基于超聲波局部放電檢測技術(shù)研究

1、基于超聲波局部放電檢測技術(shù)研究（國網(wǎng)青海省電力公司檢修公司 青海西寧810000）摘要：隨著現(xiàn)代巧網(wǎng)的不斷發(fā)展，人們對電網(wǎng)運行的安全性和可靠性提 出了更高的標準,局部放電檢測作為一種有效的帶電檢測手段并且不會破壞設備 木身，越來越受到人們的關(guān)注和青睞。木文介紹了局部放電的基木特點及常見的 局部放電現(xiàn)象，分析了超聲波局部放電檢測原理，并實例分析了超聲波檢測案列。關(guān)鍵詞：局部放電；超聲波；檢測原理0前言由于電氣設備的長期運行或者不正常運行，內(nèi)部絕緣可能會發(fā)生某種劣 化，在高電壓和電場環(huán)境下，絕緣性能將逐步下降，嚴重時會導致局部放電，甚 至發(fā)牛絕緣擊穿和損壞，一旦設備發(fā)牛損壞，輕者對電力系統(tǒng)造成設備

2、故障損失， 重者造成人員事故甚至整個電網(wǎng)的崩潰，發(fā)牛大面積停電，給社會帶來巨大的經(jīng) 濟損失，因此，電氣設備的狀態(tài)，尤其是絕緣狀況，急需電力人員第一時間掌握。縱觀國內(nèi)外發(fā)牛的多起gis組合電氣和巧關(guān)柜設備事故，其中因為內(nèi)部局放 而發(fā)生的重大事故屢見不鮮。前大家都認為，這類設備正常情況下可少維修甚至 無需維修，但是在現(xiàn)場運行中卻遠遠不是送樣，如何及時、準確的發(fā)現(xiàn)局部放電 隱患，是擺在電力工作者面前的重要難題。1局部放電基木特點當很小的范圍內(nèi)存在電場，場強集中，積累的微小放電會將絕緣介質(zhì)慢 慢劣化，久而久之，絕緣體會被擊穿，導致故障逐步擴大。當局部放電發(fā)牛后， 在電氣設備內(nèi)部和外部均會不同程度的發(fā)牛

3、一些物理 或者化學變化，例如發(fā)光、 發(fā)熱、異響等等，并以電磁波、氣體或者聲波等形式向外釋放能量，而局放檢測 正式利用送些特殊的信息特點，采取各種不同的方式進行信息收集、分析，從而 判斷局部放電的。2常見的局部放電現(xiàn)象2.1局部放電概述局部放電發(fā)生在微小的區(qū)域，并逐步使絕緣劣化，可能存在于設備內(nèi)部，也可能 在絕緣材料表面。不同的放電缺陷表現(xiàn)出不同的放電型，在現(xiàn)場gis組合電器常 見放電類型主要為：絕緣內(nèi)部放電、顆粒放電、尖端放電、懸浮放電；在開關(guān)柜 裝置中常見放電類型主要為：內(nèi)部放電、表面放電、尖端放電、懸浮放電。2.2gis局部放電通常情況下，gis組合電器的支撐絕緣子內(nèi)部有氣泡、顆?；蛘唠s物

4、， 絕緣材料表面有破損，部分零部件接觸不良或者松動等都可能導致gis設備部放 電。1)懸浮放電：電器設備在運輸或者運行中，零部件松動，接地不良，使得 金屬部件上產(chǎn)生了一個對地的懸浮電位，久而久之，形成局部放電，若得不到及 時修復，將可能導致結(jié)緣損壞。特征為:(1)信號強，脈沖幅值穩(wěn)定，脈沖間隔 穩(wěn)定，高頻含量多;(2)間隙對稱吋，正負半波對稱，間隙不對稱，正負半波不 對稱；(3)放電脈沖主要集中在一、三象限。2) 自由金屬顆粒放電：當自由顆?；蛘唠s物在組合電器內(nèi)部時，受到 地球引力和電場的共同影響，顆粒或雜物會在組合電器內(nèi)部上下漂移，每次碰到 殼體就會發(fā)出聲波信號，當移動到盆式絕緣子附近時，表

5、面絕緣會受到損壞而放 電。特征為：碰撞外殼產(chǎn)生的機械信號強，電信號較弱；(2)無固定相位特征， 幅值不穩(wěn)定;(3)通常電信號最大信號出現(xiàn)在電壓峰值處。3) 絕緣內(nèi)部氣隙放電：當盆式絕緣子內(nèi)部有氣隙或者雜質(zhì)時，可能引 發(fā)絕緣內(nèi)部氣隙放電，這種缺陷常見于新設備投運中，設備在出廠時重點檢查, 尤其到了設備交接驗收時更要嚴格把關(guān)，做好各種試驗，防止帶著此類缺陷。特 征為:(1)脈沖幅值相對較小，幅值變化大，高頻含量少，間隔變化大；(2)不規(guī) 則氣泡正負半波不對稱;(3)放電脈沖集中在一、三象限。4) 尖端放電：gis內(nèi)部導體上如果存在毛刺，會使局部場強增加形成放電，氣壓和毛刺的尖銳程度對放電有影響。毛

