電氣設備故障案例

電纜部分放電故障案例 1

→2(放大圖)

電纜部分放電故障案例 3

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簡介

電暈放電的發生原因與影響

"電暈放電"(corona discharge)的發生原因與部位

1. "電暈放電"一般指存在導體表面之氣中放電現象，當帶電體表面電位梯度超過空氣的絕緣強度(約30KV/cm)時，會使空氣游離產生電暈放電現象；特別是高壓電力設備，其常因設計、製造、安裝及維護工作不良而形成電暈放電問題。
   
2. 經常會發生電暈放電的部位包括：
   a. 高壓導體之粗糙表面或終端銳角區域。
   b. 高壓絕緣層之內部缺陷(如內部氣隙)與表面污染區。
   c. 高壓套管(bushing)或導體終端(live ends)絕緣處理不良處。
   d. 高壓導線斷股或終端未作處理區域。
   e. 間隔片(spacers)與阻尼器(dampers)。

電暈放電之不良影響

1. 產生離子衝擊(ion bombardment)效應，加速破壞電力設備之構成材質。
2. 產生臭氧(ozone)、氮氧化物(oxides of nitrogen)及硝酸(nitric acid)等；該化學物質會加速絕緣老化，並使銅金屬表面氧化影響接觸面之導電效果。
3. 會產生無線電干擾訊號(RIV；radio interference voltage)，影響收訊或收視之效果。
4. 消耗電能,降低電力傳輸效率。
5. 電暈放電往往是嚴重閃絡現象的先期徵兆。

電暈放電的類型與無線電干擾(RIV)

電暈放電主要區分成三種類型：

1. 負電荷的火燄狀電暈放電(negative “flame-like” corona)
   此一型式放電主要發生於帶負電之導體(即發生於負半波)，通常發生於尖銳點、外觀上，這種放電的形狀象火燄狀，其形狀、放電方向、大小隨環境條件變動而有很大的變化性。該放電會產生較強的聲波，其頻率約為主要音頻(100Hz)的倍頻(double)或多倍頻(multiple)。
2. 火花間隙放電(spark gaps)
   在高磁場區域內，兩片互相絕緣(即不直接連接而存有空隙)的金屬面之間容易產生火花間隙放電。金屬面之間因電磁場感應出電壓而形成放電，這種放電因為是感應電壓而形成，因此不容易用肉眼發現，但是在紫外光放電檢測儀(CoroCAM)的感測頻率下，其顯示形狀雖小，但反而較為明亮與穩定。該放電也會產生聲波，強度較負電荷放電為大，但其頻率不同於主要音頻。
3. 正電荷的輝光電暈放電(positive glow corona discharge)
   此一型式放電主要發生於帶正電之導體(即發生於正半波)，通常發生於尖銳點處、外觀上，這種放電的形狀較小，且在放電點周圍形成輝光的形狀。就相對性而言，其放電強度較弱，產生之聲音也甚微弱。

放電問題與無線電干擾(RIV)之關係

一般而言，此二者有如下之關係：

1. 各類型之電花隙放電缺陷均會導致嚴重的無線電干擾問題。
2. 如果電暈現象已經到達可用肉眼(在夜間)察覺到的程度，表示該電暈已經產生嚴重的無線電干擾問題..
3. 正電荷的輝光電暈放電並不會產生嚴重之無線電干擾問題。

CoroCAM(紫外線放電影像檢測儀)的感測原理

　　電暈現象導因於氣體分子的電離化(ionizing)，發生於電力場或靜電場(electric or electrostatic field)較高的區域,這些高電場的形成，主要導因於設計不良、施工不良，或運轉時來自於環境的污染沉積物質。在電離化的過程中，氣體分子會持續地獲得並釋放能量，其釋放能量的同時並會產生光波及聲波。CoroCAM即是針 對電暈放電產生的光波進行感測。

　　氣體電離後放射之光的頻率與被電離化的氣體種類有關，因為空氣中主要的成份是氮氣(N2)，而氮氣的放射頻譜主要落在紫外光(UV, ultraviolent;λ= 280~400nm)波段，但與太陽光輻射頻譜卻有部份重疊(請參考附圖)依附圖所示，空氣中的電暈輻射頻譜中，仍有部份能量的波長低於280nm，這一部份的波長稱為太陽盲光(solar-blind)，利用這段波長進行電暈輻射檢測，可以避免受到太陽輻射之干擾。

　　CoroCAM的系列產品即是針對紫外光頻譜進行偵測，以發現電暈放電問題，在沒有太陽光的干擾下(室內或晚間)，CoroCAM各型號產品均功能顯著；至於在有太陽光干擾的環境下(晴天)，CoroCAM II / IV / IV+ 三款機型內含特殊的濾波技術，可針對太陽盲光(solar-blind)波段進行感測，使電暈放電檢測工作不必受強烈陽光之限制。

