論高壓電力設(shè)備絕緣診斷的聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)

尚坤

摘 要：加強(qiáng)絕緣老化機(jī)制研究對(duì)于絕緣檢測(cè)而言有著十分重要的意義，聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)是一種十分有效且具有較大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)方式。本文主要分析了高壓電力設(shè)備絕緣診斷聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：高壓電力設(shè)備；絕緣診斷；聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.186

如今聚合物復(fù)合材料在高壓電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，該材料加工中絕緣與導(dǎo)體截面會(huì)留有氣泡，高壓系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)絕緣老化明顯加快，同時(shí)絕緣內(nèi)部形成分層和裂紋等多種絕緣缺陷。聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)是高壓設(shè)備絕緣缺陷分析的重要技術(shù)，下文就將對(duì)該技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 絕緣診斷概述

以往的絕緣診斷試驗(yàn)項(xiàng)目中主要有直流泄漏電流、絕緣電阻、介損、直流耐壓以及交流耐壓試驗(yàn)。采用絕緣性能試驗(yàn)?zāi)軌蚨ㄆ跈z測(cè)電氣設(shè)備的絕緣性能，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)高壓電力設(shè)備基本的絕緣狀況，分析絕緣老化狀態(tài)。對(duì)于絕緣性較差的部分，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，同時(shí)開(kāi)展檢修工作，保證高壓電力設(shè)備運(yùn)行的安全性。

絕緣電阻試驗(yàn)的過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)變壓器的吸收比試驗(yàn)不達(dá)標(biāo)，絕緣電阻的絕對(duì)值較高但吸收比較小，則可將變壓器設(shè)備歸為不合格產(chǎn)品。采用極化指數(shù)試驗(yàn)的方式能夠保證判斷的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，同時(shí)也為判斷提供了諸多的便利。吸收比試驗(yàn)的時(shí)間為60s，介質(zhì)極化剛剛開(kāi)始，故而其也無(wú)法反映絕緣的實(shí)際情況，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性較低。極化指數(shù)試驗(yàn)時(shí)間為600s，介質(zhì)極化過(guò)程雖然并未完成，但是其已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，因此能夠更加科學(xué)和準(zhǔn)確地檢測(cè)出高壓電力設(shè)備絕緣的基本情況。

工業(yè)水平較高的國(guó)家自上世紀(jì)40年代就已經(jīng)應(yīng)用了比較完善的極化指數(shù)試驗(yàn)方式。另外，增強(qiáng)測(cè)量設(shè)備測(cè)量過(guò)程中的抗干擾能力也可增強(qiáng)測(cè)量的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，如采取異頻法操作更加便捷，且工作效率也會(huì)得到顯著提升。但是若干擾較為明顯，則結(jié)果依然存在較大誤差，對(duì)此必須積極研究全新的檢測(cè)方法。

2 聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)

2.1 聲學(xué)敲擊檢測(cè)技術(shù)

聲學(xué)敲擊檢測(cè)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，成為了其他檢測(cè)技術(shù)的重要輔助方式。該技術(shù)主要以物體叩擊被測(cè)試原料為檢測(cè)方法，從而判斷被測(cè)試材料的質(zhì)量和性能。若材料存在明顯缺陷，叩擊的聲音與正常材料叩擊的聲音明顯不同，且其頻率較低。在以往的檢測(cè)工作中主要采取人工檢驗(yàn)的方式，影響了檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。如今我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平顯著提高，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。所以該技術(shù)在與現(xiàn)代技術(shù)融合的過(guò)程中也能制作出聲學(xué)傳感器，從而增強(qiáng)了檢測(cè)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。聲學(xué)敲擊檢測(cè)技術(shù)可用于氣隙和分層等缺陷的檢測(cè)當(dāng)中，但是該技術(shù)在應(yīng)用中會(huì)受到檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)聲波因素的影響。

2.2 聲發(fā)射技術(shù)

聲發(fā)射主要是因?yàn)椴牧鲜艿酵饬Φ淖饔没騼?nèi)部殘余應(yīng)力過(guò)度集中，而發(fā)生的材料變形和破損的問(wèn)題。聲發(fā)射技術(shù)通常是在電力設(shè)備中，利用聲波發(fā)射來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的技術(shù)。利用數(shù)字信號(hào)處理檢測(cè)信號(hào)，并以此為基礎(chǔ)來(lái)總結(jié)歸納絕緣的規(guī)律。且受到電應(yīng)力的作用，局部放電脈沖電流所持續(xù)的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，同時(shí)在這一過(guò)程中還會(huì)釋放出大量的超聲波。所以該技術(shù)可檢驗(yàn)絕緣性能。盡管對(duì)變壓器聲發(fā)射法局部電定位的研究越來(lái)越深入，局部放電發(fā)射技術(shù)從理論上講已經(jīng)進(jìn)入了相對(duì)較為成熟的階段，但是由于變壓器由多個(gè)放電源構(gòu)成，所以數(shù)字信號(hào)處理相對(duì)比較復(fù)雜，對(duì)后期分析工作的正常開(kāi)展產(chǎn)生了較大的影響。