6、刺大于l-2mm就認為是有害的。 通常以電暈放電的局部放電形式表現(xiàn)出來。特征為（1）放電脈沖次數(shù)多，信號最 大值通常在電壓峰值處；（2）正負半波嚴重不對稱；（3）高頻含量少。2.3開關(guān)柜局部放電在日常變電運行過程中，開關(guān)柜極易發(fā)生局部放電，原因有多種，女口： 導體尖端處的電暈放電，導體接觸不良引起的懸浮放電，導體表面污垢引起的表 面放電，設備工藝缺陷引起的內(nèi)部空穴放電，真空斷路器內(nèi)局部放電，電纜接頭 處局部放電等等，嚴重影響著人員、設備以及電網(wǎng)的安全運行。1）內(nèi)部放電：如瓷瓶開裂、絕緣材料存在氣泡等引起的絕緣介質(zhì)內(nèi)部 放電，很容易發(fā)展形成絕緣擊穿，對設備危害很大。2）表面放電：如開關(guān)柜內(nèi) 絕緣

7、子積灰嚴重等，表面放電受環(huán)境濕度的影響很大。當場強分量達到一定值時, 可能岀現(xiàn)表面電暈放電。3）尖端放電：如高壓導體突出毛刺等引起電氣設備電 場極不均勻的情況下，可能發(fā)生局部放電。4）懸浮放電：當設備金屬零部件因 松動或者接觸不良等原因形成懸浮電位，吋間久了，在部件上會發(fā)生懸浮放電。 如套管內(nèi)的均壓裝置異常等。3超聲波檢測原理3.1基本原理當電氣設備發(fā)生局部放電吋，同吋會產(chǎn)生一些物理特征，如振動，會w 聲波的形式向外傳播，聲波的頻率范圍從數(shù)赫茲到數(shù)兆赫茲，而人耳能聽到的只 有低于20赫茲的聲波，其他無法聽見，高于這一頻率的聲波只能通過超聲波傳 感器采集，通過江超聲波信號轉(zhuǎn)化為電信號進行進一步分

8、析，最終判斷出電為設 備局部放電的類型和程度。同時，在電力設備上安裝多臺超聲傳感器，根據(jù)電與 聲信號之間的時間差計算，就可w得出放點點與安置的傳感器間的距離，從而 實現(xiàn)局放定位。3.2系統(tǒng)組成gis超聲波局部放電檢測系統(tǒng)由超聲波傳感器、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處 理單元等組成。一般基于超聲波儀器測量局放的頻率為10k-100k,超聲波局部放4電檢測系統(tǒng)組成框圖如圖lo圖1超聲波局部放電檢測系統(tǒng)示意圖聲波檢測分為接觸式和非接觸式，接觸式在實際工作中常于檢測gis和 電纜終端等設備。非接觸式超聲檢測設備，常用于檢測高壓開關(guān)柜設備，通常與 tev檢測技術(shù)配合使用。4現(xiàn)場實例分析1）案列經(jīng)過某33okv變電

9、站進行送電前的檢查試驗中，該供電公司檢修試驗班人員 在對設備進行送電前的耐壓試驗，經(jīng)過測試數(shù)據(jù)分析，結(jié)果為合格，隨后對s設 備進行了超聲波局部放電檢查測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)母線氣室第14號測試位的聲波峰 值和有效值較人。最后解體氣室進行檢查，發(fā)現(xiàn)第14號測試位周圍以及設備罐 體靠底下部位置有較為明顯的雜質(zhì)堆積，從而及時發(fā)現(xiàn)并根除了隱患。2）檢測方法在本次檢測過程中，a點有效值與峰值分別為16.0mv> 59.0mv, b點 有效值與峰值分別為0.2mv> i.omv,敲打殼體后，a點有效值增長為19.0mv, 峰值增長為ho.omv, b點有效值增長為0.5mv,峰值增長為6mv, a、b

10、兩點的 增幅較明顯。本次檢測中，b點的數(shù)值在敲打后檢測數(shù)值明顯變大，說明該點附近有 放電源，但是仔細查看整體組合電器本體，信號峰值的附近并無絕緣支撐件，并 口距離最近的盤式絕緣子大約有0.9m遠，從而推測罐體壁上可能有細微顆粒類 物體存在。最后，該供電公司決定將可疑組合電器進行解體檢查，解體氣室后， 工作人員在第14號測試位旁的手孔蓋內(nèi)和罐體內(nèi)下部底側(cè)都發(fā)現(xiàn)有雜質(zhì)。 5結(jié)語無論是gis組合電氣設備還是開關(guān)柜設備，其內(nèi)部的局部放電均有著不 同程度的特征表現(xiàn)，只有熟練掌握了各種局放缺陷的特性和局放檢測儀器的原理, 才能較好識別、判斷局部放電缺陷，對于當前較為前沿的特高頻、超聲波和tev 檢測h種技術(shù)，哪種技術(shù)手段都不是萬能的，很多吋候，