CoroCAM(紫外線放電影像檢測儀)的特點與效用

CoroCAM是以影像方式顯示電暈放電問題，讓使用者『看得見』電暈放電現象，以獲得充分的資訊，採取正確的修正措施，其特點為：

1. 可由放電影像明確指出放電部位(不是用概略猜測方式)。
2. 可由放電影像結構研判造成放電之原因(對研判造成放電之原因有很大的幫助)。
3. 檢測結果可提供具體影像資料，有利權責人員逐級報告異常問題或作資料存檔與比對。
4. 原廠提供影像處理軟體，方便使用者建立自己的檢測資料庫。
5. 在活電下採非接觸式、巡視檢測方式，可避免感電危害，並大幅提高檢測工作效能。
6. 儀器敏感度高，且不受一般環境因素干擾(如電磁場、陽光照射、雜音等干擾)。

CoroCAM可幫助使用者進行下列工作：

1. 協助高壓電力設備之設計與生產工作。
2. 評估新裝設電力設備之施工品質。
3. 確認電場應力過高區域。
4. 確認絕緣不良問題。
5. 評估電場應力消除裝置(電暈環)之設備效果。
6. 監測閃絡放電問題。
7. 協助高壓配線施工人員之養成訓練。
8. 評估礙子清洗之週期與時機。
9. 評估礙子防污措施之效果。
10. 發現輸電線斷股位置。
11. 發現鬆脫之夾鉗接點。
12. 執行電力設備預知保養檢測工作。
13. 確認無線電波或電視收訊干擾源。
14. 發現倉儲區之紫外線能量來源(避免商品裂化) 。
15. 發現紫外線燃燒火燄(避免火災)。

檢測之應用

CoroCAM(紫外線放電影像檢測儀)之檢測應用可包括：

1. 電暈發生於電場強度過高的區域，使其週圍的空氣產生電離化(ionisation)，在電離過程中會產生特定頻率的電波(無線電干波)，當電暈源距離住家夠近時，會干擾電視的收視訊號。
2. 檢測絕緣子週圍的部份放電問題，是CoroCAM主要的工作應用，當電暈環週圍產生部份放電現象異常時，表示其有進一步產生閃絡放電之可能性，並導致電力設備故障。絕緣礙子表面的放電與電暈強度增強代表著其表面空氣的污染程度增加，供電人員可由CoroCAM儀器的檢測結果來決定清洗礙子的週期與時機。
3. 輸電線路如存在股線鬆馳的現象時，可能會產生無線電干擾電壓(RIV)，影響鄰近居民的收訊狀況。
4. 在11KV配電線路之電花隙(spark gap)問題中，應用CoroCAM儀器的檢測效果是非常顯著的。在處理配電線路的接點時，由於壓接(clamping)、栓接(bolting)、或導線末端處理不良，會產生空氣間隙，該氣隙因大小而形成不同的電位差，這些氣隙就是一種電花隙，也是無線電干擾電壓(RIV)的來源之一。
5. 在高壓電力設備的設計與生產過程中，可應用CoroCAM儀器對設備進行電暈測試，以評估該設備之性能。
6. 新設變電所或新增變電設備時，以CoroCAM儀器進行電暈問題稽核,可供評估施工品質。
7. CoroCAM儀器是預知保養檢測的有效工具。一般電氣人員已熟知紅外線熱像儀在電氣過熱問題的檢出效果，特別是接點不良問題的檢測，熱像儀已成為最有效的工具；而在絕緣不良問題的檢測工作中，CoroCAM較之熱像儀更為靈敏而有效。電氣設備問題主要導因於接點與絕緣兩類不良因素，應用熱像儀加上CoroCAM可使電氣保養檢測工作趨於完備。
8. 在高壓配線施工人員的養成訓練工作方面，可利用CoroCAM儀器檢查工作成品並作成放電影像，由這些記錄可協助評定施工人員的技術是否合於標準，或發現工作瑕疵問題所在，協助其改善。
9. CoroCAM II型號之檢測儀，另有提供額外之配套分析工具，極適合從事相關研究工作之需求，該檢測儀，可用以調查礙子電暈現象的形成原因與電暈放電類型。CoroCAM II主要是用在研究用途或實驗室中。透過同步取得電流/電壓及電暈放電影像而得以清楚的了解放電過程中的電壓/電流之變化關係。
10. 紫外線放電影像檢測儀可用以評估線路的污染程度，利用紫外線放電影像檢測儀(CoroCAM)檢測輸電線路，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。
11. 紫外線放電影像檢測儀可用以調查通訊光纖電纜架設之問題。架設於架空接地線旁的通訊光纖電纜的狀況，會受到電暈現象的影響。當發生電暈現象時，可能會影響通訊的頻寬，並且使綑接用的膠帶老化。如果產生電暈的時間很長，還可能進一步侵蝕光纖電纜的絕緣層。而紫外線放電影像檢測儀可用以調查是否存在這種電暈現象。
12. 紫外線放電影像檢測儀，可以用來檢查配電盤內部設備的電暈放電現象。電力設備維護人員會擔心盤體內部的開關設備、銅排、螺栓、螺母、電纜終端處理頭...等，各項設備是否有電暈放電現象，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。