了表面氧化腐蚀，产生电晕放电。

参考文献

[1] 宣桂鑫等，光学教程，中国计量出版社，1989

22

[2] 傅晨钊等 紫外电晕检测仪检测线路绝缘子的模拟试验

华东电力 2003年6 [3] 张钦芝，新型日间电晕探测照相机.国际电力，2001.2

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第五篇：预防紫外线辐射过度暴露





 预防紫外线辐射过度暴露——世卫组织建议限制正午暴露于太阳的时间： 上午10点至下午2点(=太阳正午的前后

两小时)太阳的紫外线最强。在这几个小时内尽可能限制暴露于太阳。 聪明地使用遮阳物： 建议当紫外线最强时寻找遮阳处，但是树、伞或遮

篷等遮阳结构不能提供全部防晒作用。遮阳规则：“留神你的身影 - 身影短粗，寻找遮阳处!”可当作一个简单的备忘录。

 穿着防护服： 宽边帽子可为眼睛、耳朵、脸部和后颈提供良好的防晒作

用。具有充足的侧面保护、能对紫外线A和紫外线B提供99%至100%保护的太阳镜将极大地减少由太阳暴露造成的眼损伤。编织紧密的宽松衣服将对阳光提供额外的保护。

 使用防晒霜： 大量使用防晒指数为15+的广谱防晒霜并每两个小时擦抹

一次，或在室外工作、游泳、玩耍或运动之后使用，能够有助于保护皮肤免受紫外线辐射。应用防晒霜暴露不应用以延长阳光暴露，而应在暴露不可避免时保护皮肤。

 避免太阳灯和晒黑美容院： 日光浴床损伤皮肤和无保护的眼睛，并且最

好应完全避免。世卫组织建议，18岁以下的青少年根本不使用它们。 了解紫外线指数： 紫外线指数用于测量紫外线辐射。紫外线指数越高，

皮肤和眼睛损伤的风险就越大。利用紫外线指数安排太阳安全户外活动。当紫外线指数预报辐射级别为3(中度)或更高时，应采取太阳安全防护措施。

 保护儿童： 儿童一般比成人更容易受环境危害的影响。在室外活动期

间，应如上保护他们避免高紫外线暴露，并且婴儿应始终留在阴凉处。在学校中促进防晒特别重要，使儿童们了解过度暴露的风险和如何避免过度暴露。世卫组织已制定特别规划以处理这一问题。

紫外线辐射

到达地球表面的紫外线辐射主要由长波长紫外线A及少量短波长紫外线B组成。大多数紫外线B和极短波长紫外线C已被大气层过滤掉。紫外线辐射水平受下列方面影响：

 太阳高度： 太阳在空中越高，紫外线辐射水平越高，相对于紫外线A而

言，紫外线B增加。因此，紫外线辐射随一天和一年中的不同时间而变化。



 纬度： 越接近赤道地区，紫外线辐射水平越高。云量： 在晴朗无云的天空，紫外线辐射水平最高。但是，即使有云层，

由于在大气层内的分散，紫外线辐射水平可以很高。

 海拔高度： 海拔越高，大气层越薄和气团减少;吸收的紫外线辐射越

少。

 臭氧： 大气层中存在的臭氧吸收一些否则到达地球表面的紫外线辐射。

臭氧消耗导致紫外线B水平增高，而对紫外线A水平影响极小。

 地面反射： 草、土壤和水反射不到10%的紫外线辐射;新鲜的雪反射多

达80%;干海滩沙子约15%和海水泡沫约25%。

紫外线辐射既看不见又摸不着。因此，紫外线辐射测量方法是必要的，以便准确确定地面环境紫外线辐射的程度。诸如全球太阳紫外线指数等紫外线辐射测量方法(见

www.who.int/uv)将所有太阳紫外线辐射加在一起，同时考虑到其造成皮肤损伤的能力。如果不具备测量方法，可以地理纬度为基础大致估计周围紫外线辐射水平。

对于个人而言，紫外线暴露另外取决于行为以及在室外(包括职业)活动期间使用防晒物品(例如衣服、帽子、防晒霜和太阳镜)等因素。个人的皮肤类型也至关重要。皮肤白皙的人比皮肤黑色的人更容易受到灼伤。

过度紫外线辐射暴露的健康后果

使用从科学文献中系统收集的证据，世卫组织已确定明确由紫外线辐射暴露引起的9个不良健康结果。为这些健康结果完成了对全球疾病负担，包括死亡率和发病率的评估。评估的9种疾病为：

 皮肤恶性黑素瘤：皮肤黑素瘤是极严重的一种恶性肿瘤。虽然治疗正在

改进，但是黑素瘤仍然具有显著的死亡危险。在世卫组织报告中估计的50%至90%由黑素瘤造成的疾病负担可归因于紫外线辐射暴露。

 皮肤鳞状细胞癌：这是另一种恶性皮肤癌，一般比黑素瘤发展慢，并且

不大可能造成死亡或持续残疾。在皮肤鳞状细胞癌总疾病负担中，50-70%可归因于紫外线辐射暴露。

 皮肤基底细胞癌：这种皮肤癌主要出现在老年人中，并且通过局部扩散

缓慢生长。据估计，皮肤基底细胞癌的发病率和死亡率的50-90%可归因于紫外线辐射暴露。

 角膜或结膜鳞状细胞癌：这是眼部表面一种罕见的肿瘤。由角膜或结膜

鳞状细胞癌造成的约50-70%的疾病负担可归因于紫外线辐射暴露。下列病症也是过度紫外线辐射的后果，但是由于可获得的关于发病率和/或可归因于紫外线部分的数据很少，对于总疾病负担估计数存在相当大的不确定性：

 光老化： 慢性晒伤与形成皮肤病症有关，称为日光性角化病。在罕见的

情况下，这些病症是恶化前病症。由日光性角化病造成的疾病负担100%可归因于紫外线辐射暴露。

 灼伤： 灼伤可能是严重的，出现水泡，并且由此产生的疾病负担100%

可归因于紫外线辐射暴露。

 皮质性白内障： 白内障是一种晶状体变得越来越混浊的眼病，导致视力

受损和最终失明。眼睛长期暴露于太阳增加了罹患称为皮质性白内障的一种特定白内障类型的危险。在所有与白内障有关的疾病负担中，有5%可直接归因于紫外线辐射暴露。

 翼状胬肉： 这是一种眼睛表面的翼状肉质生长。40-70%的疾病负担可归

因于紫外线辐射暴露。

 唇疱疹再激活： 过度紫外线辐射暴露引起免疫抑制和单纯疱疹病毒再激活(“唇

疱疹”)。25-50%的疾病负担可归因于紫外线暴露