2.3 超聲檢測(cè)

在磁盤(pán)絕緣子和發(fā)電機(jī)定子絕緣缺陷檢測(cè)中，主要應(yīng)用橫波檢測(cè)的方式，在制作磁盤(pán)絕緣子的過(guò)程中容易出現(xiàn)亞表面裂紋問(wèn)題，故而常規(guī)的檢測(cè)方式無(wú)法保證檢測(cè)的效果。超聲波檢測(cè)能夠在絕緣內(nèi)部發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的橫波，并利用反射波傳播的時(shí)間檢測(cè)磁盤(pán)內(nèi)亞表面裂縫。若在檢查中沒(méi)有出現(xiàn)明顯的缺陷，則探傷儀屏幕上就會(huì)出現(xiàn)瓷圓柱體斷面的反射波。若檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)裂紋，瓷圓柱的斷面就會(huì)產(chǎn)生缺陷波。在定點(diǎn)發(fā)電機(jī)缺陷檢測(cè)的過(guò)程中，主要采用超聲橫波測(cè)試，斜探頭檢測(cè)主要涉及到超聲橫波發(fā)射和接收兩個(gè)方面。試驗(yàn)證明，受到熱循環(huán)的影響，定子線棒會(huì)出現(xiàn)脫殼現(xiàn)象，探頭所接收到的超聲波幅值也會(huì)有所減小。超聲探頭能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備中的多種微觀缺陷進(jìn)行有效的檢測(cè)。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，縱波檢測(cè)法對(duì)厚度為70-80mm的合成樹(shù)脂絕緣材料具有良好的檢測(cè)效果，同時(shí)可對(duì)厚度為20-30mm的樹(shù)脂浸漬紙的絕緣氣隙和裂紋進(jìn)行檢測(cè)。且可實(shí)現(xiàn)較為理想的檢測(cè)效果。

3 高壓設(shè)備絕緣診斷中的低頻超聲檢測(cè)技術(shù)

電力設(shè)備中高壓絕緣體出現(xiàn)老化現(xiàn)象后，可能會(huì)導(dǎo)致局部放電問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生超聲波。若發(fā)電設(shè)備材料出現(xiàn)老化甚至龜裂的問(wèn)題，電站蒸汽管就可能出現(xiàn)泄露問(wèn)題，機(jī)器出現(xiàn)運(yùn)行異常后也會(huì)發(fā)出一定量的超聲波，進(jìn)而將故障檢測(cè)轉(zhuǎn)換為超聲檢測(cè)。采用傳統(tǒng)的檢測(cè)方式能夠檢測(cè)出高壓電力設(shè)備絕緣故障。采用超聲波檢測(cè)技術(shù)只需要向待檢測(cè)的物體發(fā)射固定強(qiáng)度的超聲波，采用完善的技術(shù)手段就能夠檢測(cè)出高壓電力設(shè)備絕緣故障的具體位置。

非接觸點(diǎn)形式的故障診斷主要采用紅外熱成像技術(shù)。但是在高壓設(shè)備絕緣診斷中，熱點(diǎn)淹沒(méi)是影響檢測(cè)工作的重要因素，這也在一定程度上加大了工作的難度。再者，高壓電力設(shè)備一旦發(fā)生絕緣故障，就會(huì)產(chǎn)生超聲波，而利用超聲檢測(cè)技術(shù)就可確定故障的具體位置。

當(dāng)前，超聲波檢測(cè)技術(shù)在高壓電力設(shè)備絕緣診斷的過(guò)程中得到了普遍的應(yīng)用。且聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)對(duì)高壓電力設(shè)備絕緣性檢測(cè)和定位研究也有著不可忽視的作用。當(dāng)前很多發(fā)達(dá)國(guó)家均在檢測(cè)中廣泛地應(yīng)用超聲波診斷技術(shù)。我國(guó)的高壓電力設(shè)備絕緣診斷技術(shù)也越來(lái)越多。超聲波檢測(cè)技術(shù)由于其自身的優(yōu)勢(shì)受到了人們的關(guān)注。相信超聲波檢測(cè)技術(shù)也會(huì)在未來(lái)的發(fā)展中得到更為廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

不同的聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)也有所不同，在現(xiàn)階段的檢測(cè)工作中，我們依然要解決一些困擾檢測(cè)工作發(fā)展的問(wèn)題，同時(shí)有關(guān)人員也應(yīng)積極采取有效措施推動(dòng)高壓電力設(shè)備絕緣診斷技術(shù)的發(fā)展，從而使其能夠充分地發(fā)揮自身的作用與價(jià)值，提高電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。

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