超聲波局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)原理

GIS的運(yùn)行電壓、熱、力等引起的絕緣老化和設(shè)備的生產(chǎn)、運(yùn)輸、組裝調(diào)整、運(yùn)行、維護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生或殘留的各種潛在缺陷，會(huì)逐漸擴(kuò)大，降低內(nèi)部絕緣的電氣強(qiáng)度，導(dǎo)致故障。 導(dǎo)體間的絕緣只在一部分區(qū)域被電場(chǎng)破壞的放電現(xiàn)象稱為局部放電(簡(jiǎn)稱為PD)。 前期潛在性故障主要以局部放電的形式出現(xiàn)。

　　超聲波局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)原理，局部放電是脈沖放電，電力設(shè)備發(fā)生局部放電時(shí)，GIS設(shè)備內(nèi)部和周圍空間會(huì)發(fā)生一系列光、聲、電和機(jī)械的振動(dòng)等物理現(xiàn)象和化學(xué)變化，這些局部放電產(chǎn)生的各種物理和化學(xué)變化可以為監(jiān)測(cè)電力設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀態(tài)提供判斷依據(jù)。

　　當(dāng)GIS設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，在電荷中和的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生劇烈的電流脈沖，在發(fā)生局部放電的部分區(qū)域，SF6氣體瞬間受熱膨脹，產(chǎn)生類似爆炸的效果，放電結(jié)束后本來(lái)受熱膨脹的區(qū)域恢復(fù)到原來(lái)的體積，該部分放電產(chǎn)生的收縮的體積變化因此，當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，隨著超聲波的產(chǎn)生，局部放電由一系列脈沖形成，由此產(chǎn)生的聲波也由脈沖形成。 另一方面，超聲波檢查法也可以檢測(cè)運(yùn)動(dòng)粒子產(chǎn)生的機(jī)械波，在一般的工序中使用超聲波來(lái)區(qū)分粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

圖1-1 超聲波法檢測(cè)局放示意圖

　　超聲波局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)原理，局部放電產(chǎn)生的聲波光譜分布范圍約為10Hz~107Hz，觀測(cè)到頻率隨GIS結(jié)構(gòu)、放電狀態(tài)、傳播介質(zhì)及環(huán)境條件的變化。 在SF6氣體中，聲波的衰減約為空氣中的20倍，高頻分量的衰減遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低頻分量，因此聲波的低頻分量檢測(cè)得比較豐富。

　　在GIS中，除了局部放電產(chǎn)生的聲波外，還有導(dǎo)電性微粒碰撞金屬殼體、電磁振動(dòng)和操作引起的機(jī)械波振動(dòng)等產(chǎn)生的聲波，但這些聲波的頻率都很低，一般為10kHz左右。

　　GIS由金屬頂端、自由金屬粒子、懸浮電位、絕緣子氣泡、絕緣子表面粒子產(chǎn)生局域信號(hào)，其中由金屬頂端、自由金屬粒子、懸浮電位產(chǎn)生超聲波信號(hào)。

　　超聲波傳播到兩種不同介質(zhì)的界面后，入射波的一部分能量在界面上反射，稱為反射波，另一部分能量透過(guò)界面進(jìn)入另一種介質(zhì)，稱為折射波。 超聲波在介質(zhì)中傳播，其聲能隨著傳播距離的增加而逐漸衰減。

　　超聲波局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)原理，一般的超聲波定位檢測(cè)法中使用的超聲波傳感器類型有接觸式聲發(fā)射傳感器和非接觸式聲發(fā)射傳感器。 目前，GIS儀器局部放電檢查通常采用接觸式超聲波檢查法。 方法：通過(guò)在GIS外殼外壁安裝接觸式聲發(fā)射傳感器，測(cè)量其內(nèi)部的局部放電信號(hào)。

　　超聲波局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)主要優(yōu)點(diǎn)包括：

　　(1)傳感器與GIS設(shè)備的電路沒(méi)有直接聯(lián)系，不影響設(shè)備的運(yùn)行

　　(2)超聲波檢查法檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，不受現(xiàn)場(chǎng)電磁信號(hào)的干擾

　　(3)由于超聲波信號(hào)衰減大，所以局放定位精度高

　　(4)超聲波傳感器布局位置受到限制，可以進(jìn)行設(shè)備全面的檢查。

　　超聲波局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)其缺點(diǎn)主要有：

　　(1)在現(xiàn)場(chǎng)使用容易受到周圍的環(huán)境噪聲和設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)的影響。

　　(2)電力設(shè)備常用絕緣材料中的超聲波信號(hào)衰減較大。