Evaluierung einer CCD Kamera zur Detektion von UV-Emissionen durch Koronaentladungen

Abstract:
Für den Betrieb von Umspannanlagen und Hochspannungsfreileitungen, aber auch für den Laborbetrieb werden Möglichkeiten gesucht, Koronaentladungen zu detektieren und präzise zu lokalisieren. Diese sind in den meisten Fällen ungewollte Entladungen und oftmals ein Indikator für Fehlstellen, welche bei isolierenden Materialien zu einer elektrischen Überbeanspruchung oder Degradation führen und schlussendlich einen Ausfall zur Folge haben. Im Speziellen an Freileitungen können Koronaentladungen ein Hinweis auf Defekte, Alterung, Beschädigung oder falsche Montage der Armaturen, Leiter- und Erdungsseilen oder Isolatoren sein. Aktueller Stand der Technik sind UV-Kameras, die mit Bildverstärkertechnologie die vergleichsweise schwachen UVEmissionen sichtbar machen. In dem Anwendungsszenario einer Freileitungsbefliegung mittels Helikopter geraten die am Markt erhältlichen Kameras an ihre Grenzen. Die erhältlichen Kameras sollen bei einem Inspektionsflug parallel zur Sichtinspektion eingesetzt werden, jedoch ist dies aufgrund der Brennweite und Auflösung des Kamerasystems gegenwärtig nicht möglich. Demnach müsste unter Verwendung aktueller UV-Kameras eine andere Flugroute geflogen werden, die allerdings eine visuelle Inspektion aufgrund der Entfernung zu Mast und Leiterseil ausschließt, so dass für eine Sichtinspektion und eine Koronadetektion separate Befliegungen durchgeführt werden müssten. Für diese Anwendung wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes der Einsatz einer kompakten und leistungsfähigen Kamera mit Charged Coupled Device Sensor (CCD-Sensor) untersucht. Die Kamera ist theoretisch in der Lage, die UVEmissionen von Koronaentladungen im Bereich von 250 nm – 400 nm zu detektieren. Die ersten Laboruntersuchungen zur Leistungsfähigkeit des Kamerasystems sind vielversprechend und beweisen die Machbarkeit. Die Verwendung der Kamera setzt eine Vorselektion des spektralen Bereichs voraus, um die Dynamik der Kamera voll ausnutzen zu können und eine Übersteuerung des Sensors zu vermeiden. Hierfür wurden Filter mit unterschiedlichen Bandpass-Charakteristika untersucht sowie die UV-Sensibilität der Kamera bei verschiedenen Intensitäten der Koronaentladungen auf der Oberfläche und bei Spitze-Platte Anordnungen bestimmt.